高考物理一轮复习【分层练习】 阶段性检测（7）磁场

高考物理一轮复习策略

首先，要学会听课：

1、有准备的去听，也就是说听课前要先预习，找出不懂的知识、发现问题，带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐，也更听得进去，容易掌握;

2、参与交流和互动，不要只是把自己摆在“听”的旁观者，而是“听”的参与者。

3、听要结合写和思考。

4、如果你因为种种原因，出现了那些似懂非懂、不懂的知识，课上或者课后一定要花时间去弄懂。

其次，要学会记忆：

1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。

2、合理用脑。

3、借助高效工具。学习思维导图，思维导图是一种将放射性思考具体化的方法，也是高效整理，促进理解和记忆的方法。最后，要学会总结：

一是要总结考试成绩，通过总结学会正确地看待分数。

1.摸透主干知识       2.能力驾驭高考      3.科技领跑生活

阶段性检测（七）

磁场

时间：90分钟   满分：100分

一、单项选择题：共8小题，每小题4分，共32分。

1．以下说法正确的是（　　）

A．磁感应强度越大，线圈的面积越大，穿过的磁通量也越大

B．穿过线圈的磁通量为零时，该处的磁感应强度不一定为零

C．闭合线圈在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流

D．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化

【答案】B

【解析】A．穿过线圈的磁通量不仅与磁感应强度大小、面积有关，还与磁感应强度与线圈的夹角有关，故A错误；B．穿过线圈的磁通量为零，有可能是磁感应强度与线圈平行，该处的磁感应强度不一定为零，故B正确；C．闭合线圈在磁场中做切割磁感线运动时，如果穿过线圈的磁通量不变，电路中也不会产生感应电流，故C错误；D．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故D错误。故选B。

2．如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场方向的OO′轴匀速转动。线圈abcd的匝数为N，电阻不计，理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶2，定值电阻R1与 R2的阻值均为R，所用电表均为理想交流电表。当线圈abcd转动的角速度大小为ω时，电压表的示数为U，则（　　）

A．此时电流表的示数为

B．从图示位置（线圈abcd与磁场方向平行）开始计时，线圈abcd中产生的电动势的瞬时表达式为

C．在线圈abcd转动的过程中，穿过线圈的磁通量的最大值为

D．当线圈abcd转动的角速度大小为时，电压表的示数为4U

【答案】C

【解析】A．流过副线圈的电流

根据

可知,电流表的示数

故A错误；B．变压器中原线圈的电压为U1，根据

可知

电阻R分得的电压

故线圈abcd产生的感应电动势的有效值为

最大值

故从图示位置开始计时，线圈abcd中产生的感应电动势的瞬时表达式为

故B错误；C．根据

可知

故C正确；D．根据

可知，转动角速度加倍，产生的感应电动势加倍,故电压表的示数为2U，故D错误。故选C。

3．如图，长直导线置于等腰梯形金属线框的中位线上，彼此绝缘且分别固定。导线通入由到的电流，当电流随时间线性增大时，线框中（　　）

A．没有产生感应电流 B．有沿逆时针方向的感应电流

C．感应电流逐渐增大 D．金属线框所受的安培力大小不变

【答案】B

【解析】AB．根据安培定则可知，长直导线上方磁场方向向外，长直导线下方磁场方向向里，由于金属线框处于下方面积大于上方面积，可知整个金属线框的磁通量向里，当电流随时间线性增大时，根据楞次定律可知，线框中有沿逆时针方向的感应电流，A错误，B正确；C．根据法拉第电磁感应定律

由于电流随时间线性增大，可知磁感应强度变化率为定值，则线框中感应电动势为定值，线框中感应电流为定值，C错误；D．长直导线电流随时间线性增大，可知直导线电流产生磁场对应的磁感应强度逐渐变大，又线框中感应电流为定值，故金属线框所受的安培力大小逐渐变大，D错误。故选B。

4．如图甲所示，水平放置的平行金属导轨左端连接一个平行板电容器C和一个定值电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好。装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示（垂直纸面向上为正），MN始终保持静止。不计电容器充电时间，则在时间内，下列说法正确的是（   ）

