专题19 磁场（一）-2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编

2021年高考高三下学期5月模拟物理试题汇编

专题19 磁场（一）

1、（2021·河南省洛阳市高三下学5月三模）如图所示，平面xOy内存在磁感应强度大小为B的匀强磁场I（y>0区域）和磁感应强度大小为2B的匀强磁场II（y<0区域），方向均垂直平面xOy向外。在O点有一电子源，某时刻向该平面第四象限内发射大量电子，其速度大小均为v。已知电子的电荷量为e，质量为m（不考虑电子之间的相互作用）。则所有电子再次回到O点的运动过程中，下列判断正确的是（　　）

A. 不可能同时通过y轴 B. 经时间同时回到O点

C. y轴上有电子经过的区域长度为 D. y轴上有电子经过的区域长度为

【答案】BC

【解析】

A．设电子运动方向与x轴正方向夹角为，则

电子运动的轨迹如图

根据洛伦兹力提供向心力，有

可得

图中OC为轨迹圆的一条弦，故A为OC中点，延长交y轴于点，由几何关系可知

故为电子在x轴上方区域运动的圆心。

由此可知，电子在x轴上方运动的圆心始终在y轴上，与无关，由此电子回到O点的过程中，必定过x轴，且所用时间为

由此，同时通过y轴。故A错误；

B．从发射到通过y轴，再从y轴回到O点，为对称的过程，由此

故B正确；

CD．y轴上电子经过的区域即为点D的变化区域，其坐标为

根据夹角的取值范围，可知区域长度为

故C正确；D错误。

故选BC。

2、（2021·河南省郑州市高三下学期二模）如图所示，在光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流。在角平分线上，对称放置四个相同的圆形金属框。若电流在相同时间间隔内增加相同量，则（　　）

A. 线圈1中有顺时针方向的感应电流，静止不动

B. 线圈2中无感应电流，静止不动

C. 线圈3中有顺时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动

D. 线圈4中有逆针方向的感应电流，沿着对角线向外运动

【答案】D

【解析】

AC．根据安培定则，判断线圈1、3中磁通量始终为零，所以无感应电流，静止不动。故AC错误；

BD．根据安培定则，判断线圈2、4中磁通量均增加，由楞次定律可知，线圈2中有顺针方向的感应电流，线圈4中有逆针方向的感应电流，两线圈均沿着对角线向外运动。故B错误；D正确。

故选D。

3、（2021·湖南省衡阳市高三下学期二模）如图所示，虚线MN将竖直平面分成I和II两个区域，两个区域分别存在着垂直纸面方向的匀强磁场，一带电粒子仅在洛伦兹力作用下由I区运动到II区。曲线apb为运动过程中的一段轨迹，其中弧ap、弧pb的弧长之比为2：1，且粒子经过a、b点时的速度方向均水平向右，下列判断正确的是（　　）

A. 弧ap与弧pb对应的圆心角之比为2：1

B. 粒子通过ap、pb两段弧的时间之比为2：1

C. 粒子在I、II区域两个磁场中的运动半径之比为1：1

D. I、II区域两个磁场的磁感应强度方向相反，大小之比为1：2

【答案】BD

【解析】

ABC．粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，洛伦兹力做向心力，故有：，根据粒子偏转方向相反，由粒子经过a、b点时的速度方向均水平向右可得：两粒子转过的角度相等，则弧ap与弧pb对应的圆心角之比为1：1，又有弧ap、弧pb的弧长之比为2：1，故弧ap与弧pb对应的圆心角相等，那么，粒子在Ⅰ、Ⅱ区域两个磁场中的运动半径之比为2：1；根据

可知粒子通过ap、pb两段弧的时间之比为2：1，故AC错误B正确；

D．根据粒子偏转方向相反可得：Ⅰ、Ⅱ区域两个磁场的磁感应强度方向相反；根据磁感应强度可得：Ⅰ、Ⅱ区域两个磁场的磁感应强度大小之比为1：2；故D正确。
故选BD。

4、（2021·湖南省衡阳市高三下学期二模）如图所示，在匀强磁场区域内有一倾角为的光滑斜面，在斜面上水平放置一根长为L、质量为m的导线，通以如图所示方向的电流I时，通电导线能静止在斜面上，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 导线所受的安培力方向可能垂直于斜面向下

B. 磁感应强度可能为大小，方向坚直向上

C. 磁感应强度可能为大小，方向水平向左

D. 磁感应强度方向垂直于斜面向下时，其大小最小，且最小值为

【答案】D

【解析】

A．导线所受的安培力若垂直于斜面向下，则导线合力不能为0，导线不能静止，A错误；
 

B．若磁场方向竖直向上，则安培力方向水平水平向左，导体棒不能静止，B错误；

C．若磁场方向水平向左，则安培力方向竖直向下，导体棒不能静止，C错误；

D．根据重力、支持力、安培力三力平衡可知，当安培力方向沿斜面向上时，即磁场方向垂直于斜面向下时，安培力最小，此时磁感应强度最小，故有

解得

D正确；

故选D。

5、（2021·山东省济南市历城二中高三下学期压轴卷）如图所示，虚线框abcd内存在着平行于线框平面的匀强电场或垂直于线框平面的匀强磁场，一带正电的粒子从bc边上的P点以速度v0射入，在虚线框内运动到cd边上的Q点飞出，飞出时的速度大小也为v0．已知PQ间距离为L，粒子在P、Q两点的速度方向与PQ连线的夹角都为θ（θ＜90º），粒子重力不计．下列说法中正确的是（     ）　　

