高考物理复习特训考点十一磁场安培力与洛伦兹力第91练高考真题含解析

第91练　高考真题　

（时间　30分钟）

一、选择题

1．[2021·浙江卷1月，8]如图所示是通有恒定电流的环形线圈和螺线管的磁感线分布图．若通电螺线管是密绕的，下列说法正确的是(　　)

A．电流越大，内部的磁场越接近匀强磁场

B．螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场

C．螺线管直径越大，内部的磁场越接近匀强磁场

D．磁感线画得越密，内部的磁场越接近匀强磁场

2．[2021·广东卷]

截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线．若中心直导线通入电流I1，四根平行直导线均通入电流I2，I1≫I2，电流方向如图所示．下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(　　)

3.

[2021·全国甲卷，16]两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O′Q在一条直线上，PO′与OF在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示．若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为(　　)

A．B、0      B．0、2B

C．2B、2B    D．B、B

4.

(多选)[2021·湖北卷，9]一电中性微粒静止在垂直纸面向里的匀强磁场中，在某一时刻突然分裂成a、b和c三个微粒，a和b在磁场中做半径相等的匀速圆周运动，环绕方向如图所示，c未在图中标出．仅考虑磁场对带电微粒的作用力，下列说法正确的是(　　)

A．a带负电荷

B．b带正电荷

C．c带负电荷

D．a和b的动量大小一定相等

5.

[2021·全国乙卷，16]如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m，电荷量为q(q＞0)的带电粒子从圆周上的M点沿直径MON方向射入磁场．若粒子射入磁场时的速度大小为v1，离开磁场时速度方向偏转90°；若射入磁场时的速度大小为v2，离开磁场时速度方向偏转60°.不计重力，则为(　　)

A．　　　B．　　　C．　　　D．

6．(多选)[2021·浙江6月，15]如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线a、b，分别通以80A和100 A流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等．下列说法正确的是(　　)

A．两导线受到的安培力Fb＝1.25Fa

B．导线所受的安培力可以用F＝ILB计算

C．移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变

D．在离两导线平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置

7．[2021·北京卷，12]如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场．一带电粒子在p点以与x轴正方向成60°的方向垂直磁场射入，并恰好垂直于y轴射出磁场．已知带电粒子质量为m、电荷量为q，OP＝a.不计重力．根据上述信息可以得出(　　)

A．带电粒子在磁场中运动的轨迹方程

B．带电粒子在磁场中运动的速率

C．带电粒子在磁场中运动的时间

D．该匀强磁场的磁感应强度

8．[2021·河北卷]如图，距离为d的两平行金属板P、Q之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B1，一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间．相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B2，导轨平面与水平面夹角为θ，两导轨分别与P、Q相连．质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直导轨放置，恰好静止．重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力．下列说法正确的是(　　)

A．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，v＝

B．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，v＝

C．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向上，v＝

D．导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，v＝

二、非选择题

9．[2021·北京卷，18]如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B.从S点释放一初速度为0、质量为m、电荷量为q的带正电粒子，经M加速后恰能以速度v沿直线(图中平行于导体板的虚线)通过N.不计重力．

(1)求粒子加速器M的加速电压U；

(2)求速度选择器N两板间的电场强度E的大小和方向；

(3)仍从S点释放另一初速度为0、质量为2m、电荷量为q的带正电粒子，离开N时粒子偏离图中虚线的距离为d，求该粒子离开N时的动能Ek.

第91练　高考真题

1．答案：B

解析：根据螺线管内部的磁感线分布可知，在螺线管的内部，越接近中心位置，磁感线分布越均匀，越接近两端，磁感线越不均匀，可知螺线管越长，内部的磁场越接近匀强磁场．故B正确，A、C、D错误．

2．答案：C

解析：根据“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”的作用规律可知，左、右两导线与长管中心的长直导线相互吸引，上、下两导线与长管中心的长直导线相互排斥，C正确．

3．答案：B

解析：根据安培定则可知沿EOQ的等效电流产生的磁场在N点的磁感应强度方向垂直纸面向里、在M点的磁感应强度方向垂直纸面向外，且大小均为B，沿POF的等效电流产生的磁场在N、M两点的磁感应强度方向均垂直纸面向里且大小均为B，根据磁场的叠加原理可得N点的合磁感应强度大小为BN＝2B，M点的合磁感应强度大小为BM＝0，故选项A、C、D错误，选项B正确．

4．答案：BC

解析：由左手定则可知，粒子a、粒子b均带正电，电中性的微粒分裂的过程中，总的电荷量应保持不变，则粒子c应带负电，A错误，B、C正确；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，即qvB＝m，解得R＝，由于粒子a与粒子b的电荷量大小关系未知，则粒子a与粒子b的动量大小关系不确定，D错误．

5．答案：B

解析：设圆形磁场区域的半径为R，沿直径MON方向以速度v1射入圆形匀强磁场区域的粒子离开磁场时速度方向偏转90°，则其轨迹半径为r1＝R，由洛伦兹力提供向心力得qv1B＝m，解得v1＝；沿直径MON方向以速度v2射入圆形匀强磁场区域的粒子离开磁场时速度方向偏转60°，由几何关系得tan30°＝，可得其轨迹半径为r2＝R，由洛伦兹力提供向心力得qv2B＝m，解得v2＝，则＝＝，选项B正确．

6．答案：BCD

解析：导线间的相互作用力满足牛顿第三定律，大小相等，A错误；导线所受的安培力大小满足公式F＝BIL，且相互吸引，B正确；根据右手螺旋定则，若导线中电流方向向左，则移走导线b之前p点的磁场强度方向由两导线产生的磁场叠加后垂直纸面向里，移走导线b之后p点的磁场强度方向垂直纸面向外，移走前后，磁感应强度方向改变，C正确；两导线平面内在两导线之间某些区域，两磁场叠加后等大反向，可能为零，在两导线平面外任一点有限空间内，两磁场叠加不可能为零，D正确．

7．答案：A

解析：如图，找出轨迹圆心O′，画出带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹，利用三角函数知识求出轨迹半径r＝，则轨迹方程为x2＋＝a2（x>0，y>0），故A正确；由洛伦兹力提供向心力有qvB＝，故v＝，因为B和v均未知，故选项B、D错误；因为T＝＝，B未知，不能求出周期T，故不能求出带电粒子在磁场中运动的时间，C错误．

8．答案：B

解析：由左手定则可知Q板带正电，P板带负电，所以金属棒ab中的电流方向为从a到b，对金属棒受力分析可知，金属棒受到的安培力方向沿导轨平面向上，由左手定则可知导轨处磁场的方向垂直导轨平面向下，由受力平衡可知B2IL＝mg sin θ，而I＝，而对等离子体受力分析有q＝qvB1，解得v＝.故B正确，A、C、D错误．

9．答案：（1）　（2）vB，方向垂直导体板向下　（3）mv2＋qBvd

解析：（1）根据功能关系qU＝mv2得U＝.（2）电场力与洛伦兹力平衡Eq＝qvB得E＝vB方向垂直导体板向下．（3）电场力做正功，根据功能关系Ek＝qU＋Eqd得Ek＝mv2＋qBvd.