A．电阻R两端的电压大小始终不变 B．电容C的a板先带正电后带负电

C．MN棒所受安培力的大小始终不变 D．MN棒所受安培力的方向先向左后向右

【答案】A

【解析】A．由图乙可知，图线斜率不变，斜率为

则根据

知感应电动势大小没发生变化，方向也未发生变化，所以电阻R两端的电压大小始终不变，A正确；

B．根据楞次定律判断，电流方向由N指向M，电容C的a板始终带正电，B错误；C．电路感应电流大小不变，根据

F=BIL

B大小变化，则安培力大小变化，C错误；D．由左手定则可知，MN棒所受安培力的方向先向右后向左，D错误。故选A。

5．2020年爆发了新冠肺炎，该病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒株的实验室必须全程都在高度无接触物理防护性条件下操作。武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示的模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（　　）

A．带电粒子所受洛伦兹力的方向水平向左

B．正、负粒子所受洛伦兹力的方向是相同的

C．污水流量计也可以用于测量不带电的液体的流速

D．只需要测量M、N两点间的电压就能够推算废液的流量

【答案】D

【解析】AB．根据左手定则，正电荷受到竖直向下的洛伦兹力，负电荷受到竖直向上的洛伦兹力，故AB错误；C．不带电的液体在磁场中流动时，由于没有自由电荷，不能形成电场，MN两点没有电势差，因此无法测出流速，故C错误；D．计算液体的流速，根据

可得流速

流量

故D正确。故选D。

6．、是竖直平面内两根固定的光滑细杆，、、位于同一圆周上，点为圆周的最高点，

点为圆周的最低点，现有两个质量与电量均相同的带正电穿孔小球A、分别从处由静止释放，A从点滑到点的时间为，从点滑到点的时间为，不考虑A、之间的静电力，下列判断正确的是（　　）

A．若在细杆所在平面再加一个竖直向下的匀强电场，则两小球下滑时间为

B．若在细杆所在平面再加一个竖直向下的匀强磁场，则两小球下滑时间为

C．若在细杆所在平面再加一个竖直向下的匀强磁场，则两小球下滑时间为

D．若题干中光滑细杆换成动摩擦因数相同的粗糙细杆，则两小球下滑时间为

【答案】B

【解析】A．若在受重力的同时，细杆所在平面再加一个竖直向下的匀强电场，A小球沿下落加速度与小球沿下滑的加速度之比跟与细杆长度之比相等，故两小球下滑时间相等，故A错误；BC．所在平面再加一个竖直向下的匀强磁场，A小球不受影响，小球会增加与细杆的弹力，但如果光滑，也不改变下滑的加速度，故两小球下滑时间也相等，故B正确，C错误；D．若光滑细杆变成粗糙细杆，A小球不受影响，会减少小球的加速度，两小球下滑时间满足，故D错误。故选B。

7．如图所示，水平虚线边界的上方存在磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，O为水平虚线边界上一点。abcd为边长为L的正方形虚线边界，ad与水平虚线边界重合，Oa间的距离为，正方形虚线边界内存在与水平虚线边界上方同样的磁场。一束质量为m、电荷量为（）的粒子从O点垂直于Oa射入磁场，这些粒子具有不同的速率。不计粒子重力和粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（　　）

A． B． C． D．

【答案】A

【解析】根据题意可知，当粒子由点飞出时，运动的时间最长，运动轨迹如图所示

设粒子做圆周运动的半径为，由几何关系有

，

解得

，

由牛顿第二定律有

解得

由几何关系可知，粒子运动轨迹的长度为

则粒子的运动时间为

故选A。

8．如图甲所示，一带电物块无初速度地放在皮带底端，皮带轮以恒定的速率沿顺时针方向转动，该装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，物块由底端E运动至皮带顶端F的过程中，其v—t图像如图乙所示，物块全程运动的时间为。关于带电物块及其运动过程，下列说法正确的是（　　）

