高考物理一轮复习 单元测试 磁场（含答案解析）

2020版高考物理 单元测试

磁场

1.如图所示，A、B、C是等边三角形的三个顶点，O是A、B连线的中点．以O为坐标原点，A、B连线为x轴，O、C连线为y轴，建立坐标系．过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流．则过O点的通电直导线所受安培力的方向为(　　)

A．沿y轴正方向          B．沿y轴负方向

C．沿x轴正方向          D．沿x轴负方向

2.如图所示,在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极B,沿边缘内壁放一个圆环形电极A,把A、B分别与电源的两极相连,然后在玻璃皿中放入导电液体,现把玻璃皿放在如图所示的磁场中,液体就会旋转起来。若从上向下看,下列判断正确的是(　　)

A.A接电源正极,B接电源负极,液体顺时针旋转

B.A接电源负极,B接电源正极,液体顺时针旋转

C.A、B与50 Hz的交流电源相接,液体持续旋转

D.仅磁场的N、S极互换后,重做该实验发现液体旋转方向不变

3.如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带电小球从水平线PQ上方M点自由下落，以PQ为边界下方有方向竖直向下、电场强度为E的匀强电场，同时还有垂直于纸面的匀强磁场，小球从边界上的a点进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，并从边界上的b点穿出，重力加速度为g，不计空气阻力，则以下说法正确的是(　　)

A．小球带负电荷，匀强磁场方向垂直于纸面向外

B．小球的电荷量与质量的比值=

C．小球从a运动到b的过程中，小球和地球组成的系统的机械能守恒

D．小球在a、b两点的速度相同

4.用绝缘细线悬挂一个质量为m、带电荷量为＋q的小球，让它处于如图所示的磁感应强度为B的匀强磁场中．由于磁场的运动，小球静止在如图所示位置，这时悬线与竖直方向的夹角为α，并被拉紧，则磁场的运动速度和方向可能是(　　)

A．v=，水平向左                B．v=，竖直向下

C．v=，竖直向上          D．v=，水平向右

5.如图所示，圆环上带有大量的负电荷，当圆环沿顺时针方向转动时，a、b、c三枚小磁针都要发生转动，以下说法正确的是(　　)

A．a、b、c的N极都向纸里转

B．b的N极向纸外转，而a、c的N极向纸里转

C．b、c的N极都向纸里转，而a的N极向纸外转

D．b的N极向纸里转，而a、c的N极向纸外转

6.电流计的主要结构如图所示，固定有指针的铝框处在由磁极与软铁芯构成的磁场中，并可绕轴转动．铝框上绕有线圈，线圈的两端与接线柱相连．有同学对软铁芯内部的磁感线分布提出了如下的猜想，可能正确的是(　　)

7.欧姆在探索导体的导电规律的时候，没有电流表，他利用小磁针的偏转检测电流，具体的做法是：在地磁场的作用下，处于水平静止的小磁针上方，平行于小磁针水平放置一直导线，当该导线中通有电流的时候，小磁针就会发生偏转；当通过该导线的电流为I时，发现小磁针偏转了30°，由于直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比，当他发现小磁针偏转了60° 时，通过该导线的电流为(　　)

A．3I          B．2I           C.I          D．I

8.如图所示,三根长为l的直线电流在空间构成等边三角形,电流的方向垂直纸面向里。电流大小均为I,其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0,导线C位于水平面处于静止状态,则导线C受到的静摩擦力是(　　)

A.B0Il,水平向左            B.B0Il,水平向右

C.B0Il,水平向左             D.B0Il,水平向右

9. (多选)如图所示，有一混合正离子束先后通过正交的电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果正离子束在区域Ⅰ中不偏转，进入区域Ⅱ后偏转半径r相同，则它们一定具有相同的(　　)

A．速度

B．质量

C．电荷量

D．电荷量与质量之比

10. (多选)如图所示为某磁谱仪部分构件的示意图．图中，永磁铁提供匀强磁场．硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹．宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子，当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是(　　)

A．电子与正电子的偏转方向一定不同

B．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同

C．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子

D．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小

11. (多选)如图所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电．现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则(　　)

A．经过最高点时，三个小球的速度相等

B．经过最高点时，甲球的速度最小

C．甲球的释放位置比乙球的高

D．运动过程中三个小球的机械能均保持不变

12. (多选)如图所示，通电导体棒静止于水平导轨上，棒的质量为m，长为L，通过的电流大小为I且垂直纸面向里，匀强磁场的磁感应强度B的方向与导轨平面成θ角，则导体棒受到的(　　)

A．安培力大小为BIL

B．安培力大小为BILsin θ

C．摩擦力大小为BILsin θ

D．支持力大小为mg－BILcos θ

13.如图,从离子源产生的甲、乙两种离子,由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动,自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v1,并在磁场边界的N点射出;乙种离子在MN的中点射出;MN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求:

(1)磁场的磁感应强度大小;

(2)甲、乙两种离子的比荷之比。

14.如图所示，电子显像管由电子枪、加速电场、偏转磁场及荧光屏组成．在加速电场右侧有相距为d、长为l的两平板，两平板构成的矩形区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的右边界与荧光屏之间的距离也为d.荧光屏中点O与加速电极上两小孔S1、S2位于两板的中线上．从电子枪发射质量为m、电荷量为－e的电子，经电压为U0的加速电场后从小孔S2射出，经磁场偏转后，最后打到荧光屏上．若l=d，不计电子在进入加速电场前的速度．求：

(1)电子进入磁场时的速度大小；

(2)电子到达荧光屏的位置与O点距离的最大值ym和磁感应强度B的大小．

答案解析

1.答案为：A；

解析：由题图可知，过A点和B点的通电直导线对过O点的通电导线的安培力等大、反向，过C点的通电直导线对过O点的通电直导线的安培力即为其总的安培力，沿OC连线向上，故A项正确．

