人教版高三第二轮专题复习（十） 磁场

一、单选题

1. 难度：中等

如图所示，一根长为L的金属细杆通有电流时，水平静止在倾角为θ的光滑绝缘固定斜面上。斜面处在方向竖直向上、磁感应强度大小为B匀强磁场中。若电流和磁场的方向均不变，电流大小变为0.5I，磁感应强度大小变为4B，重力加速度为g。则此时金属细杆

A. 电流流向垂直纸面向外

B. 受到的安培力大小为2 BILsinθ

C. 对斜面压力大小变为原来的2倍

D. 将沿斜面加速向上，加速度大小为gsinθ

2. 难度：中等

如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O₁，乙的圆心为O₂，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO₁＝O₁b＝bO₂＝O₂c，此时a点的磁感应强度大小为B₁，b点的磁感应强度大小为B₂．当把环形电流乙撤去后，c点的磁感应强度大小为

A. B. C. D.

3. 难度：困难

粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电．让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动．已知磁场方向垂直纸面向里．以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是（ ）

A. B. C. D.

4. 难度：中等

如图所示，空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场和水平向左、场强为E的匀强电场。有一质量为m，电荷量大小为q的微粒垂直于磁场且以与水平方向成45°角的速度v做直线运动，重力加速度为g。则下列说法正确的是

A. 微粒可能做匀加速直线运动 B. 微粒可能只受两个力作用

C. 匀强磁场的磁感应强度B= D. 匀强电场的电场强度E=

二、多选题

5. 难度：困难

质量为m、带电量为+q的小球套在水平固定且足够长的粗糙绝缘杆上，如图所示，整个装置处于磁感应强度为B、垂直纸面向里的水平匀强磁场中。现给小球一个水平向右的初速度v₀使其开始运动，不计空气阻力，则对小球从开始到最终稳定的过程中，下列说法正确的是

A. 一定做减速运动

B. 运动过程中克服摩擦力做的功可能是0

C. 最终稳定时的速度一定是mg/qB

D. 最终稳定时的速度可能是0

三、单选题

6. 难度：困难

如图所示，边界OM与ON之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界ON上有一粒子源S．某一时刻，从离子源S沿平行于纸面，向各个方向发射出大量带正电的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相等，经过一段时间有大量粒子从边界OM射出磁场。已知∠MON＝30°，从边界OM射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于T（T为粒子在磁场中运动的周期），则从边界OM射出的粒子在磁场中运动的最短时间为（　　）

A. T B. T C. T D. T

7. 难度：中等

如图所示为回旋加速器示意图，利用回旋加速器对粒子进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T，加速电压为U．忽略相对论效应和粒子在D形盒缝隙间的运动时间，下列说法正确的是 (   )

A.保持B、U和T不变，该回旋加速器可以加速质子

B.只增大加速电压U，粒子获得的最大动能增大

C.只增大加速电压U，粒子在回旋加速器中运动的时间变短

D.回旋加速器只能加速带正电的粒子，不能加速带负电的粒子

8. 难度：简单

利用霍尔效应制作的霍尔元件，被广泛应用于测量和自动控制等领域。霍尔元件一般由半导体材料制成，有的半导体中的载流子(即自由电荷)是电子，有的半导体中的载流子是空穴(相当于正电荷)。如图所示，将扁平长方体形状的霍尔元件水平放置接入电路，匀强磁场垂直于霍尔元件的水平面竖直向下，闭合开关，让电流从霍尔元件的左侧流入右侧，则其前后两表面会形成电势差。现有载流子是电子的霍尔元件1和载流子是空穴的霍尔元件2，两元件均按图示方式接入电路(闭合开关)，则关于前后两表面电势高低的判断，下列说法中正确的是(　　)

A.若接入元件1时，前表面电势高；若接入元件2时，前表面电势低

B.若接入元件1时，前表面电势低；若接入元件2时，前表面电势高

C.不论接入哪个元件，都是前表面电势高

D.不论接入哪个元件，都是前表面电势低

四、多选题

9. 难度：中等

如图所示，半径为R的圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，过(－2R，0)点垂直x轴放置一线型粒子发射装置，能在0<y<R的区间内各处沿x轴正方向同时发射出速度均为ν、带正电的同种粒子，粒子质量为m，电荷量为q。不计粒子的重力及粒子间的相互作用力。若某时刻粒子被装置发射出后，经过磁场偏转恰好击中y轴上的同一位置，则下列说法中正确的是

