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高考物理真题分项汇编（3年（2021-2023）（北京专用）专题10 磁场
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这是一份高考物理真题分项汇编（3年（2021-2023）（北京专用）专题10 磁场，文件包含高考物理真题分项汇编三年2021-2023专题10磁场解析版docx、高考物理真题分项汇编三年2021-2023专题10磁场原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共73页， 欢迎下载使用。
专题10 磁场
1.（2023·北京卷）如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a，长度为l（）。带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法不正确的是（ ）
A．粒子在磁场中运动的圆弧半径为a
B．粒子质量为
C．管道内的等效电流为
D．粒子束对管道的平均作用力大小为
【答案】C
【详解】A．带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子运动的圆弧半径为
r=a
故A正确，不符合题意；
B．根据
可得粒子的质量
故B正确，不符合题意；
C．管道内的等效电流为
故C错误，符合题意；
D．粒子束对管道的平均作用力大小等于等效电流受的安培力
故D正确，不符合题意。
故选C。
2.（2022·北京卷）正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（ ）
A．磁场方向垂直于纸面向里 B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大
C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大 D．轨迹3对应的粒子是正电子
【答案】A
【详解】AD．根据题图可知，1和3粒子绕转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误；
B．电子在云室中运行，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误；
C．带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知
解得粒子运动的半径为
根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，C错误。
故选A。
3.（2021·北京卷）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
【答案】A
【详解】粒子恰好垂直于y轴射出磁场，做两速度的垂线交点为圆心，轨迹如图所示
A．由几何关系可知
因圆心的坐标为，则带电粒子在磁场中运动的轨迹方程为
故A正确；
BD．洛伦兹力提供向心力，有
解得带电粒子在磁场中运动的速率为
因轨迹圆的半径可求出，但磁感应强度未知，则无法求出带电粒子在磁场中运动的速率，故BD错误；
C．带电粒子圆周的圆心角为，而周期为
则带电粒子在磁场中运动的时间为
因磁感应强度未知，则运动时间无法求得，故C错误；
故选A。
一、单选题
1.（2023·北京西城·统考三模）竖直导线ab与水平面上放置的圆线圈隔有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动，当同时通以如图4所示方向的电流时（圆线圈内电流从上向下看是逆时针方向电流），则从左向右看，线圈将（ ）
A．不动． B．顺时针转动，同时靠近导线．
C．顺时针转动，同时离开导线． D．逆时针转动，同时靠近导线．
【答案】D
【详解】分析：根据安培定则判断通电导线AB产生的磁场方向，采用电流元法和特殊位置法分析圆环所受安培力，判断圆环的运动情况．
解答：解：根据安培定则可知，通电导线AB在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里．采用电流元法，将圆环分成前后两半，根据左手定则可知，外侧半圆受到的安培力向上，内侧受到的安培力向下，圆环将逆时针转动．再用特殊位置法：圆环转过90°时，通电直导线AB对左半圆环产生吸引力，对右半圆环产生排斥力，由于吸引力大于排斥力，圆环靠近AB．则从左向右看，线圈将逆时针转动，同时靠近直导线AB．故D正确，A、B、C错误．
故选D．
2.（2023·北京市潞河中学·校考三模）磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，市场上看到的带皮套的智能手机就是使用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制的，当打开皮套，磁体远离霍尔元件，手机屏幕亮；当合上皮套，磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，手机进入省电模式。如图所示，一块宽度为、长为、厚度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，通入水平向右大小为的电流时，当手机套合上时元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为的匀强磁场中，于是元件的前、后表面产生稳定电势差；以此来控制屏幕熄灭，则下列说法正确的是（ ）
A．前表面的电势比后表面的电势高
B．自由电子所受洛伦兹力的大小为
C．用这种霍尔元件探测某空间的磁场时，霍尔元件的摆放方向对无影响
D．若该元件单位体积内的自由电子个数为，则发生霍尔效应时，元件前后表面的电势差为
【答案】D
【详解】A．元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入水平向右大小为I的电流时，电子向左运动，由左手定律可得电子受洛伦兹力的作用往前表面偏转，故前表面的电势比后表面的电势低，故A错误；
BC．元件的前、后表面产生稳定电势差时，电子受到的洛伦兹力与电场力平衡
整理得
为垂直于上表面的磁感应强度的大小，故霍尔元件的摆放方向对有影响，故BC错误；
D．元件单位体积内的自由电子个数为n，根据电流的微观表达式
整理得
电子受到的洛伦兹力与电场力平衡
联立得元件前后表面的电势差为
D正确。
故选D。
3.（2023·北京市潞河中学·校考三模）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，图中的CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场，经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示），将电子束打到靶上的点记为P点。则（ ）
A．M接加速电压的正极
B．偏转磁场的方向垂直于纸面向外
C．仅减小M、N之间的加速电压，可使P点左移
D．仅增大偏转磁场磁感应强度的大小，可使P点右移
【答案】C
【详解】A．根据题意可知，电子在MN之间加速，受到向右的电场力，所以MN之间的电场线水平向左，则M接加速电压的负极，故A错误；
B．由电子运动轨迹粒子，电子进入磁场时受到向下的洛伦兹力作用，根据左手定则可知偏转磁场的方向垂直于纸面向里，故B错误；
CD．电子在加速电场中加速，由动能定理得
电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得电子在磁场中做圆周运动的轨道半径
如减小M、N之间的加速电压，电子在磁场中做圆周运动的半径r减小，电子出磁场时的速度偏角变大，P点左移；增大偏转磁场磁感应强度的大小，则电子在磁场中做圆周运动的半径减小，电子出磁场时的速度偏角增大，P点左移，故C正确，D错误。
故选C。
4.（2023·北师大实验中学·校考三模）如图所示为质谱仪的原理图，一束粒子以速度v沿直线穿过相互垂直的匀强电场（电场强度为E）和匀强磁场（磁感应强度为）的重叠区域，然后通过狭缝垂直进入另一匀强磁场（磁感应强度为），最后打在照相底片上的三个不同位置，粒子的重力可忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．该束粒子带负电
B．板带负电
C．粒子的速度v满足关系式
D．在的匀强磁场中，运动半径越大的粒子，荷质比越小
【答案】D
【详解】A．根据粒子在右侧磁场中的运动，利用左手定则，可判断出该束粒子带正电，故A错误；
B．根据粒子在左侧运动可知，洛伦兹力方向向上，则电场力方向向下，P1板带正电，故B错误；
C．由粒子做直线运动，根据受力平衡可得
qvB1=qE
解得粒子的速度为
故C错误；
D．在磁感应强度为B2的磁场中，由洛伦兹力提供向心力得
可得
运动半径越大的粒子，荷质比越小，故D正确。
故选D。
.（2023·北大附中·校考三模）安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情景来表示，那么（ ）
A．甲图代表了被磁化的铁棒的内部情况
B．乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况
C．磁体在高温环境下磁性不会改变
D．磁体在高温环境下磁性会加强
【答案】B
【详解】A．根据“分子电流”假说，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性，则甲图代表了未被磁化的铁棒的内部情况，故A错误；
B．根据“分子电流”假说，被磁化的物体，分子电流的方向大致相同，对外显示出磁性，则乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况，故B正确；
CD．根据磁化与退磁的特性可知，磁体在高温环境下磁性会减弱，故CD错误。
故选B。
5.（2023·北京房山·统考二模）2023年3月，中国科学技术大学超导量子计算实验室成功实现了三维封装量子计算机原型，其主要构成材料之一为金属超导体。超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外。有人做过这样一个实验：将一锡块和一个磁性很强的小永久磁铁叠放在一起，放入一个浅平的塑料容器中。往塑料容器中倒入液态氮，降低温度，使锡块出现超导性。这时可以看到，小磁铁竟然离开锡块表面，飘然升起，与锡块保持一定距离后，便悬空不动了。根据以上材料可知（ ）
A．超导体处在恒定的磁场中时温度降低，它的表面也不会产生感应电流
B．超导体中的超导电流会产生焦耳热
C．将超导体置于磁场中，处于超导状态时内部磁感应强度为零
D．将悬空在超导体上面的磁铁翻转180°，超导体和磁铁间的作用力将变成引力
【答案】C
【详解】A．超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，故A错误；
B．因为超导体的电阻为零，则超导电流不会产生焦耳热，故B错误；
C．超导体放入磁场中，超导体内部产生的磁感应强度为零，具有完全的抗磁性，故C正确；
D．由材料可知，超导体在外界磁场作用下，磁铁和超导体之间相互排斥，则将悬空在超导体上面的磁铁翻转180°，超导体产生的感应电流方向也会相反，以使感应电流在超导体中产生的磁场与磁铁在超导体中产生的磁场的合磁场为零，超导体和磁铁间的作用力仍为斥力，故D错误。
故选C。
6.（2023·北京房山·统考二模）如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入，沿曲线dpa打到屏MN上的a点。若该微粒经过p点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上。微粒所受重力均可忽略，下列说法正确的是（ ）
A．微粒带负电
B．碰撞后，新微粒运动轨迹不变
C．碰撞后，新微粒运动周期不变
D．碰撞后，新微粒在磁场中受洛伦兹力变大
【答案】B
【详解】A．根据粒子的偏转方向，由左手定则可判断粒子带正电，故A错误；
B．带电粒子和不带电粒子相碰，遵守动量守恒，故总动量不变，总电量也保持不变，则
解得
由
解得
动量p、电荷量q都不变，可知粒子碰撞前后的轨迹半径r不变，故轨迹不变，故B正确；