A．该物块带负电

B．皮带轮的转动速度大小一定为

C．若已知皮带的长度，可求出该过程中物块与皮带发生的相对位移

D．在内，物块与皮带仍可能有相对运动

【答案】D

【解析】A．由图像可知，物块先做加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速运动，物块的最大速度是，对物块进行受力分析可知，开始时物块受到重力、支持力和摩擦力的作用，设动摩擦因数为，沿皮带的方向，有

①

物块运动后，又受到洛伦兹力的作用，加速度逐渐减小，由①式可知，物块的加速度逐渐减小，一定是逐渐减小，而开始时

后来

即洛伦兹力的方向是斜向上的，物块沿皮带向上运动，由左手定则可知，物块带正电，A错误；BD．物块向上运动的过程中，加速度越来越小，当加速度等于0时，物块达到最大速度，此时

②

由②式可知，只要皮带的速度大于或等于即可，所以皮带的速度可能是，也可能大于，物块可能相对皮带静止，也可能相对皮带运动，B错误，D正确；C．由以上分析可知，皮带的速度不能确定，所以若已知皮带的长度，也不能求出该过程中物块与皮带发生的相对位移，C错误。故选D。

二、多项选择题：共3小题，每小题4分，共12分。全部选对得4分，部分选对得2分，有选错得得0分。

9．如图所示，用绝缘细线将一段长为L，质量为m的通电导体棒悬挂在空中，空间中存在与竖直方向成角度斜向下的磁感应强度为B的匀强磁场，当导体棒通以垂直纸面向外的电流I，且导体棒静止时，绝缘细线的倾斜方向正好与磁场方向平行。若保持匀强磁场不变，缓慢增大导体棒中的电流强度，则（　　）

A．导体棒受到的安培力大小为

B．导体棒受到的安培力大小为BIL

C．细线上的拉力逐渐增大

D．细线上的拉力先减小后增大

【答案】BC

【解析】AB．磁场方向与电流方向垂直，可知导体棒受到的安培力大小为BIL，选项A错误，B正确；

CD．若保持匀强磁场不变，缓慢增大导体棒中的电流强度，则安培力的方向不变，大小变大，根据平行四边形法则可知，细绳的拉力变大，选项D错误，C正确。故选BC。

10．粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示。内圆区域有垂直纸面向外的匀强磁场，外圆是探测器，C、D、E是探测器上的三点。一带电粒子从A点沿径向射入磁场，经磁场偏转后打在探测器上的C点。装置内部为真空状态，忽略粒子重力及粒子间相互作用力。下列说法正确的是（　　）

A．粒子可能为质子

B．粒子可能为电子

C．若增大磁感应强度，粒子可能打在D点

D．若增大磁感应强度，粒子可能打在E点

【答案】BC

【解析】AB．由题图可看出粒子向左偏转，根据左手定则可知粒子2应该带负电，故A正确，B错误；CD．粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力有

解得

可知若增大磁感应强度，粒子的半径减小，则粒子可能打在探测器上的D点，故C正确，D错误。故选BC。

11．如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ相互平行，间距为L，构成U形平面，该平面与水平面成θ（0°<θ<90°）角，磁感应强度大小为B的匀强磁场与导轨平面垂直斜向上，导轨电阻不计，上端接入阻值为R的定值电阻。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒质量为m，接入电路的电阻为r。则金属棒ab沿导轨下滑过程中（重力加速度为g）（　　）

A．最大加速度为gsin θ

B．当棒下滑速度为v时，其两端电压为BLv

C．所受安培力不会大于mgsin θ

D．下滑速度一定小于或等于

【答案】AC

【解析】A．根据牛顿第二定律可得

mgsin θ- =ma

又

得

由题可知，开始滑动时安培力为零，此时加速度最大，为gsin θ，A正确；B．由法拉第电磁感应定律可得，当棒下滑速度为v时，产生的感应电动势为BLv，根据闭合电路欧姆定律可得，金属棒两端电压为

B错误；C．金属棒下滑时，安培力增大，则加速度减小，当加速度为零时，安培力达到最大值，为mgsin θ，C正确；D．当安培力大小等于mgsin θ时，金属棒做匀速运动，此时速度最大，则有