A. 粒子击中点距O点的距离为R

B. 磁场的磁感应强度为

C. 粒子离开磁场时速度方向相同

D. 粒子从离开发射装置到击中y轴所用时间t的范围为＜t<

10. 难度：中等

电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的方法是

A.只将轨道长度L变为原来的2倍

B.只将电流I增加至原来的2倍

C.只将弹体质量减至原来的一半

D.将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变

五、解答题

11. 难度：简单

如图所示，在平面直角坐标系中，AO是∠xOy的角平分线，x轴上方存在水平向左的匀强电场，下方存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，两电场的电场强度大小相等。一质量为m、电荷量为＋q的质点从OA上的M点由静止释放，质点恰能沿AO运动且通过O点进入x轴下方区域，经偏转后从x轴上的C点进入第一象限内并击中AO上的D点(C点、D点图中均未标出)。已知OM＝20m，匀强磁场的磁感应强度大小为B＝，重力加速度为g＝10m/s²。求：

(1)两匀强电场的电场强度E的大小；

(2)OD的长L；

(3)质点从M点出发到击中D点所经历的时间t。

12. 难度：困难

下图是导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块（即实验用弹丸）.滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为B=kI，比例常数k=2.5×10^-6T/A.

已知 两导轨内侧间距l=1.5cm，滑块的质量m=30g，滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度v=3.0km/（此过程视为匀加速运动）.

⑴求发射过程中电源提供的电流强度；

⑵若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？

⑶若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为s^/.设砂箱质量为M，滑块质量为m，不计砂箱与水平面之间的摩擦，求滑块对砂箱平均冲击力的表达式.

六、单选题

13. 难度：中等

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

14. 难度：简单

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

A.， B.，

C.， D.，

15. 难度：简单

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（q>0）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.  B.  C.  D.

16. 难度：中等

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、长为的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为．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，以此控制屏幕的熄灭．则元件的（    ）

A.前表面的电势比后表面的低

B.前、后表面间的电压与无关

C.前、后表面间的电压与成正比

D.自由电子受到的洛伦兹力大小为

17. 难度：中等

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

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

七、多选题

18. 难度：中等

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B₀和B₀，方向也垂直于纸面向外．则

A.流经L₁的电流在b点产生的磁感应强度大小为B₀

B.流经L₁的电流在a点产生的磁感应强度大小为B₀

C.流经L₂的电流在b点产生的磁感应强度大小为B₀

D.流经L₂的电流在a点产生的磁感应强度大小为B₀

八、解答题

19. 难度：中等

如图，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外．一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出．已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力．求

（1）带电粒子的比荷；

（2）带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间．

20. 难度：困难

一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场，其在xOy平面内的截面如图所示：中间是磁场区域，其边界与y轴垂直，宽度为l，磁感应强度的大小为B，方向垂直于xOy平面；磁场的上、下两侧为电场区域，宽度均为l´，电场强度的大小均为E，方向均沿x轴正方向；M、N为条状区域边界上的两点，它们的连线与y轴平行，一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场，经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出，不计重力．

（1）定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹；

（2）求该粒子从M点入射时速度的大小；

（3）若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为，求该粒子的比荷及其从M点运动到N点的时间．

21. 难度：中等

如图所示，在水平线ab下方有一匀强电场，电场强度为E，方向竖直向下，ab的上方存在匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，磁场中有一内、外半径分别为R、的半圆环形区域，外圆与ab的交点分别为M、N．一质量为m、电荷量为q的带负电粒子在电场中P点静止释放，由M进入磁场，从N射出，不计粒子重力．

（1）求粒子从P到M所用的时间t；

（2）若粒子从与P同一水平线上的Q点水平射出，同样能由M进入磁场，从N射出，粒子从M到N的过程中，始终在环形区域中运动，且所用的时间最少，求粒子在Q时速度的大小．

九、多选题

22. 难度：简单

如图所示，在两块平行金属板间存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场（磁场未画出）。现有两种带电粒子M、N分别以同样的速度v从左端沿两板间的中线射入，都能沿直线从右端射出，不计粒子重力。以下说法不正确的是

A. 带电粒子M、N的电性一定相同

B. 带电粒子M、N的电量一定相同

C. 撤去电场仅保留磁场，M、N做圆运动的半径一定相等

D. 撇去磁场仅保留电场，M、N若能通过场区，则通过场区的时间相等

十、单选题

23. 难度：中等

如图所示，边长为 l，质量为 m的等边三角形导线框用绝缘细线悬挂于天花板，导线框中通以逆时针方向的电流，图中虚线过ab边中点和ac边中点，在虚线的下方为垂直于导线框向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，此时导线框处于静止状态，细线中的拉力为F₁；保持其它条件不变，现将虚线下方的磁场移至虚线上方，此时细线中拉力为F₂，则导线框中的电流大小为（  ）

A.

B.

C.

D.