C．由周期公式可知，因碰撞后粒子质量增大，故粒子运动的周期增大，故C错误；
D．由洛伦兹力公式可知，由于碰撞后粒子速度减小，所以碰撞后，新微粒在磁场中受洛伦兹力减小，故D错误。
故选B。
7.（2023·北京第101中学·校考三模）1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．该束带电粒子带负电
B．速度选择器的P1极板带负电
C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大
D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小
【答案】D
【详解】A．根据带电粒子在右边的磁场中发生偏转的情况，由左手定则判断，该束带电粒子带正电，故A错误；
B．在速度选择器内，根据左手定则可知，洛仑兹力向上，则电场力的方向应竖直向下，因带电粒子是正电，故电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器P1极板带正电，故B错误；
C．通过速度选择器的带电粒子都具有相同的速度，它们在B2磁场中运动，由半径公式
可知，半径R越大，值越大，而不是质量越大，故C错误；
D．由上面的分析可知，半径R越大，值越大，即比荷越小，故D正确。
故选D。
8.（2023·北京市中关村中学·校考三模）矩形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图象如图所示．设t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在0～4 s时间内，选项图中能正确反映线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图象是(规定ab边所受的安培力向左为正)( )
A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】0～1s内，由楞次定律可判断电流方向为b→a，根据法拉第电磁感应定律，电流的大小恒定，由左手定则可判断ab边受到的安培力向左，为正方向的力，根据F=BIL可知安培力逐渐减小．1s～2s内，磁场向外且增大，线框中电流方向为b→a，电流大小恒定，ab边受到向右的力，为反方向，根据F=BIL可知安培力逐渐增大；2s～3s内，磁场向外且减小，线框中电流方向为a→b，电流大小恒定，ab边受到向左的力，为正方向．根据F=BIL可知安培力逐渐减小．3s～4s内，磁场向里且增大，线框中电流方向a→b，电流的大小恒定，ab边受到向右的力，为反方向，根据F=BIL可知安培力逐渐增大．综合上述三项，知D正确．故选D．
9.（2023·北京市中关村中学·校考三模）如图所示的天平可用来测定磁感应强度B。天平的右臂下面挂有一个电阻为R的矩形线圈，线圈宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I时，在天平左、右两边加上质量各为、的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。若在此时剪断细线，矩形线圈将由静止下落，经一段时间，线圈的上边离开磁感应强度为B的匀强磁场前瞬间的速度为v，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．B大小为
B．B大小为
C．剪断细线后，线圈上边刚离开磁场前产生的感应电动势为
D．线圈离开磁场前瞬间，感应电流的电功率
【答案】B
【详解】AB．设线圈的质量为，根据受力平衡可得
解得
故A错误，B正确；
C．剪断细线后，线圈上边刚离开磁场前产生的感应电动势为
故C错误；
D．由闭合回路欧姆定律可得
感应电流的电功率为
故D错误。
故选B。
10.（2023·北京朝阳·统考一模）图甲为指尖般大小的一种电动机，由于没有铁芯，被称为空心杯电机。这种新颖的结构消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，具有体积小、灵敏、节能等特性，广泛应用在智能手机、平板电脑、医疗、无人机等方面。图乙为一种空心杯电机原理的简化示意图。固定的圆柱形永磁体形成沿辐向均匀分布的磁场（俯视图）；作为转子的多组线圈绕制成水杯状，电流经边缘流入和流出，可简化为沿圆柱体对角线的单匝线圈（图中a、b分别为线圈与顶面和底面的切点）。当线圈通电时，可在安培力作用下绕OO＇轴转动。设图示时刻线圈的电流为I，方向如图所示，线圈所在处的磁感应强度大小均为B。图中线圈实线部分的长度为L。下列说法正确的是（ ）
A. 图中线圈转动过程中，穿过该线圈的磁通量保持不变
B. 图示位置，线圈实线部分所受安培力的大小为BIL
C. 图示位置，线圈在安培力的作用下将绕OO＇轴逆时针转动（俯视）
D. 为使空心杯电机正常转动，则应保持线圈中的电流方向不变
【答案】C
【详解】A．图中线圈转动过程中，由于固定的圆柱形永磁体形成沿辐向均匀分布的磁场，则穿过该线圈的磁通量发生变化，故A错误；
B．图示位置，线圈实线部分所受安培力为
其中d为实际切割磁感线的线圈长度，故B错误；
C．根据左手定值可知，线圈实线部分受到的安培力向里，，线圈虚线部分受到的安培力向外，故线圈在安培力的作用下将绕OO＇轴逆时针转动（俯视），故C正确；
D．由于固定的圆柱形永磁体形成沿辐向均匀分布的磁场，所以转动过程中，线圈中的电流方向需改变，才可以使空心杯电机正常转动，故D错误。
故选C。
11．（2023·北京东城·统考一模）工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积），原理如图甲所示，在非磁性材料做成的圆管处加一磁感应强度大小为B的匀强磁场，当导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下M、N两点间的电势差U，就可计算出管中液体的流量。为了测量某工厂的污水排放量，技术人员在充满污水的排污管末端安装了一个电磁流量计，如图乙所示，已知排污管和电磁流量计处的管道直径分别为20和10。当流经电磁流量计的液体速度为10时，其流量约为280，若某段时间内通过电磁流量计的流量为70，则在这段时间内（ ）
A. M点的电势一定低于N点的电势
B. 通过排污管的污水流量约为140
C. 排污管内污水的速度约为2.5
D. 电势差U与磁感应强度B之比约为0.25
【答案】D
【详解】A．根据左手定则可知，正电荷进入磁场区域时会向上偏转，负电荷向下偏转，所以M点的电势一定高于N点的电势，故A错误；
BC．某段时间内通过电磁流量计的流量为70，通过排污管的污水流量也是70m3/h，由
知此段时间内流经电磁流量计的液体速度为2.5m/s，流量计半径为r=5cm=0.05m，排污管的半径R=10cm=0.1m，流经电磁流量计的液体速度为v1=2.5，则
可得排污管内污水的速度约为
故BC错误；
D．流量计内污水的速度约为v1=2.5m/s，当粒子在电磁流量计中受力平衡时，有
可知
故D正确。
故选D。
12．（2023·北京丰台·统考一模）在如图所示的电路中，开关S闭合。两平行金属极板a、b间有匀强磁场，一带电粒子以速度v水平匀速穿过两极板，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
A. 该粒子一定带正电
B. 仅增大粒子的速度，粒子一定向a板偏转
C. 仅将滑动变阻器的滑片P向下移动，粒子一定向b板偏转
D. 仅增大粒子所带电荷量，粒子一定仍沿水平方向穿过两极板
【答案】D
【详解】A．两极板间电场方向向下，若正电荷粒子所受电场力向下，洛伦兹力向上；若负电荷粒子所受电场力向上，洛伦兹力向下，则无论正负电荷都可以匀速穿过两极板，A错误；
B．根据左手定则判断知，带正电的粒子受到的洛伦兹力竖直向上，电场力竖直向下，粒子沿直线飞出叠加场区域，根据平衡条件有
同理，对带负电的粒子，判断知粒子受到的洛伦兹力竖直向下，电场力竖直向上，粒子沿直线飞出叠加场，根据平衡条件有
所以，仅增大粒子的速度，洛伦兹力增大，电场力不变，故粒子可能向上也可能向下运动，B错误；
C．仅将滑动变阻器的滑片P向下移动，两极板间的电势差增大，电场力增大，合力可能向上也可能向下，故粒子不一定向b板偏转，C错误；
D．仅增大粒子所带电荷量，电场力和洛伦兹力合力仍为零，故粒子一定仍沿水平方向穿过两极板，D正确。
故选D。
13．（2023·北京丰台·统考一模）2023年3月，中国科学技术大学超导量子计算实验室成功实现了三维封装量子计算机原型，其主要构成材料之一为金属超导体。超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外。如图为某超导体在不同温度下两端电压和流经超导体电流的U-I特性曲线，温度分别为、、，下列说法正确的是（ ）
A. 当超导体处在超导状态时，两端能够测出电压
B. 将超导体置于磁场中，处于超导状态时内部磁感应强度不为零
C. 根据三条曲线的变化趋势，可推断
D. 随着流经超导体的电流增大，超导状态将被破坏
【答案】D
【详解】A．当超导体处在超导状态时，导体的电阻变为零，则不能测出两端电压，选项A错误；
B．由题意可知，当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外，则处于超导状态时内部磁感应强度为零，选项B错误；
C．因为当低于某一温度后导体的电阻变为零，即同一较小的电压时电流可以变得很大，则根据三条曲线的变化趋势，可推断
选项C错误；
D．根据U-I图像可知，随着流经超导体的电流增大，电压与电流关系图像逐渐向T1的图像靠近，即导体的电压和电流趋近与正比关系，即导体的电阻趋近于某一固定值，即超导状态将被破坏，选项D正确。
故选D。
14．（2023·北京海淀八模（一））地磁场可以减少宇宙射线中带电粒子对地球上生物体的危害。为研究地磁场，某研究小组模拟了一个地磁场，如图所示，模拟地球半径为R，赤道剖面外地磁场可简化为包围地球、厚度为d、方向垂直该剖面的匀强磁场（磁感应强度大小为B），d=2R。磁场边缘某处（未画出）有一粒子源，可在赤道平面内以不同速度向各个方向射入某种带正电粒子。研究发现，当粒子速度为2v时，沿半径方向射入磁场的粒子恰不能到达模拟地球。不计粒子重力及大气对粒子运动的影响，且不考虑相对论效应。则（ ）
A. 粒子的比荷
B. 粒子的比荷
C. 速度为v的粒子，到达模拟地球的最短时间为
D. 速度为v粒子，到达模拟地球的最短时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】A B. 如图所示，设该粒子轨迹半径为，
根据几何关系有
解得r=4R
又
解得
故A正确，B错误；
C D. 速度为的粒子进入磁场有
则
若要时间最短，则粒子在磁场中运动的弧长最短，粒子运动半径等于大气层厚度，如图所示
粒子运动的圆心角为 ，最短时间为
故D正确，C错误；
故选AD。
15．（2023·北京海淀八模（三））已知某地地面处的地磁场水平分量的为，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管附近的轴线上，如图所示。小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成角的方向，则下列说法正确的是（ ）
A. 从左往右看，螺线管中的电流是顺时针方向
B. 从左往右看，螺线管中的电流是逆时针方向
C. 通电螺线管在小磁针处产生的磁场大小约为
D. 通电螺线管在小磁针处产生的磁场大小约为
【答案】AC
【详解】AB．接通电源后，小磁针N极指向是地磁场和螺线管磁场的合磁场的方向，由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右，由安培定则判断螺线管电流方向从左往右看是顺时针方向，故A正确，B错误；
CD．由题意知地磁场水平分量为，设通电螺线管产生的磁场为。由图知得
故C正确，D错误。
故选AC。
16．（2023·北京海淀八模（四））如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN为其左边界，磁场中放置一半径为R圆柱形物体，其上涂有荧光物体，电子打到上面会发出荧光．圆柱形物体的圆心到边界MN的距离为．现有一束平行的电子束沿垂直于左边界MN向右射人磁场区，已知电子质量为m，电量为e．则下列分析判断正确的是（ ）
A. 若电子初速度满足，圆柱形物体上发光的弧线长度等于