A. 若为匀强电场，场强方向可能与PQ平行

B. 若为匀强电场，粒子从P到Q的最小速度为v0conθ

C. 不论是电场或磁场，都可以求出粒子从P到Q的时间

D. 若为匀强磁场，磁场方向垂直纸面向内

【答案】BC

【解析】

AB．虚线框内若为匀强电场，带电粒子从P到Q做类类斜抛运动，运动轨迹为抛物线，根据对称性，电场方向应与PQ垂直，其最小速度为v0conθ，A错误、B正确；

D．虚线框内若为匀强磁场，根据左手定则，磁场方向应垂直纸面向外，D错误；

C．若为电场，则；若为磁场，粒子在磁场中的偏向角为2θ，圆心角也为2θ，则，，解得：，故C正确.

6、（2021·山东省济南市历城二中高三下学期压轴卷）如图所示，质量为m、长为的铜棒，用长度也为的两根轻导线水平悬吊在方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。未通电时，轻导线静止在竖直方向上，通入恒定电流后，铜棒向外偏转的最大角度为θ，则（　　）

A. 铜棒中电流的方向为 B. 铜棒中电流的大小为

C. 铜棒中电流的大小为 D. 若只增大轻导线的长度，则θ变小

【答案】C

【解析】

A．由左手定则可知，铜棒中电流的方向为，故A错误；

BC．对铜棒，由动能定理得

解得

故B错误，C正确；

D．由以上分析可知，最大偏转角θ与轻导线的长度无关，故D错误。

故选C。

7、（2021·山东省烟台市高三下学期适应性练习）如图所示，E、F、G、M、N是在纸面内圆上的五个点，其中EG、MN的连线均过圆心O点，，在M、N两点处垂直于纸面放置两根相互平行的长直细导线，两根导线中分别通有大小相等的电流，已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度大小，k为常量，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度。则下列说法中正确的是（　　）

A. 若两根导线中电流同向，则O点磁感应强度为零

B. 若两根导线中电流同向，则E、F两点磁感应强度相等

C. 若两根导线中电流反向，则E、G两点磁感应强度相等

D. 无论两根导线中电流同向还是反向，E、F、G三点的磁感应强度大小都相等

【答案】ACD

【解析】

AB．若两根导线中电流均向内，由安培定则可知，它们在O点磁感应强度恰好等大、反向，故O点合磁感应强度为零，同理可知，E、F两点磁感应强度如图所示

故E、F两点的合磁感应强度大小相等，方向不同，A正确，B错误；

C．设M中电流向内、N中电流向外，分别在E、G的磁感应强度如图所示，可知E、G两点的合磁感应强度相等，C正确；

D．若M、N中电流均向内，分别在E、G的磁感应强度如图所示

可知E、G两点的合磁感应强度大小相等，方向不同，以此类推，可知无论两根导线中电流同向还是反向，E、F、G三点的磁感应强度大小都相等，D正确。

故选ACD。

8、（2021·河北省实验中学高三下学期调研）等腰梯形ABCD区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，梯形上、下底AB、CD长度分别为L和2L，，下底CD的中点E处有一个α粒子放射源，可以向CD上方射出速率不等的α粒子，α粒子的速度方向与磁场方向垂直，不计粒子间的相互作用力，已知质子的电荷量为e，质量为m，下列说法正确的是（　　）

A. 若AB、AD边有粒子射出，则BC边一定有粒子射出

B. 若粒子可以到达B点，则其最小速度为

C. 到达A点和到达B点的粒子一定具有相同的速率

D. 运动轨迹与AD边相切（由CD边出磁场）的速率最小的粒子在磁场中的运动时间为

【答案】BD

【解析】

A．如图甲所示，当AB、AD边恰有粒子射出时，由几何关系可知，粒子运动轨迹没有到达BC边，A错误；

B．如图乙所示，由几何关系可知，当时，速度最小，其半径为

由，可得，B正确；

C．到达A点和到达B点的粒子半径可以不相同，速率就不同，C错误；

D．如图丙所示，当时，速度最小，由，得

D正确；

故选BD。

9、（2021·河北省实验中学高三下学期调研）在研究磁场对电流作用的实验中，将直导线换成一块厚度（ab边长）为d、宽度（bc边长）为l的半导体板。如图所示，当有电流I垂直于磁场方向通过半导体板时，连接在半导体板两侧的电压表指针发生偏转，说明半导体板两侧之间存在电压，这个电压叫做霍尔电压UH。用同种材料制成的不同规格的半导体板进一步实验，记录数据结果如表格所示，由于粗心，表格第一行没有记录全部相关的物理量，只记得第一列为实验次数，第三列为通入的电流强度，第五列为霍尔电压，请用你学过的物理知识并结合表中数据，判断表格中空格处应填写的物理量（　　）

A. 第二列为板的宽度l

B. 第四列为板的厚度d

C. 第二列为磁感应强度B

D. 第四列为磁感应强度B

【答案】D

【解析】

当电场力与洛仑兹力平衡时，有

电流的微观表达式

联立解得，比较1、2组数据可知，在其他相同情况下，UH与第二列数据成反比，故第二列为厚度d，比较第1、3组数据可知，在其他相同情况下，UH与第四列数据成正比，故第四列数据为B，ABC错误，D正确。

故选D。