24. 难度：简单

如图所示，AC是四分之一圆弧，O为圆心，D为圆弧中点，A、D、C处各有一垂直纸面的通电直导线，电流大小相等，方向垂直纸面向里，整个空间还存在一个大小为B的匀强磁场，O处的磁感应强度恰好为零。如果将D处电流反向，其他条件都不变，则O处的磁感应强度大小为

A.  B.  C. 2B D. 0

十一、多选题

25. 难度：中等

如图所示，纸面内半径为R、圆心为O的圆形区域外存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，纸面内的线段PA与形区域相切于A点，PA=2R。若P点处有一粒子源沿PA方向射出不同速率的带正电粒子(质量为m，电荷量为q，不计重力，则能射入圆形区域内部的粒子的速率可能为

A.  B.  C.  D.

十二、解答题

26. 难度：简单

如图所示，在直角坐标系xOy中的第一象限存在沿y轴负方向的匀强电场，在第二、三、四象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，已知电场强度为E。从第一象限中坐标为(L，L)的P点由静止释放带正电的粒子(不计重力)，该粒子第一次经过x轴时速度为v₀，第二次经过x轴时的位置坐标为(－L,0)，求：

(1)粒子的比荷及磁感应强度B的大小；

(2)粒子第三次经过x轴时的速度大小及方向；

(3)粒子第二次经过y轴与第三次经过y轴时两点间的距离。

27. 难度：困难

如图所示，在平面直角坐标系xOy中的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面向里的有界矩形匀强磁场区域图中未画出；在第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场。一粒子源固定在x轴上坐标为的A点。粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为的电子，电子通过y轴上的C点时速度方向与y轴正方向成角，电子经过磁场偏转后恰好垂直通过第一象限内与x轴正方向成角的射线OM已知电子的质量为m，电荷量为e，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用。求：

匀强电场的电场强度E的大小；

电子在电场和磁场中运动的总时间t

矩形磁场区域的最小面积。

28. 难度：中等

在矩形区域中，存在如图所示的磁场区域（包括边界），规定磁场方向垂直纸面向里为正，其中、为边界上的一点，且。重力可忽略不计的正粒子从点沿方向以初速度射入如图所示的周期性变化的磁场，已知粒子的比荷为k。求：

(1)如果在t=0时刻射入磁场的粒子经小于半个周期的时间从边界上的点离开，则磁场的磁感应强度应为多大？

(2)如果磁场的磁感应强度，在边的右侧加一垂直边向左的匀强电场，t=0时刻射入磁场的粒子刚好经过T₀后垂直边离开磁场，经过一段时间又沿边从d点离开磁场区域，则电场强度E以及粒子在电场中的路程x分别为多大？（T₀未知，用k，L，v₀表示）

(3)如果磁场的磁感应强度，欲使在小于半个周期的任意时刻射入磁场的粒子均不能由边离开磁场，则磁场的变化周期应满足什么条件？

29. 难度：困难

如图，光滑水平桌面上有一个矩形区域abcd，bc长度为2L，cd长度为1.5L，e、f分别为ad、bc的中点。efcd区域存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B；质量为m、电荷量为+q的绝缘小球A静止在磁场中f点。abfe区域存在沿bf方向的匀强电场，电场强度为；质量为km的不带电绝缘小球P，以大小为的初速度沿bf方向运动。P与A发生弹性正碰，A的电量保持不变，P、A均可视为质点。

（1）求碰撞后A球的速度大小；

（2）若A从ed边离开磁场，求k的最大值；

（3）若A从ed边中点离开磁场，求k的可能值和A在磁场中运动的最长时间。

十三、单选题

30. 难度：中等

2018年，我省加大环保督查力度，打响碧水蓝天保卫战．督查暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极，匀强磁场方向竖直向下．污水(含有大量的正负离子)充满管口从左向右流经该测量管时，a、c两端的电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)．则

A.a侧电势比c侧电势低

B.污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大

C.污水流量Q与U成正比，与L、D无关

D.匀强磁场的磁感应强度B=

十四、解答题

31. 难度：困难

欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高能物理设备，其原理可简化如下：两束横截面积极小，长度为l_-0质子束以初速度v₀同时从左、右两侧入口射入加速电场，出来后经过相同的一段距离射入垂直纸面的圆形匀强磁场区域并被偏转，最后两质子束发生相碰。已知质子质量为m，电量为e；加速极板AB、A′B′间电压均为U₀，且满足eU₀=mv₀²。两磁场磁感应强度相同，半径均为R，圆心O、O′在质子束的入射方向上，其连线与质子入射方向垂直且距离为H=R；整个装置处于真空中，忽略粒子间的相互作用及相对论效应。

(1)试求质子束经过加速电场加速后(未进入磁场)的速度ν和磁场磁感应强度B；

(2)如果某次实验时将磁场O的圆心往上移了，其余条件均不变，质子束能在OO′ 连线的某位置相碰，求质子束原来的长度l₀应该满足的条件。