B. 若电子初速度满足，圆柱形物体上发光的弧线长度等于
C. 若电子初速度满足，圆柱形物体上发光的弧线长度大于
D. 若电子初速度满足，圆柱形物体上将不会发光
【答案】C
【详解】如图所示
A．设电子进入磁场回旋轨道半径为，根据洛伦兹力提供向心力
解得
若电子的初速度满足，则
应用平移圆可知电子均不能打到圆柱体表面上，不会发光，A错误；
B．若电子初速度满足，则
应用平移圆作图可得在圆柱形物体上之间的一段劣弧发光，B错误；
C．若电子初速度满足，则
应用平移圆作图可得在圆柱形物体上之间的一段优弧发光，C正确；
D．若电子初速度满足，则
应用平移圆作图可得圆柱形物体上所有部位都将会发光，D错误。
故选C。
17．（2023·北京西城·统考一模）如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从圆周上的P点沿半径方向射入磁场．若粒子射入磁场时的速度大小为，运动轨迹为；若粒子射入磁场时的速度大小为，运动轨迹为．不计粒子的重力．下列判断正确的是（ ）
A. 粒子带负电
B. 速度大于速度
C. 粒子以速度射入时，在磁场中运动时间较长
D. 粒子以速度射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较大
【答案】C
【详解】A．根据左手定则可知粒子带正电，故A错误；
B．根据牛顿第二定律有
解得
根据图中轨迹可知，，则有
故B错误；
C．粒子在磁场中的运动周期为
粒子在磁场中的运动时间为
由图可知运动轨迹为对应的圆心角大于运动轨迹为对应的圆心角，故粒子以速度射入时，在磁场中运动时间较长，故C正确；
D．粒子在磁场中受到的洛伦兹力大小为
，可知，故粒子以速度射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较小，故D错误。
故选C。
18．（2023·北京汇文中学·校考一模）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一段静止的长为L的通电导线，磁场方向垂直于导线。设单位长度导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量都为q，它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是（ ）
A. 导线中的电流大小为nLqv
B. 这段导线受到的安培力大小为nLqvB
C. 沿导线方向电场的电场强度大小为vB
D. 导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB
【答案】B
【详解】A．导线中的电流大小
选项A错误；
B．每个电荷所受洛伦兹力大小
这段导线受到的安培力大小
选项B正确；
C．沿导线方向的电场的电场强度大小为，U为导线两端的电压
它的大小不等于vB，只有在速度选择器中的电场强度大小才是vB，且其方向是垂直导线方向，选项C错误；
D．导线中每个自由电荷受到的平均阻力方向是沿导线方向的，而qvB是洛伦兹力，该力的的方向与导线中自由电荷运动方向垂直，二者不相等，选项D错误。
故选B。
19．（2023·北京四中·校考一模）如图所示，一束正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转，如果让这些不偏转离子进入另一个匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入后一磁场的离子，可得出结论（ ）
A. 它们的动能一定不相同
B. 它们的电量一定不相同
C. 它们的质量一定不相同
D. 它们的电量与质量之比一定不相同
【答案】D
【分析】考查带电粒子在复合场中的运动。
【详解】垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，未发生任何偏转，则有：
即所有离子速度相同；进入另一个匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，即在另一个匀强磁场中做圆周运动，半径不同，由半径公式：
可知，它们的电量与质量之比一定不相同，D正确。
故选D。
20．（2023·北京石景山·统考一模）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，乙的圆心为，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中，此时a点的磁感应强度大小为，b点的磁感应强度大小为。当把环形电流甲撤去后，a点的磁感应强度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】甲乙两环在b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，而b点的磁感应强度大小为B2，因此两环在b点产生的磁感应强度均为，甲环在a点和b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，故甲环在a点产生的磁感应强度为而a点的磁感应强度大小为B1，因此乙环在a点产生的磁感应强度为。
故选B。
21．（2023·北京门头沟·统考一模）20世纪40年代，我国著名物理学家朱洪元先生提出，电子在匀强磁场中做匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”，辐射光的频率是电子做匀速圆周运动每秒转数的k倍。大量实验不但证实了这个理论是正确的，而且准确测定了k值。近年来，同步辐射光已被应用在大规模集成电路的光刻工艺中。若电子在某匀强磁场中做匀速圆周运动时产生的同步辐射光的频率为，电子质量为m，电荷量为e，不计电子发出同步辐射光时所损失的能量以及对其运动速率和轨道的影响，则下列说法不正确的是（ ）
A．若测出电子做匀速圆周运动的轨道半径为R，可以求其运动的速率v
B．可以求匀强磁场磁感应强度B的大小
C．同步辐射光一个光子的能量为
D．电子比可见光的波动性强，衍射更为明显
【答案】D
【详解】AB．设电子在磁场中做匀速圆周运动的速率为v，则根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式有
则电子的回旋周期为
由题意可知
联立解得
联立解得
AB正确；
C．同步辐射光一个光子的能量
C正确；
D．可见光的波动性比电子的波动性强，则可见光的衍射更为明显，D错误。
本题选不正确项，故选D。
22.（2023·北京西城·统考二模）如图所示，速度选择器的两平行导体板之间有方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一电荷量为＋q的粒子以速度v从S点进入速度选择器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是（ ）
A. 电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后将向下偏转
B. 电荷量为＋2q的粒子以速度v从S点进入后将做类似平抛的运动
C. 电荷量为＋q粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐增大
D. 电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐减小
【答案】D
【详解】A．电荷量为＋q的粒子以速度v进入后受力平衡，即有
由左手定则可知，洛伦兹力竖直向上，电场力竖直向下，即电场强度的方向竖直向下，且有
当电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后，由左手定则可知，粒子所受的洛伦兹力竖直向下，电场力竖直向上，且有
则粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故A错误；
B．电荷量为＋2q的粒子以速度v从S点进入后，向下的电场力为
向上的洛伦兹力为
由于，所以粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故B错误；
C．电荷量为＋q的粒子以大于v的速度从S点进入后，向下的电场力为
向上的洛伦兹力为
由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向上，粒子的运动轨迹将向上弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故C错误；
D．电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后，向上的电场力为
向下的洛伦兹力为
由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向下，粒子的运动轨迹将向下弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故D正确。
故选D。
23．（2023·北京海淀·统考二模）在范围足够大匀强磁场中，静止在P点的核发生一次β衰变，衰变产生的核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A. 该β衰变过程反映了核中至少含有1个电子
B. 电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小
C. 电子与核形成的等效电流可能均沿逆时针方向
D. 电子第一次回到P点时核也恰好到达P点
【答案】C
【详解】A．该β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子。也是其衰变过程中电子的来源，所以并不能说明核中有电子，故A项错误；
B．静止的发生衰变，其产生的电子和核组成的系统动量守恒，有
所以电子和氮核的动量大小相等，方向相反。其均在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有
解得
由于电子和氮核在同一磁场，且动量大小相等。但是氮核的带电量大于电子的带电量，所以电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大，故B项错误；
C．若发生β衰变后，电子顺时针做匀速圆周运动，根据系统的动量守恒可知氮核逆时针做匀速圆周运动，根据电流方向的判定，则电子与核形成的等效电流均沿逆时针方向，故C项正确；
D．发生β衰变后，两带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
整理有
因为电子和氮核的比荷不一致，故两粒子的周期不同，所以当电子回到P点，即完成一个周期后，氮核没有在P点，故D项错误。
故选C。
24．（2023·北京海淀·统考二模）如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（ ）
A. 若载流子负电荷，则上表面电势高于下表面电势
B. 仅增大电流I，电势差U可以保持不变
C. 半导体内载流子所受洛伦兹力的大小为
D. 半导体内载流子定向移动的速率为
【答案】C
【详解】A．沿方向通有恒定电流，若载流子为负电荷，则电荷移动方向沿-y方向，磁感应强度方向沿-x方向，根据左手定则可知，负电荷向上偏转，故上表面电势低于下表面电势，故A错误；
B．半导体上、下表面之间产生稳定的电势差时，电场力与洛伦兹力平衡，则有
根据电流的微观意义可知
联立可得
则仅增大电流I，电势差U增大，故B错误；
C．半导体内载流子所受洛伦兹力的大小
故C正确；
D．根据
半导体内载流子定向移动的速率
故D错误。
故选C。
25．（2023·北京丰台·统考二模）质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理如图所示。氖元素的两种同位素粒子a、b质量不同、电荷量相同。a、b两种粒子从容器A下方的小孔，飘入电势差为U的加速电场，其初速度可视为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场。a、b两种粒子分别打到照相底片D上的M和N处，关于a、b两种粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 两种粒子的动能不相同
