三年高考2017_2019高考物理真题分项汇编专题11磁场含解析2019112711142509.pdf

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1、 1 专题 11 磁场 1（2019新课标全国卷）如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已如导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为 A 2F B 1.5F C 0.5F D 0【答案】B【解析】设每一根导体棒的电阻为 R，长度为 L，则电路中，上下两路电阻之比为，根据并联电路两端各电压相等的特点可知，上下两路电流之比12:1:2II。如下图所示，由于上路通电的导体受安培力的有效长度为 L，根据安培力计算公式FILB，可知，得12FF，根据左手定则可知，两力方向相同，故线框

2、 LMN所受的合力大小为，故本题选 B。2（2019新课标全国卷）如图，边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面（abcd所在平面）向外。ab边中点有一电子发射源O，可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为k。则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为 2 A 14kBl，54kBl B 14kBl，54kBl C 12kBl，54kBl D 12kBl，54kBl【答案】B【解析】a点射出粒子半径Ra=4l=amvBq，得：va=4Bqlm=4Blk，d点射出粒子半径为，R=54l，故vd=54Bqlm=54klB，故 B 选项符合题意 3（2

3、019新课标全国卷）如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为12B和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q0）的粒子垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象限。粒子在磁场中运动的时间为 A 56mqB B 76mqB C 116mqB D 136mqB【答案】B【解析】运动轨迹如图。3 即运动由两部分组成,第一部分是14个周期,第二部分是16个周期,粒子在第二象限运动转过的角度为90，则运动的时间为；粒子在第一象限转过的角度为 60，则运动的时间为；则粒子在磁场中运动的时间为：，故 B正确，ACD错误。.4（2019北京

4、卷）如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场。一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出。下列说法正确的是 A 粒子带正电 B 粒子在b点速率大于在a点速率 C 若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出 D 若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短【答案】C【解析】由左手定则确粒子的电性，由洛伦兹力的特点确定粒子在b、a两点的速率，根据2vqvBmr确定粒子运动半径和运动时间。由题可知，粒子向下偏转，根据左手定则，所以粒子应带负电，故 A 错误；由于洛伦兹力不做功，所以粒子动能不变，即粒子在b点速率与a点速率相等，故 B 错误；若仅减小磁感应强度，由公式2vqvBmr得：mvrq

5、B，所以磁感应强度减小，半径增大，所以粒子有可能从b点 4 右侧射出，故 C 正确，若仅减小入射速率，粒子运动半径减小，在磁场中运动的偏转角增大，则粒子在磁场中运动时间一定变长，故 D 错误。5（2019天津卷）笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以

6、此控制屏幕的熄灭。则元件的（）A 前表面的电势比后表面的低 B 前、后表面间的电压U与v无关 C 前、后表面间的电压U与c成正比 D 自由电子受到的洛伦兹力大小为eUa【答案】D【解析】由图知电流从左向右流动，因此电子的运动方向为从右向左，根据左手定则可知电子偏转到后面表，因此前表面的电势比后表面的高，故 A错误，电子在运动过程中洛伦兹力和电场力平衡，有，故=UFea洛，故 D 正确，由UevBea则电压UavB，故前后表面的电压与速度有关，与 a 成正比，故 BC 错误。6（2019江苏卷）如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等 矩形线框位于两条导线

7、的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止则a、b的电流方向可能是 A 均向左 5 B 均向右 C a的向左，b的向右 D a的向右，b的向左【答案】CD【解析】由右手螺旋定则可知，若a、b两导线的电流方向相同，在矩形线框上、下边处产生的磁场方向相反，由于矩形线框上、下边的电流方向也相反，则矩形线框上、下边所受的安培力相反，所以不可以平衡，则要使矩形线框静止，a、b两导线的电流方向相反，故 CD 正确。7 （2019浙江选考）电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的通电平行线圈和，线圈固定，线圈置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正

8、确的是 A 当天平示数为负时，两线圈电流方向相同 B 当天平示数为正时，两线圈电流方向相同 C 线圈对线圈的作用力大于线圈对线圈的作用力 D 线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力是一对相互作用力【答案】A【解析】当两线圈电流相同时，表现为相互吸引，电流方向相反时，表现为相互排斥，故当天平示数为正时，两者相互排斥，电流方向相反，当天平示数为负时，两者相互吸引，电流方向相同，A 正确 B 错误；线圈对线圈的作用力与线圈对线圈的作用力是一对相互作用力，等大反向，C错误；静止时，线圈 II 平衡，线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力是一对平衡力，D 错误【点睛】本题的原理是两通电直导线间的相互作用