解得最大速度为

则下滑速度一定小于或等于，D错误.故选AC。

三、实验题：共2小题，共18分。

12.（9分）为监测某化工厂污水排放情况，技术人员在该厂排污管末端安装了如图甲所示的长方体电磁流量计，长、宽、高分别为a=20cm，b=c=10cm，左右两端开口，与排污管道联通。该装置上下底面为绝缘体，并在垂直于底面的方向加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.2T。前后两个侧面为导体，分别固定两个电极M、N。当含有正负离子的污水从左向右流经该装置时，M、N两电极间将产生电势差U。

（1）若使用多用电表的电压挡测量M、N电极间的电势差，则与图甲中M相连的应是多用电表的___________色表笔（选填“红”或“黑”）：

（2）某次测量时，选用多用电表10mV量程的直流电压挡，表盘示数如图乙所示，则M、N

电极间的电势差U=___________mV；

（3）若多用电表使用直流电压挡时，可近似视为理想电压表，则根据（2）中测得的电压值，可估算出污水的速度为___________m/s（结果保留两位有效数字）；

（4）现把多用电表的换挡开关旋至量程适当的直流电流挡，把红黑表笔正确接至M、N两个电极，测得电流值为，此时多用电表的内阻。由此可估算出污水的电阻率___________（结果保留两位有效数字）。

【答案】（1）黑     （2）5.8    （3）0.29    （4）56

【解析】（1）[1]根据左手定则，N端聚集正电荷，电势较高；M端聚集负电荷，电势较低，故M端接黑表笔。

（2）[2]由图可知，10mV档，每小格为0.2mV，误差在十分位上，故读数为5.8mV。

（3）[3]根据

解得

（4）[4]根据

解得

13.（9分）电磁血流量计是基于法拉第电磁感应定律，运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器，可以测量血管内血液的流速。如图甲所示，某段监测的血管可视为规则的圆柱体模型，其前后两个侧面a、b固定两块竖直正对的金属电极板（未画出，电阻不计），匀强磁场方向竖直向下，血液中的正负离子随血液一起从左至右水平流动，则a、b电极间存在电势差。

（1）若用电压表监测a、b电极板间的电势差，则与电压表“+”接线柱相连的是图甲中__________电极板（选填“a”或“b”）。

（2）某次监测中，用电压表测出a、b电极间的电势差U，已知a、b电极板间的距离d，磁感应强度B，血管壁厚度不计，则用上述物理量表示血流速度的表达式为_________；若，d=3.0mm，B=0.12T，根据数据可估算出血流速度为_________m/s（结果保留两位有效数字）。

（3）为了测量动脉血流接入电路的电阻，某研究性学习小组在a、b间设计了如图乙所示的测量电路。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，由多组灵敏电流计G的读数I和电阻箱的示数R，绘制出—R图像为一条倾斜的直线，且该直线的斜率为k，纵截距为b，如图丙所示。已知灵敏电流计G的内阻为Rg，则血液接入电路的电阻为_________（用题中的字母k、b、Rg表示）。

【答案】（1）a     （2）     0.42   （3）

【解析】(1)[1]由于电荷在磁场中受洛伦兹力的作用，故可得电极为正，电极为负，故图甲中与相连的是电压表的正极。

(2)[2][3]根据

可得

代入数据，解得

(3)[4]由闭合电路的欧姆定律可得

变形可得

由于该直线的斜率为，纵截距为，解得

四、计算题：共2小题：38分。

14.（18分）如图所示，一对长平行栅极板（有缝的平行板）水平放置，极板外存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场，两极板与电压为的电源相连。一带正电粒子从正极板上点处以大小为的速度垂直极板向上射出，粒子的质量为、电荷量为。粒子经电场一次加速后从点进人上方磁场，然后第一次从负极板上的点返回电场。一足够长的不带电绝缘挡板与正极板成倾斜放置。忽略栅极板的电场边缘效应及粒子所受的重力。