B. a粒子的速度大于b粒子的速度
C. a粒子受到的洛伦兹力大于b粒子受到的洛伦兹力
D. a粒子的运动时间大于b粒子的运动时间
【答案】D
【详解】A．设两粒子的电荷量为，粒子在电场中加速有
两粒子电荷量相同，动能相同。A错误；
B．离子在电场中加速有
解得
在磁场中偏转有
解得
a、b两种粒子分别打到照相底片D上做圆周运动的M和N处，a做圆周运动的半径大于b做圆周运动的半径。两粒子质量关系
由
可知
B错误；
C．a粒子的速度小于b粒子的速度，两粒子电荷量相同，a粒子受到的洛伦兹力小于b粒子受到的洛伦兹力。C错误；
D．a粒子的运动时间
b粒子的运动时间
又
D正确。
故选D。
26．（2023·北京东城·统考二模）如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等部分组成，励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。电子枪可以产生电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。调节电子枪的加速电压可以改变电子的速度，调节励磁线圈的电流可以改变磁感应强度。下列说法正确的是（ ）
A. 只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期变大
B. 只增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变
C. 只增大励磁线圈中的电流，电子的运动周期变小
D. 只增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变
【答案】C
【详解】B．电子在加速电场中加速，由动能定理
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有
解得
当增大电子枪的加速电压时，电子束的轨道半径变大，故B错误；
A．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期为
故只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期不变，故A错误；
C．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由可知，周期变短，故C正确；
D．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由可知，电子束的轨道半径变小，故D错误。
故选C。
27．（2023·北京东城·统考二模）回旋加速器的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央A处的粒子源可以产生粒子，粒子在两盒之间被电场加速，进入磁场后做匀速圆周运动。粒子离开A处时的速度、在电场中的加速时间以及粒子的重力均可忽略不计。不考虑粒子间的相互作用及相对论效应。下列说法正确的是（ ）
A. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越小
B. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长
C. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能越大
D. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越长
【答案】B
【详解】A ．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则由牛顿第二定律有
化简得
粒子离开加速器时的动能为
故电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越大，故A错误；
B．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则有
化简可得粒子在磁场中周期为
又由于电势差一定，粒子在电场中每次加速电场力做功相同，若忽略第一次加速的能量转化大小，则设一共加速了n次粒子恰好离开回旋加速器，则有
又由牛顿第二定律有
粒子在回旋加速器运动的时间为
由以上各式解得
由上式可知，电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长，故B正确；
C．粒子离开加速器时的动能为
故磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能不变，故C错误；
D．粒子在回旋加速器运动的时间为
由上式可知，磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越短，故D错误。
故选B。
28．（2023·北京朝阳·统考二模）如图所示，空间存在一圆形匀强磁场区域，P、M是磁场边界上的两个点。氕核（）和氦核（）分别从P点沿半径方向垂直磁场射入，且都从M点射出。则氕核与氦核（ ）
A. 射入磁场的速率之比为2:1
B. 在磁场中运动的时间之比为1:1
C. 射入磁场时的动量大小之比为1:1
D. 在磁场中运动的加速度大小之比为2:1
【答案】A
【详解】A．氕核与氦核均从P点沿半径方向射入，从M点射出，则两粒子的半径相同，根据洛伦兹力提供向心力有
所以
所以氕核与氦核射入磁场的速率之比等于比荷之比，即
故A正确；
B．粒子在磁场中运动的时间为
所以氕核与氦核在磁场中运动的时间之比为1:2，故B错误；
C．粒子射入磁场时的动量大小为
所以氕核与氦核射入磁场时的动量大小之比为1:2，故C错误；
D．粒子在磁场中运动的加速度大小为
所以氕核与氦核在磁场中运动的加速度大小之比为4:1，故D错误。
故选A。
29．（2023·北京朝阳·统考二模）如图所示，在匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒用两等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的、两点，两细线均与导体棒垂直。图中直角坐标系的x轴与导体棒及平行，z轴竖直向上。若导体棒中通以沿x轴正方向、大小为I的电流，导体棒静止时细线与竖直方向夹角为。则磁感应强度可能（ ）
A. 沿x轴正方向，大小为
B. 沿y轴正方向，大小为
C. 沿z轴正方向，大小为
D. 沿细线向下，大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．若磁感应强度沿x轴正方向，与电流方向同向，导体棒不受安培力。导体棒不可能在图示位置保持静止。A错误；
B．若磁感应强度沿y轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力竖直向上，导体棒不可能在图示位置保持静止。B错误；
C．沿z轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力水平向左，导体棒不可能在图示位置保持静止。C错误；
D．沿细线向下，大小为，安培力大小
方向与细线垂直斜向右上方。安培力与细线的拉力的合力恰好重力平衡。且导体棒静止时细线与竖直方向夹角为。
D正确。
故选D。
30．（2023·北京昌平·统考二模）如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂有一个矩形线圈，匝数为N，底边长为L，下部悬在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。当线圈中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡。所测磁场的磁感强度B的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据平衡条件有
解得
故选A。
31．（2023·北京十二中·校考模拟）如图所示，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，在纸面内沿各个方向一速率v从P点射入磁场，这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上且Q点为最远点，已知PQ圆弧长等于磁场边界周长的四分之一，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则（ ）
A．这些粒子做圆周运动的半径
B．该匀强磁场的磁感应强度大小为
C．该匀强磁场的磁感应强度大小为
D．该圆形磁场中有粒子经过的区域面积为
【答案】B
【解析】ABC、从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为Q，由动圆法知P、Q连线为轨迹直径；PQ圆弧长为磁场圆周长的 ，由几何关系可知,则粒子轨迹半径，由牛顿第二定律知 ，解得故B正确；AC错误
D、该圆形磁场中有粒子经过的区域面积大于，故D错误；
综上所述本题答案是：B
32．（2023·北京一五六中学·校考模拟）如图（俯视图），在竖直向下、磁感应强度大小为2T的匀强磁场中，有一根长0.4m的金属棒ABC从中点B处折成60°角静置于光滑水平面上，当给棒通以由A到C、大小为5A的电流时，该棒所受安培力为
A. 方向水平向右，大小为4.0N
B. 方向水平向左，大小为4.0N
C. 方向水平向右，大小为2.0N
D. 方向水平向左，大小为2.0N
【答案】D
【详解】金属棒的有效长度为AC，根据几何知识得L=0.2m，根据安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2N
根据左手定则可判定安培力水平向左，故ABC错误，D正确；
故选D。
33．（2023·北京十九中学·校考模拟）如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线（水平）的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极方向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是（ ）
A. I2I1，方向垂直纸面向外
C. I2I1，方向垂直纸面向里
【答案】B
【详解】小磁针静止时N极方向平行于纸面向下，说明该处的磁场方向向下，因I1在该处形成的磁场方向向上，则I2在该处形成的磁场方向向下，且大于I1在该处形成的磁场，由安培定则可知I2方向垂直纸面向外且I2>I1。
故选B。
34.（2023·北京西城·统考二模）如图所示，速度选择器的两平行导体板之间有方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一电荷量为＋q的粒子以速度v从S点进入速度选择器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是（ ）
A. 电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后将向下偏转
B. 电荷量为＋2q的粒子以速度v从S点进入后将做类似平抛的运动
C. 电荷量为＋q粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐增大
D. 电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐减小
【答案】D
【详解】A．电荷量为＋q的粒子以速度v进入后受力平衡，即有
由左手定则可知，洛伦兹力竖直向上，电场力竖直向下，即电场强度的方向竖直向下，且有
当电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后，由左手定则可知，粒子所受的洛伦兹力竖直向下，电场力竖直向上，且有
则粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故A错误；
B．电荷量为＋2q的粒子以速度v从S点进入后，向下的电场力为
向上的洛伦兹力为
由于，所以粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故B错误；
C．电荷量为＋q的粒子以大于v的速度从S点进入后，向下的电场力为