2.答案为：A；

解析：若A接电源正极,B接电源负极,在电源外部电流由正极流向负极,因此电流由边缘流向中心,玻璃皿所在处的磁场竖直向下,由左手定则可知,导电液体受到的安培力沿顺时针方向,因此液体沿顺时针方向旋转,故A正确;同理,若A接电源负极,B接电源正极,根据左手定则可知,液体沿逆时针方向旋转,故B错误;A、B与50Hz的交流电源相接,A、B电极之间的电流方向不断发生改变,液体不会持续旋转,故C错误;若磁场的N、S极互换后,重做该实验,液体旋转方向会改变,故D错误。

3.答案为：B；

解析：

带电小球在复合场中做匀速圆周运动，则qE=mg，选项B正确；电场方向竖直向下，则可知小球带负电，由于小球从b点射出，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，选项A错误；小球运动过程中，电场力做功，故小球和地球组成的系统的机械能不守恒，只是在a、b两点机械能相等，选项C错误；小球在a、b两点速度方向相反，故选项D错误．

4.答案为：C；

解析：

根据运动的相对性，带电小球相对于磁场的速度与磁场相对于小球(相对地面静止)的速度大小相等、方向相反．洛伦兹力F=qvB中的v是相对于磁场的速度．根据力的平衡条件可以得出，当小球相对磁场以速度v=竖直向下运动或以速度v=水平向右运动时，带电小球都能处于静止状态，但小球处于后者的状态时，悬线不受拉力，不会被拉紧，故本题选C.

5.答案为：B；

解析：由于圆环带负电荷，故当圆环沿顺时针方向转动时，等效电流的方向为逆时针，由安培定则可判断环内磁场方向垂直纸面向外，环外磁场方向垂直纸面向内，磁场中某点的磁场方向即是放在该点的小磁针静止时N极的指向，所以b的N极向纸外转，a、c的N极向纸里转．

6.答案为：C；

解析：软铁芯被磁化后，左端为S极，右端为N极，而磁体内部的磁感线方向从S极指向N极，可见B、D错误；再根据磁感线不能相交，知A错误，C正确．

7.答案为：A；

解析：

如图所示，设地磁场的磁感应强度为B0，电流为I的导线产生的磁场的磁感应强度为B1，

因为小磁针偏转了30°，则有tan 30°=；设电流为I′的直导线产生的磁场的磁感应强度为B2，小磁针偏转了60°时，则有tan 60°=；联立解得B2=3B1；由直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比可得，I′=3I，选项A正确．

8.答案为：B；

解析：

根据安培定则,A电流在C处产生的磁场方向垂直于AC,B电流在C处产生的磁场方向垂直于BC,

如图所示。根据平行四边形定则及几何知识可知,合磁场的方向竖直向下,与AB边平行,

合磁感应强度B的大小为B=2B0cos30°=B0,由公式F=BIl得,

导线C所受安培力大小为F=B0Il,根据左手定则,导线C所受安培力方向水平向左,

因导线C位于水平面处于静止状态,由平衡条件知,导线C受到的静摩擦力方向为水平向右,

故选项B正确,A、C、D错误。

9.答案为：AD；

解析：

因为正离子束通过区域Ⅰ时不偏转，说明它们受到的电场力与洛伦兹力相等，即Eq=B1qv，

故它们的速度相等，选项A正确；又因为进入磁场Ⅱ后，其偏转半径相同，由公式R=可知，

它们的比荷相同，选项D正确．

10.答案为：AC；

解析：

根据左手定则，电子、正电子进入磁场后所受洛伦兹力的方向相反，故两者的偏转方向不同，

选项A正确；根据qvB=，得R=，若电子与正电子在磁场中的运动速度不相等，

则轨迹半径不相同，选项B错误；对于质子、正电子，它们在磁场中运动时不能确定mv的大小，

故选项C正确；粒子的mv越大，轨迹半径越大，而mv=，粒子的动能大，其mv不一定大，选项D错误．

11.答案为：CD；

解析：

三个小球在运动过程中机械能守恒，有mgh=mv2，在圆形轨道的最高点时对甲有qv1B＋mg=，

对乙有mg－qv2B=，对丙有mg=，可判断v1>v3>v2，选项A、B错误，选项C、D正确．

12.答案为：AC；

解析：根据安培力计算公式，F=BIL，A正确，B错误；导体棒受力如图所示，

根据平衡条件，Ff=BILsin θ，C正确；FN=mg＋BILcos θ，D错误．

13.解：

(1)设甲种离子所带电荷量为q1、质量为m1,在磁场中做匀速圆周运动的半径为R1,

磁场的磁感应强度大小为B,由动能定理有q1U=m1              ①

由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q1v1B=m1              ②

由几何关系知2R1=l              ③      由①②③式得B=。              ④

(2)设乙种离子所带电荷量为q2、质量为m2,射入磁场的速度为v2,

在磁场中做匀速圆周运动的半径为R2。同理有

q2U=m2              ⑤          q2v2B=m2  ⑥

由题给条件有2R2=⑦

由①②③⑤⑥⑦式得,甲、乙两种离子的比荷之比为=1∶4。              ⑧

14.解：

(1)设电子经电场加速后的速度大小为v0，由动能定理得eU0=mv，v0=.

(2)电子经磁场偏转后，电子偏转的临界状态是恰好不撞在上板的右端，

到达荧光屏的位置与O点距离即为最大值ym，如图所示，有ev0B=，

＋l2=R2，tan α==tan θ=.l=d，v0=，

联立以上各式可得R=d，ym=，B==  .