9、规律：两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用 电流方向相同时，将会吸引；电流方向相反时，将会排斥 6 8（2019浙江选考）磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和电阻R连接，上、下板就是一个直流电源的两极。若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为。忽略边缘效应，下列判断正确的是 A 上板为正极，电流 B 上板为负极，电流 C 下板为正极，电流 D 下板为负极，电流【答案】C【解析】根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力方向向下，负电荷受到的洛伦兹力向上，因此下极

10、板为电源的正极，根据平衡有EqvBqd，解得稳定时电源的电动势EBdv，则流过 R 的电流为EIRr，而drS，Sab，则得电流大小为，C 正确【点睛】本题的关键是理解磁流体发电机的工作原理，知道稳定时，离子所受的电场力和洛伦兹力平衡，结合闭合电路欧姆定律进行分析 9（2018北京卷）某空间存在匀强磁场和匀强电场。一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动，下列因素与完成上述两类运动无关的是 A 磁场和电场的方向 7 B 磁场和电场的强弱 C 粒子的电性和电量 D 粒子入射时的速度【答案】C【解析】由题可知，当带电粒子在复合场内做匀速

11、直线运动，即EqqvB，则EvB，若仅撤除电场，粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，说明要满足题意需要对磁场与电场的方向以及强弱程度都要有要求，例如：电场方向向下，磁场方向垂直纸面向里等，但是对电性和电量无要求，故选项 C 正确，ABD错误。10（2018全国 II 卷）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为013B和012B，方向也垂直于纸面向外。则 A 流经L1的电流在b点产

12、生的磁感应强度大小为0712B B 流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为0112B C 流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为0112B D 流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为0712B【答案】AC【解析】先利用右手定则判断通电导线各自产生的磁场强度，然后在利用矢量叠加的方式求解各个导体棒产生的磁场强度。L1在ab两点产生的磁场强度大小相等设为B1，方向都垂直于纸面向里，而L2在a点产生的磁场强度设为B2，方向向里，在b点产生的磁场强度也为B2，方向向外，规定向外为正，根据矢量叠加原理可知，可解得：10712BB；20112BB，故 AC 正确。11（2018新课标 I卷）如

13、图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线 8 圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是 A 开关闭合后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向里的方向转动 B 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向里的方向 C 开关闭合并保持一段时间后，小磁针的 N 极指向垂直纸面向外的方向 D 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动【答案】AD【解析】开关闭合的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导

14、线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的 N极朝垂直纸面向里的方向转动，选项 A正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项 BC 错误；开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的 N 极朝垂直纸面向外的方向转动，选项 D 正确。12（2017江苏卷）如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和 2r圆形匀强磁场B的边

15、缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为 （A）1:1 （B）1:2 （C）1:4 （D）4:1【答案】A【解析】根据磁通量的定义，当B垂直于S时，穿过线圈的磁通量为 =BS，其中S为有磁感线穿过区域的面积，所以图中a、b两线圈的磁通量相等，所以 A 正确；BCD错误【考点定位】带电粒子在复合场中的运动【名师点睛】三种场力同时存在，做匀速圆周运动的条件是mag=qE，两个匀速直线运动，合外力为零，9 重点是洛伦兹力的方向判断。14（2017新课标卷）如图，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l。在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的

16、电流I时，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零。如果让P中的电流反向、其他条件不变，则a点处磁感应强度的大小为 A 0 B 033B C 02 33B D 2B0【答案】C【解析】如图 1 所示，P、Q中电流在a点产生的磁感应强度大小相等，设为B1，由几何关系有103BB，如果让P中的电流反向、其他条件不变，如图 2 所示，由几何关系可知，a点处磁感应强度的大小为，故选 C。【考点定位】电动机原理；安培力【名师点睛】此题是电动机原理，主要考查学生对物理规律在实际生活中的运用能力；关键是通过分析电流方向的变化分析安培力的方向变化情况。17（2017新课标卷）如图，虚线所示的圆形区域内

17、存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同的方向射入磁场。若粒子射入速率为1v，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为2v，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则21:vv为 10 A 3:2 B 2:1 C 3:1 D 3:2【答案】C【解析】当粒子在磁场中运动半个圆周时，打到圆形磁场的位置最远。则当粒子射入的速度为1v，如图，由几何知识可知，粒子运动的轨道半径为；同理，若粒子射入的速度为2v，由 几 何 知 识 可 知，粒 子 运 动 的 轨 道 半 径 为；根 据mvrvqB，则，故选 C。【名师点睛】此题是带电粒子在有界磁场中的运动问题；解题时关键是要画出粒子运动的轨迹草图，知道能打到最远处的粒子运动的弧长是半圆周，结合几何关系即可求解。11