向上的洛伦兹力为
由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向上，粒子的运动轨迹将向上弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故C错误；
D．电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后，向上的电场力为
向下的洛伦兹力为
由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向下，粒子的运动轨迹将向下弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故D正确。
故选D。
35．（2023·北京海淀·统考二模）在范围足够大匀强磁场中，静止在P点的核发生一次β衰变，衰变产生的核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A. 该β衰变过程反映了核中至少含有1个电子
B. 电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小
C. 电子与核形成的等效电流可能均沿逆时针方向
D. 电子第一次回到P点时核也恰好到达P点
【答案】C
【详解】A．该β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子。也是其衰变过程中电子的来源，所以并不能说明核中有电子，故A项错误；
B．静止的发生衰变，其产生的电子和核组成的系统动量守恒，有
所以电子和氮核的动量大小相等，方向相反。其均在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有
解得
由于电子和氮核在同一磁场，且动量大小相等。但是氮核的带电量大于电子的带电量，所以电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大，故B项错误；
C．若发生β衰变后，电子顺时针做匀速圆周运动，根据系统的动量守恒可知氮核逆时针做匀速圆周运动，根据电流方向的判定，则电子与核形成的等效电流均沿逆时针方向，故C项正确；
D．发生β衰变后，两带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
整理有
因为电子和氮核的比荷不一致，故两粒子的周期不同，所以当电子回到P点，即完成一个周期后，氮核没有在P点，故D项错误。
故选C。
36．（2023·北京海淀·统考二模）如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（ ）
A. 若载流子负电荷，则上表面电势高于下表面电势
B. 仅增大电流I，电势差U可以保持不变
C. 半导体内载流子所受洛伦兹力的大小为
D. 半导体内载流子定向移动的速率为
【答案】C
【详解】A．沿方向通有恒定电流，若载流子为负电荷，则电荷移动方向沿-y方向，磁感应强度方向沿-x方向，根据左手定则可知，负电荷向上偏转，故上表面电势低于下表面电势，故A错误；
B．半导体上、下表面之间产生稳定的电势差时，电场力与洛伦兹力平衡，则有
根据电流的微观意义可知
联立可得
则仅增大电流I，电势差U增大，故B错误；
C．半导体内载流子所受洛伦兹力的大小
故C正确；
D．根据
半导体内载流子定向移动的速率
故D错误。
故选C。
37．（2023·北京丰台·统考二模）质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理如图所示。氖元素的两种同位素粒子a、b质量不同、电荷量相同。a、b两种粒子从容器A下方的小孔，飘入电势差为U的加速电场，其初速度可视为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场。a、b两种粒子分别打到照相底片D上的M和N处，关于a、b两种粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 两种粒子的动能不相同
B. a粒子的速度大于b粒子的速度
C. a粒子受到的洛伦兹力大于b粒子受到的洛伦兹力
D. a粒子的运动时间大于b粒子的运动时间
【答案】D
【详解】A．设两粒子的电荷量为，粒子在电场中加速有
两粒子电荷量相同，动能相同。A错误；
B．离子在电场中加速有
解得
在磁场中偏转有
解得
a、b两种粒子分别打到照相底片D上做圆周运动的M和N处，a做圆周运动的半径大于b做圆周运动的半径。两粒子质量关系
由
可知
B错误；
C．a粒子的速度小于b粒子的速度，两粒子电荷量相同，a粒子受到的洛伦兹力小于b粒子受到的洛伦兹力。C错误；
D．a粒子的运动时间
b粒子的运动时间
又
D正确。
故选D。
38．（2023·北京东城·统考二模）如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等部分组成，励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。电子枪可以产生电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。调节电子枪的加速电压可以改变电子的速度，调节励磁线圈的电流可以改变磁感应强度。下列说法正确的是（ ）
A. 只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期变大
B. 只增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变
C. 只增大励磁线圈中的电流，电子的运动周期变小
D. 只增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变
【答案】C
【详解】B．电子在加速电场中加速，由动能定理
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有
解得
当增大电子枪的加速电压时，电子束的轨道半径变大，故B错误；
A．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期为
故只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期不变，故A错误；
C．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由可知，周期变短，故C正确；
D．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由可知，电子束的轨道半径变小，故D错误。
故选C。
39．（2023·北京东城·统考二模）回旋加速器的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央A处的粒子源可以产生粒子，粒子在两盒之间被电场加速，进入磁场后做匀速圆周运动。粒子离开A处时的速度、在电场中的加速时间以及粒子的重力均可忽略不计。不考虑粒子间的相互作用及相对论效应。下列说法正确的是（ ）
A. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越小
B. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长
C. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能越大
D. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越长
【答案】B
【详解】A ．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则由牛顿第二定律有
化简得
粒子离开加速器时的动能为
故电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越大，故A错误；
B．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则有
化简可得粒子在磁场中周期为
又由于电势差一定，粒子在电场中每次加速电场力做功相同，若忽略第一次加速的能量转化大小，则设一共加速了n次粒子恰好离开回旋加速器，则有
又由牛顿第二定律有
粒子在回旋加速器运动的时间为
由以上各式解得
由上式可知，电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长，故B正确；
C．粒子离开加速器时的动能为
故磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能不变，故C错误；
D．粒子在回旋加速器运动的时间为
由上式可知，磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越短，故D错误。
故选B。
40．（2023·北京朝阳·统考二模）如图所示，空间存在一圆形匀强磁场区域，P、M是磁场边界上的两个点。氕核（）和氦核（）分别从P点沿半径方向垂直磁场射入，且都从M点射出。则氕核与氦核（ ）
A. 射入磁场的速率之比为2:1
B. 在磁场中运动的时间之比为1:1
C. 射入磁场时的动量大小之比为1:1
D. 在磁场中运动的加速度大小之比为2:1
【答案】A
【详解】A．氕核与氦核均从P点沿半径方向射入，从M点射出，则两粒子的半径相同，根据洛伦兹力提供向心力有
所以
所以氕核与氦核射入磁场的速率之比等于比荷之比，即
故A正确；
B．粒子在磁场中运动的时间为
所以氕核与氦核在磁场中运动的时间之比为1:2，故B错误；
C．粒子射入磁场时的动量大小为
所以氕核与氦核射入磁场时的动量大小之比为1:2，故C错误；
D．粒子在磁场中运动的加速度大小为
所以氕核与氦核在磁场中运动的加速度大小之比为4:1，故D错误。
故选A。
41．（2023·北京朝阳·统考二模）如图所示，在匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒用两等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的、两点，两细线均与导体棒垂直。图中直角坐标系的x轴与导体棒及平行，z轴竖直向上。若导体棒中通以沿x轴正方向、大小为I的电流，导体棒静止时细线与竖直方向夹角为。则磁感应强度可能（ ）
A. 沿x轴正方向，大小为
B. 沿y轴正方向，大小为
C. 沿z轴正方向，大小为
D. 沿细线向下，大小为
【答案】D
【详解】A．若磁感应强度沿x轴正方向，与电流方向同向，导体棒不受安培力。导体棒不可能在图示位置保持静止。A错误；
B．若磁感应强度沿y轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力竖直向上，导体棒不可能在图示位置保持静止。B错误；
C．沿z轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力水平向左，导体棒不可能在图示位置保持静止。C错误；
D．沿细线向下，大小为，安培力大小
方向与细线垂直斜向右上方。安培力与细线的拉力的合力恰好重力平衡。且导体棒静止时细线与竖直方向夹角为。
D正确。
故选D。
42．（2023·北京昌平·统考二模）如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂有一个矩形线圈，匝数为N，底边长为L，下部悬在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。当线圈中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡。所测磁场的磁感强度B的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据平衡条件有
解得
故选A。
43．（2023·北京十二中·校考模拟）如图所示，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，在纸面内沿各个方向一速率v从P点射入磁场，这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上且Q点为最远点，已知PQ圆弧长等于磁场边界周长的四分之一，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则（ ）