（1）求粒子进入上方磁场时的速度大小；

（2）求、两点间的距离；

（3）若改变两极板间的电压（保持下极板接电源正极），其他条件不变，使粒子不能打在挡板上，求电压应满足的条件。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】（1）粒子经电场加速，对此过程由动能定理有

解

（2）设粒子在极板上方磁场中运动的半径为，由洛伦效力提供向心力有

解得

（3）粒子的运动轨迹如图所示

粒子两次经过极板间电场后，进入正极板下方的匀强磁场，粒子不能打在挡板上，临界条件是粒子做匀速圆周运动的轨迹与挡板相切，粒子两次经过极板间电场，电场力对粒子做的总功为零，则粒子进入下方磁场的速度大小等于，设粒子进入上方磁场的速度大小为，对应的匀速圆周运动的半径为，在下方磁场中做匀速圆周运动的半径为，由动能定理有

由洛伦兹力提供向心力，有

由几何关系有

可得

解得

故当，其他条件不变，使粒子不能打在挡板上。

15（20分）如图所示，边长为L=0.3m正方形边界abcd中有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B0=0.5T的匀强磁场，一质量m=8×10﹣26kg、电荷量q=8×10﹣19C的粒子（重力不计）从边界ad上某点D

以某个速度射入。粒子从cd中点P孔射出，再经小孔Q进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域，区域宽度为2L，电场强度大小E=5×105V/m，磁感应强度大小B1=1T、方向垂直纸面向里，已知粒子经过QM正中间位置时有一段时间△t撤去了匀强电场。虚线ef、gh之间存在着水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为B2=0.25T（图中未画出）。有一块折成等腰直角的硬质塑料板ABC（不带电，宽度很窄，厚度不计）放置在ef、gh之间（截面图如图），CB两点恰在分别位于ef、gh上，AC=AB=0.3m，=45°。粒子恰能沿图中虚线QM进入ef、gh之间的区域，π取3。

（1）Dd距离；

（2）已知粒子与硬质塑料相碰后，速度大小不变，方向变化遵守光的反射定律。粒子从Q到gh过程中的运动时间和路程分别是多少？

【答案】（1）；（2）（n=1，2，3……），（6.112+0.3n）（n=1，2，3……）

【解析】（1）要使粒子能沿图中虚线PQ进入ef、gh之间的区域，则粒子所受到向上的洛伦兹力与向下的电场力大小相等，有

qv0B1=qE

解得

v0=5×105m/s

粒子在abcd磁场中作匀速圆周运动，设半径为R1，洛仑兹力提供向心力，有

qv0B0=m

解得

R1=0.1m

作出粒子在磁场中轨迹图如图所示

由几何知识可得

R1+R1cosθ= L

解得

θ=60°

粒子射入点的位置在ad边上距d点为

x=R1sinθ= m

即Dd距离为 。

（2）粒子从P以速度v0进入PQ、MN之间的区域，先做匀速直线运动，到平行板正中间做匀速圆周运动n圈，然后做匀速直线运动打到AB板上，以大小为v0的速度垂直于磁场方向运动。粒子运动到在磁感应强度大小B1=0.8T的匀强磁场中做圆周运动，由洛仑兹力提供向心力有

qv0B1=m

运动周期

T1=

粒子在正交的匀强电场和匀强磁场区域的运动时间

t1=nT1+ （n=1，2，3……）

粒子将以半径R3在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动，转动一周后打到AB板的下部。

由于不计板的厚度，所以质子从第一次打到AC板到第二次打到AC板后运动的时间为粒子在磁场运动一周的时间，即一个周期T3，由

qv0B2=m

T3=

得

T3=

粒子在磁场中共碰到2块板，做圆周运动所需的时间为

t2=2T3

粒子进入磁场中，在v0方向的总位移

s3=2Lsin45°

时间

t3=

从Q到gh过程的总时间为

t=t1+t2+t3

从Q到gh过程的总路程为

M=2L+n（2πR2）+2πR3×2+s3（n=1，2，3……）

解得

=（7.4×10﹣6+7.5n×10﹣7）s（n=1，2，3……）

M=（6.112+0.3n）m（n=1，2，3……）