A．这些粒子做圆周运动的半径
B．该匀强磁场的磁感应强度大小为
C．该匀强磁场的磁感应强度大小为
D．该圆形磁场中有粒子经过的区域面积为
【答案】B
【解析】ABC、从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为Q，由动圆法知P、Q连线为轨迹直径；PQ圆弧长为磁场圆周长的 ，由几何关系可知,则粒子轨迹半径，由牛顿第二定律知 ，解得故B正确；AC错误
D、该圆形磁场中有粒子经过的区域面积大于，故D错误；
综上所述本题答案是：B
44．（2023·北京一五六中学·校考模拟）如图（俯视图），在竖直向下、磁感应强度大小为2T的匀强磁场中，有一根长0.4m的金属棒ABC从中点B处折成60°角静置于光滑水平面上，当给棒通以由A到C、大小为5A的电流时，该棒所受安培力为
A. 方向水平向右，大小为4.0N
B. 方向水平向左，大小为4.0N
C. 方向水平向右，大小为2.0N
D. 方向水平向左，大小为2.0N
【答案】D
【详解】金属棒的有效长度为AC，根据几何知识得L=0.2m，根据安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2N
根据左手定则可判定安培力水平向左，故ABC错误，D正确；
故选D。
45．（2023·北京十九中学·校考模拟）如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线（水平）的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极方向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是（ ）
A. I2I1，方向垂直纸面向外
C. I2I1，方向垂直纸面向里
【答案】B
【详解】小磁针静止时N极方向平行于纸面向下，说明该处的磁场方向向下，因I1在该处形成的磁场方向向上，则I2在该处形成的磁场方向向下，且大于I1在该处形成的磁场，由安培定则可知I2方向垂直纸面向外且I2>I1。
故选B。
二、多选题
46．（2023·北京一七一中学·校考模拟）如图所示，正三角形的三个顶点、、处，各有一条垂直于纸面的长直导线。、处导线的电流大小相等，方向垂直纸面向外，处导线电流是、处导线电流的2倍，方向垂直纸面向里。已知长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比。关于、处导线所受的安培力，下列表述正确的是（ ）
A．方向相反 B．方向夹角为60°
C．大小的比值为 D．大小的比值为2
【答案】AD
【解析】AB．结合题意，应用安培定则分析、处磁场，应用平行四边形定则合成、处磁场，应用左手定则判断、处安培力，如图所示，结合几何关系知、处导线所受安培力方向均在平行纸面方向，方向相反，故A正确，B错误；
CD．设导线长度为，导线在处的磁感应强度大小为，结合几何关系知处磁感应强度有合
导线受安培力为安合
处磁感应强度有
导线受安培力为
联立解得大小的比值为
故C错误，D正确；
故选AD。
47.（2023·北京西城·统考三模）如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场（磁感应强度为B）和匀强电场（电场强度为E）组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场（磁感应强度为B′），最终打在A1A2上，下列表述正确的是（ ）
A．粒子带负电
B．所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D．粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大
【答案】CD
【详解】A．带电粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则，知该粒子带正电，故A错误；
B．所有打在上的粒子，在磁场中做匀速圆周运动，运动的时间等于
由
则
与带电粒子的比荷有关，故B错误；
C．粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，有
则
故C正确；
D．经过速度选择器进入磁场B'的粒子速度相等，根据
粒子打在上的位置越靠近P，则半径越小，粒子的比荷越大，故D正确。
故选择CD。
48.（2023·北京西城·统考三模）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（ ）
A．增大匀强电场间的加速电压
B．增大磁场的磁感应强度
C．减小狭缝间的距离
D．增大D形金属盒的半径
【答案】BD
【详解】由
解得
则动能
知动能与加速的电压无关，狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度和D形盒的半径，可以增加粒子的动能。
故选BD。
49．（2023·北京一七一中学·校考模拟）如图所示，正三角形的三个顶点、、处，各有一条垂直于纸面的长直导线。、处导线的电流大小相等，方向垂直纸面向外，处导线电流是、处导线电流的2倍，方向垂直纸面向里。已知长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比。关于、处导线所受的安培力，下列表述正确的是（ ）
A．方向相反 B．方向夹角为60°
C．大小的比值为 D．大小的比值为2
【答案】AD
【解析】AB．结合题意，应用安培定则分析、处磁场，应用平行四边形定则合成、处磁场，应用左手定则判断、处安培力，如图所示，结合几何关系知、处导线所受安培力方向均在平行纸面方向，方向相反，故A正确，B错误；
CD．设导线长度为，导线在处的磁感应强度大小为，结合几何关系知处磁感应强度有合
导线受安培力为安合
处磁感应强度有
导线受安培力为
联立解得大小的比值为
故C错误，D正确；
故选AD。
专题10 磁场
1.（2023·北京卷）如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a，长度为l（）。带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法不正确的是（ ）
A．粒子在磁场中运动的圆弧半径为a
B．粒子质量为
C．管道内的等效电流为
D．粒子束对管道的平均作用力大小为
【答案】C
【详解】A．带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子运动的圆弧半径为
r=a
故A正确，不符合题意；
B．根据
可得粒子的质量
故B正确，不符合题意；
C．管道内的等效电流为
故C错误，符合题意；
D．粒子束对管道的平均作用力大小等于等效电流受的安培力
故D正确，不符合题意。
故选C。
2.（2022·北京卷）正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从P点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中1、2、3所示。下列说法正确的是（ ）
A．磁场方向垂直于纸面向里 B．轨迹1对应的粒子运动速度越来越大
C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹3的大 D．轨迹3对应的粒子是正电子
【答案】A
【详解】AD．根据题图可知，1和3粒子绕转动方向一致，则1和3粒子为电子，2为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误；
B．电子在云室中运行，洛伦兹力不做功，而粒子受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误；
C．带电粒子若仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知
解得粒子运动的半径为
根据题图可知轨迹3对应的粒子运动的半径更大，速度更大，粒子运动过程中受到云室内物质的阻力的情况下，此结论也成立，C错误。
故选A。
3.（2021·北京卷）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
【答案】A
【详解】粒子恰好垂直于y轴射出磁场，做两速度的垂线交点为圆心，轨迹如图所示
A．由几何关系可知
因圆心的坐标为，则带电粒子在磁场中运动的轨迹方程为
故A正确；
BD．洛伦兹力提供向心力，有
解得带电粒子在磁场中运动的速率为
因轨迹圆的半径可求出，但磁感应强度未知，则无法求出带电粒子在磁场中运动的速率，故BD错误；
C．带电粒子圆周的圆心角为，而周期为
则带电粒子在磁场中运动的时间为
因磁感应强度未知，则运动时间无法求得，故C错误；
故选A。
一、单选题
1.（2023·北京西城·统考三模）竖直导线ab与水平面上放置的圆线圈隔有一小段距离，其中直导线固定，线圈可自由运动，当同时通以如图4所示方向的电流时（圆线圈内电流从上向下看是逆时针方向电流），则从左向右看，线圈将（ ）
A．不动． B．顺时针转动，同时靠近导线．
C．顺时针转动，同时离开导线． D．逆时针转动，同时靠近导线．
【答案】D
【详解】分析：根据安培定则判断通电导线AB产生的磁场方向，采用电流元法和特殊位置法分析圆环所受安培力，判断圆环的运动情况．
解答：解：根据安培定则可知，通电导线AB在右侧产生的磁场方向垂直纸面向里．采用电流元法，将圆环分成前后两半，根据左手定则可知，外侧半圆受到的安培力向上，内侧受到的安培力向下，圆环将逆时针转动．再用特殊位置法：圆环转过90°时，通电直导线AB对左半圆环产生吸引力，对右半圆环产生排斥力，由于吸引力大于排斥力，圆环靠近AB．则从左向右看，线圈将逆时针转动，同时靠近直导线AB．故D正确，A、B、C错误．
故选D．
2.（2023·北京市潞河中学·校考三模）磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，市场上看到的带皮套的智能手机就是使用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制的，当打开皮套，磁体远离霍尔元件，手机屏幕亮；当合上皮套，磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，手机进入省电模式。如图所示，一块宽度为、长为、厚度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，通入水平向右大小为的电流时，当手机套合上时元件处于垂直于上表面、方向向上且磁感应强度大小为的匀强磁场中，于是元件的前、后表面产生稳定电势差；以此来控制屏幕熄灭，则下列说法正确的是（ ）
A．前表面的电势比后表面的电势高
B．自由电子所受洛伦兹力的大小为
C．用这种霍尔元件探测某空间的磁场时，霍尔元件的摆放方向对无影响
D．若该元件单位体积内的自由电子个数为，则发生霍尔效应时，元件前后表面的电势差为
【答案】D
【详解】A．元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入水平向右大小为I的电流时，电子向左运动，由左手定律可得电子受洛伦兹力的作用往前表面偏转，故前表面的电势比后表面的电势低，故A错误；
BC．元件的前、后表面产生稳定电势差时，电子受到的洛伦兹力与电场力平衡
整理得
为垂直于上表面的磁感应强度的大小，故霍尔元件的摆放方向对有影响，故BC错误；
D．元件单位体积内的自由电子个数为n，根据电流的微观表达式
整理得
电子受到的洛伦兹力与电场力平衡
联立得元件前后表面的电势差为
D正确。
故选D。
3.（2023·北京市潞河中学·校考三模）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，图中的CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场，经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示），将电子束打到靶上的点记为P点。则（ ）
A．M接加速电压的正极
B．偏转磁场的方向垂直于纸面向外
C．仅减小M、N之间的加速电压，可使P点左移
D．仅增大偏转磁场磁感应强度的大小，可使P点右移
【答案】C
【详解】A．根据题意可知，电子在MN之间加速，受到向右的电场力，所以MN之间的电场线水平向左，则M接加速电压的负极，故A错误；
B．由电子运动轨迹粒子，电子进入磁场时受到向下的洛伦兹力作用，根据左手定则可知偏转磁场的方向垂直于纸面向里，故B错误；
CD．电子在加速电场中加速，由动能定理得
电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得电子在磁场中做圆周运动的轨道半径
如减小M、N之间的加速电压，电子在磁场中做圆周运动的半径r减小，电子出磁场时的速度偏角变大，P点左移；增大偏转磁场磁感应强度的大小，则电子在磁场中做圆周运动的半径减小，电子出磁场时的速度偏角增大，P点左移，故C正确，D错误。
故选C。
4.（2023·北师大实验中学·校考三模）如图所示为质谱仪的原理图，一束粒子以速度v沿直线穿过相互垂直的匀强电场（电场强度为E）和匀强磁场（磁感应强度为）的重叠区域，然后通过狭缝垂直进入另一匀强磁场（磁感应强度为），最后打在照相底片上的三个不同位置，粒子的重力可忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A．该束粒子带负电
B．板带负电
C．粒子的速度v满足关系式
D．在的匀强磁场中，运动半径越大的粒子，荷质比越小
【答案】D
【详解】A．根据粒子在右侧磁场中的运动，利用左手定则，可判断出该束粒子带正电，故A错误；
B．根据粒子在左侧运动可知，洛伦兹力方向向上，则电场力方向向下，P1板带正电，故B错误；
C．由粒子做直线运动，根据受力平衡可得
qvB1=qE
解得粒子的速度为
故C错误；
D．在磁感应强度为B2的磁场中，由洛伦兹力提供向心力得
可得
运动半径越大的粒子，荷质比越小，故D正确。
故选D。
.（2023·北大附中·校考三模）安培对物质具有磁性的解释可以用如图所示的情景来表示，那么（ ）
A．甲图代表了被磁化的铁棒的内部情况
B．乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况
C．磁体在高温环境下磁性不会改变
D．磁体在高温环境下磁性会加强
【答案】B
【详解】A．根据“分子电流”假说，未被磁化的物体，分子电流的方向非常紊乱，对外不显磁性，则甲图代表了未被磁化的铁棒的内部情况，故A错误；
B．根据“分子电流”假说，被磁化的物体，分子电流的方向大致相同，对外显示出磁性，则乙图代表了被磁化的铁棒的内部情况，故B正确；
CD．根据磁化与退磁的特性可知，磁体在高温环境下磁性会减弱，故CD错误。
故选B。
5.（2023·北京房山·统考二模）2023年3月，中国科学技术大学超导量子计算实验室成功实现了三维封装量子计算机原型，其主要构成材料之一为金属超导体。超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外。有人做过这样一个实验：将一锡块和一个磁性很强的小永久磁铁叠放在一起，放入一个浅平的塑料容器中。往塑料容器中倒入液态氮，降低温度，使锡块出现超导性。这时可以看到，小磁铁竟然离开锡块表面，飘然升起，与锡块保持一定距离后，便悬空不动了。根据以上材料可知（ ）
A．超导体处在恒定的磁场中时温度降低，它的表面也不会产生感应电流
B．超导体中的超导电流会产生焦耳热
C．将超导体置于磁场中，处于超导状态时内部磁感应强度为零
D．将悬空在超导体上面的磁铁翻转180°，超导体和磁铁间的作用力将变成引力
【答案】C
【详解】A．超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，故A错误；
B．因为超导体的电阻为零，则超导电流不会产生焦耳热，故B错误；
C．超导体放入磁场中，超导体内部产生的磁感应强度为零，具有完全的抗磁性，故C正确；
D．由材料可知，超导体在外界磁场作用下，磁铁和超导体之间相互排斥，则将悬空在超导体上面的磁铁翻转180°，超导体产生的感应电流方向也会相反，以使感应电流在超导体中产生的磁场与磁铁在超导体中产生的磁场的合磁场为零，超导体和磁铁间的作用力仍为斥力，故D错误。
故选C。
6.（2023·北京房山·统考二模）如图所示，匀强磁场的方向垂直纸面向里，一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入，沿曲线dpa打到屏MN上的a点。若该微粒经过p点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终打到屏MN上。微粒所受重力均可忽略，下列说法正确的是（ ）
A．微粒带负电
B．碰撞后，新微粒运动轨迹不变
C．碰撞后，新微粒运动周期不变
D．碰撞后，新微粒在磁场中受洛伦兹力变大
【答案】B
【详解】A．根据粒子的偏转方向，由左手定则可判断粒子带正电，故A错误；
B．带电粒子和不带电粒子相碰，遵守动量守恒，故总动量不变，总电量也保持不变，则
解得
由
解得
动量p、电荷量q都不变，可知粒子碰撞前后的轨迹半径r不变，故轨迹不变，故B正确；
C．由周期公式可知，因碰撞后粒子质量增大，故粒子运动的周期增大，故C错误；
D．由洛伦兹力公式可知，由于碰撞后粒子速度减小，所以碰撞后，新微粒在磁场中受洛伦兹力减小，故D错误。
故选B。
7.（2023·北京第101中学·校考三模）1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．该束带电粒子带负电
B．速度选择器的P1极板带负电
C．在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大
D．在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小
【答案】D
【详解】A．根据带电粒子在右边的磁场中发生偏转的情况，由左手定则判断，该束带电粒子带正电，故A错误；
B．在速度选择器内，根据左手定则可知，洛仑兹力向上，则电场力的方向应竖直向下，因带电粒子是正电，故电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器P1极板带正电，故B错误；
C．通过速度选择器的带电粒子都具有相同的速度，它们在B2磁场中运动，由半径公式
可知，半径R越大，值越大，而不是质量越大，故C错误；
D．由上面的分析可知，半径R越大，值越大，即比荷越小，故D正确。
故选D。
8.（2023·北京市中关村中学·校考三模）矩形导线框abcd放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图象如图所示．设t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，则在0～4 s时间内，选项图中能正确反映线框ab边所受的安培力F随时间t变化的图象是(规定ab边所受的安培力向左为正)( )
A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】0～1s内，由楞次定律可判断电流方向为b→a，根据法拉第电磁感应定律，电流的大小恒定，由左手定则可判断ab边受到的安培力向左，为正方向的力，根据F=BIL可知安培力逐渐减小．1s～2s内，磁场向外且增大，线框中电流方向为b→a，电流大小恒定，ab边受到向右的力，为反方向，根据F=BIL可知安培力逐渐增大；2s～3s内，磁场向外且减小，线框中电流方向为a→b，电流大小恒定，ab边受到向左的力，为正方向．根据F=BIL可知安培力逐渐减小．3s～4s内，磁场向里且增大，线框中电流方向a→b，电流的大小恒定，ab边受到向右的力，为反方向，根据F=BIL可知安培力逐渐增大．综合上述三项，知D正确．故选D．
9.（2023·北京市中关村中学·校考三模）如图所示的天平可用来测定磁感应强度B。天平的右臂下面挂有一个电阻为R的矩形线圈，线圈宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I时，在天平左、右两边加上质量各为、的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。若在此时剪断细线，矩形线圈将由静止下落，经一段时间，线圈的上边离开磁感应强度为B的匀强磁场前瞬间的速度为v，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．B大小为
B．B大小为
C．剪断细线后，线圈上边刚离开磁场前产生的感应电动势为
D．线圈离开磁场前瞬间，感应电流的电功率
【答案】B
【详解】AB．设线圈的质量为，根据受力平衡可得
解得
故A错误，B正确；
C．剪断细线后，线圈上边刚离开磁场前产生的感应电动势为
故C错误；
D．由闭合回路欧姆定律可得
感应电流的电功率为
故D错误。
故选B。
10.（2023·北京朝阳·统考一模）图甲为指尖般大小的一种电动机，由于没有铁芯，被称为空心杯电机。这种新颖的结构消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，具有体积小、灵敏、节能等特性，广泛应用在智能手机、平板电脑、医疗、无人机等方面。图乙为一种空心杯电机原理的简化示意图。固定的圆柱形永磁体形成沿辐向均匀分布的磁场（俯视图）；作为转子的多组线圈绕制成水杯状，电流经边缘流入和流出，可简化为沿圆柱体对角线的单匝线圈（图中a、b分别为线圈与顶面和底面的切点）。当线圈通电时，可在安培力作用下绕OO＇轴转动。设图示时刻线圈的电流为I，方向如图所示，线圈所在处的磁感应强度大小均为B。图中线圈实线部分的长度为L。下列说法正确的是（ ）
A. 图中线圈转动过程中，穿过该线圈的磁通量保持不变
B. 图示位置，线圈实线部分所受安培力的大小为BIL
C. 图示位置，线圈在安培力的作用下将绕OO＇轴逆时针转动（俯视）
D. 为使空心杯电机正常转动，则应保持线圈中的电流方向不变
【答案】C
【详解】A．图中线圈转动过程中，由于固定的圆柱形永磁体形成沿辐向均匀分布的磁场，则穿过该线圈的磁通量发生变化，故A错误；
B．图示位置，线圈实线部分所受安培力为
其中d为实际切割磁感线的线圈长度，故B错误；
C．根据左手定值可知，线圈实线部分受到的安培力向里，，线圈虚线部分受到的安培力向外，故线圈在安培力的作用下将绕OO＇轴逆时针转动（俯视），故C正确；
D．由于固定的圆柱形永磁体形成沿辐向均匀分布的磁场，所以转动过程中，线圈中的电流方向需改变，才可以使空心杯电机正常转动，故D错误。
故选C。
11．（2023·北京东城·统考一模）工业上常用电磁流量计来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量Q（单位时间内流过管道横截面的液体体积），原理如图甲所示，在非磁性材料做成的圆管处加一磁感应强度大小为B的匀强磁场，当导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下M、N两点间的电势差U，就可计算出管中液体的流量。为了测量某工厂的污水排放量，技术人员在充满污水的排污管末端安装了一个电磁流量计，如图乙所示，已知排污管和电磁流量计处的管道直径分别为20和10。当流经电磁流量计的液体速度为10时，其流量约为280，若某段时间内通过电磁流量计的流量为70，则在这段时间内（ ）
A. M点的电势一定低于N点的电势
B. 通过排污管的污水流量约为140
C. 排污管内污水的速度约为2.5
D. 电势差U与磁感应强度B之比约为0.25
【答案】D
【详解】A．根据左手定则可知，正电荷进入磁场区域时会向上偏转，负电荷向下偏转，所以M点的电势一定高于N点的电势，故A错误；
BC．某段时间内通过电磁流量计的流量为70，通过排污管的污水流量也是70m3/h，由
知此段时间内流经电磁流量计的液体速度为2.5m/s，流量计半径为r=5cm=0.05m，排污管的半径R=10cm=0.1m，流经电磁流量计的液体速度为v1=2.5，则
可得排污管内污水的速度约为
故BC错误；
D．流量计内污水的速度约为v1=2.5m/s，当粒子在电磁流量计中受力平衡时，有
可知
故D正确。
故选D。
12．（2023·北京丰台·统考一模）在如图所示的电路中，开关S闭合。两平行金属极板a、b间有匀强磁场，一带电粒子以速度v水平匀速穿过两极板，不计粒子重力。下列说法正确的是（ ）
A. 该粒子一定带正电
B. 仅增大粒子的速度，粒子一定向a板偏转
C. 仅将滑动变阻器的滑片P向下移动，粒子一定向b板偏转
D. 仅增大粒子所带电荷量，粒子一定仍沿水平方向穿过两极板
【答案】D
【详解】A．两极板间电场方向向下，若正电荷粒子所受电场力向下，洛伦兹力向上；若负电荷粒子所受电场力向上，洛伦兹力向下，则无论正负电荷都可以匀速穿过两极板，A错误；
B．根据左手定则判断知，带正电的粒子受到的洛伦兹力竖直向上，电场力竖直向下，粒子沿直线飞出叠加场区域，根据平衡条件有
同理，对带负电的粒子，判断知粒子受到的洛伦兹力竖直向下，电场力竖直向上，粒子沿直线飞出叠加场，根据平衡条件有
所以，仅增大粒子的速度，洛伦兹力增大，电场力不变，故粒子可能向上也可能向下运动，B错误；
C．仅将滑动变阻器的滑片P向下移动，两极板间的电势差增大，电场力增大，合力可能向上也可能向下，故粒子不一定向b板偏转，C错误；
D．仅增大粒子所带电荷量，电场力和洛伦兹力合力仍为零，故粒子一定仍沿水平方向穿过两极板，D正确。
故选D。
13．（2023·北京丰台·统考一模）2023年3月，中国科学技术大学超导量子计算实验室成功实现了三维封装量子计算机原型，其主要构成材料之一为金属超导体。超导体指的是低于某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外。如图为某超导体在不同温度下两端电压和流经超导体电流的U-I特性曲线，温度分别为、、，下列说法正确的是（ ）
A. 当超导体处在超导状态时，两端能够测出电压
B. 将超导体置于磁场中，处于超导状态时内部磁感应强度不为零
C. 根据三条曲线的变化趋势，可推断
D. 随着流经超导体的电流增大，超导状态将被破坏
【答案】D
【详解】A．当超导体处在超导状态时，导体的电阻变为零，则不能测出两端电压，选项A错误；
B．由题意可知，当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外，则处于超导状态时内部磁感应强度为零，选项B错误；
C．因为当低于某一温度后导体的电阻变为零，即同一较小的电压时电流可以变得很大，则根据三条曲线的变化趋势，可推断
选项C错误；
D．根据U-I图像可知，随着流经超导体的电流增大，电压与电流关系图像逐渐向T1的图像靠近，即导体的电压和电流趋近与正比关系，即导体的电阻趋近于某一固定值，即超导状态将被破坏，选项D正确。
故选D。
14．（2023·北京海淀八模（一））地磁场可以减少宇宙射线中带电粒子对地球上生物体的危害。为研究地磁场，某研究小组模拟了一个地磁场，如图所示，模拟地球半径为R，赤道剖面外地磁场可简化为包围地球、厚度为d、方向垂直该剖面的匀强磁场（磁感应强度大小为B），d=2R。磁场边缘某处（未画出）有一粒子源，可在赤道平面内以不同速度向各个方向射入某种带正电粒子。研究发现，当粒子速度为2v时，沿半径方向射入磁场的粒子恰不能到达模拟地球。不计粒子重力及大气对粒子运动的影响，且不考虑相对论效应。则（ ）
A. 粒子的比荷
B. 粒子的比荷
C. 速度为v的粒子，到达模拟地球的最短时间为
D. 速度为v粒子，到达模拟地球的最短时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】A B. 如图所示，设该粒子轨迹半径为，
根据几何关系有
解得r=4R
又
解得
故A正确，B错误；
C D. 速度为的粒子进入磁场有
则
若要时间最短，则粒子在磁场中运动的弧长最短，粒子运动半径等于大气层厚度，如图所示
粒子运动的圆心角为 ，最短时间为
故D正确，C错误；
故选AD。
15．（2023·北京海淀八模（三））已知某地地面处的地磁场水平分量的为，某校物理兴趣小组做估测磁体附近磁感应强度的实验。他们将一小罗盘磁针放在一个水平放置的螺线管附近的轴线上，如图所示。小磁针静止时N极指向y轴正方向，当接通电源后，发现小磁针N极指向与y轴正方向成角的方向，则下列说法正确的是（ ）
A. 从左往右看，螺线管中的电流是顺时针方向
B. 从左往右看，螺线管中的电流是逆时针方向
C. 通电螺线管在小磁针处产生的磁场大小约为
D. 通电螺线管在小磁针处产生的磁场大小约为
【答案】AC
【详解】AB．接通电源后，小磁针N极指向是地磁场和螺线管磁场的合磁场的方向，由此可判定螺线管的磁场在小磁针处方向水平向右，由安培定则判断螺线管电流方向从左往右看是顺时针方向，故A正确，B错误；
CD．由题意知地磁场水平分量为，设通电螺线管产生的磁场为。由图知得
故C正确，D错误。
故选AC。
16．（2023·北京海淀八模（四））如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN为其左边界，磁场中放置一半径为R圆柱形物体，其上涂有荧光物体，电子打到上面会发出荧光．圆柱形物体的圆心到边界MN的距离为．现有一束平行的电子束沿垂直于左边界MN向右射人磁场区，已知电子质量为m，电量为e．则下列分析判断正确的是（ ）
A. 若电子初速度满足，圆柱形物体上发光的弧线长度等于
B. 若电子初速度满足，圆柱形物体上发光的弧线长度等于
C. 若电子初速度满足，圆柱形物体上发光的弧线长度大于
D. 若电子初速度满足，圆柱形物体上将不会发光
【答案】C
【详解】如图所示
A．设电子进入磁场回旋轨道半径为，根据洛伦兹力提供向心力
解得
若电子的初速度满足，则
应用平移圆可知电子均不能打到圆柱体表面上，不会发光，A错误；
B．若电子初速度满足，则
应用平移圆作图可得在圆柱形物体上之间的一段劣弧发光，B错误；
C．若电子初速度满足，则
应用平移圆作图可得在圆柱形物体上之间的一段优弧发光，C正确；
D．若电子初速度满足，则
应用平移圆作图可得圆柱形物体上所有部位都将会发光，D错误。
故选C。
17．（2023·北京西城·统考一模）如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子从圆周上的P点沿半径方向射入磁场．若粒子射入磁场时的速度大小为，运动轨迹为；若粒子射入磁场时的速度大小为，运动轨迹为．不计粒子的重力．下列判断正确的是（ ）
A. 粒子带负电
B. 速度大于速度
C. 粒子以速度射入时，在磁场中运动时间较长
D. 粒子以速度射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较大
【答案】C
【详解】A．根据左手定则可知粒子带正电，故A错误；
B．根据牛顿第二定律有
解得
根据图中轨迹可知，，则有
故B错误；
C．粒子在磁场中的运动周期为
粒子在磁场中的运动时间为
由图可知运动轨迹为对应的圆心角大于运动轨迹为对应的圆心角，故粒子以速度射入时，在磁场中运动时间较长，故C正确；
D．粒子在磁场中受到的洛伦兹力大小为
，可知，故粒子以速度射入时，在磁场中受到的洛伦兹力较小，故D错误。
故选C。
18．（2023·北京汇文中学·校考一模）如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一段静止的长为L的通电导线，磁场方向垂直于导线。设单位长度导线中有n个自由电荷，每个自由电荷的电荷量都为q，它们沿导线定向移动的平均速率为v。下列选项正确的是（ ）
A. 导线中的电流大小为nLqv
B. 这段导线受到的安培力大小为nLqvB
C. 沿导线方向电场的电场强度大小为vB
D. 导线中每个自由电荷受到的平均阻力大小为qvB
【答案】B
【详解】A．导线中的电流大小
选项A错误；
B．每个电荷所受洛伦兹力大小
这段导线受到的安培力大小
选项B正确；
C．沿导线方向的电场的电场强度大小为，U为导线两端的电压
它的大小不等于vB，只有在速度选择器中的电场强度大小才是vB，且其方向是垂直导线方向，选项C错误；
D．导线中每个自由电荷受到的平均阻力方向是沿导线方向的，而qvB是洛伦兹力，该力的的方向与导线中自由电荷运动方向垂直，二者不相等，选项D错误。
故选B。
19．（2023·北京四中·校考一模）如图所示，一束正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转，如果让这些不偏转离子进入另一个匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入后一磁场的离子，可得出结论（ ）
A. 它们的动能一定不相同
B. 它们的电量一定不相同
C. 它们的质量一定不相同
D. 它们的电量与质量之比一定不相同
【答案】D
【分析】考查带电粒子在复合场中的运动。
【详解】垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，未发生任何偏转，则有：
即所有离子速度相同；进入另一个匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，即在另一个匀强磁场中做圆周运动，半径不同，由半径公式：
可知，它们的电量与质量之比一定不相同，D正确。
故选D。
20．（2023·北京石景山·统考一模）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，乙的圆心为，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中，此时a点的磁感应强度大小为，b点的磁感应强度大小为。当把环形电流甲撤去后，a点的磁感应强度大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】甲乙两环在b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，而b点的磁感应强度大小为B2，因此两环在b点产生的磁感应强度均为，甲环在a点和b点产生的磁感应强度大小相等，方向相同，故甲环在a点产生的磁感应强度为而a点的磁感应强度大小为B1，因此乙环在a点产生的磁感应强度为。
故选B。
21．（2023·北京门头沟·统考一模）20世纪40年代，我国著名物理学家朱洪元先生提出，电子在匀强磁场中做匀速圆周运动时会发出“同步辐射光”，辐射光的频率是电子做匀速圆周运动每秒转数的k倍。大量实验不但证实了这个理论是正确的，而且准确测定了k值。近年来，同步辐射光已被应用在大规模集成电路的光刻工艺中。若电子在某匀强磁场中做匀速圆周运动时产生的同步辐射光的频率为，电子质量为m，电荷量为e，不计电子发出同步辐射光时所损失的能量以及对其运动速率和轨道的影响，则下列说法不正确的是（ ）
A．若测出电子做匀速圆周运动的轨道半径为R，可以求其运动的速率v
B．可以求匀强磁场磁感应强度B的大小
C．同步辐射光一个光子的能量为
D．电子比可见光的波动性强，衍射更为明显
【答案】D
【详解】AB．设电子在磁场中做匀速圆周运动的速率为v，则根据牛顿第二定律和洛伦兹力公式有
则电子的回旋周期为
由题意可知
联立解得
联立解得
AB正确；
C．同步辐射光一个光子的能量
C正确；
D．可见光的波动性比电子的波动性强，则可见光的衍射更为明显，D错误。
本题选不正确项，故选D。
22.（2023·北京西城·统考二模）如图所示，速度选择器的两平行导体板之间有方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一电荷量为＋q的粒子以速度v从S点进入速度选择器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是（ ）
A. 电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后将向下偏转
B. 电荷量为＋2q的粒子以速度v从S点进入后将做类似平抛的运动
C. 电荷量为＋q粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐增大
D. 电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐减小
【答案】D
【详解】A．电荷量为＋q的粒子以速度v进入后受力平衡，即有
由左手定则可知，洛伦兹力竖直向上，电场力竖直向下，即电场强度的方向竖直向下，且有
当电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后，由左手定则可知，粒子所受的洛伦兹力竖直向下，电场力竖直向上，且有
则粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故A错误；
B．电荷量为＋2q的粒子以速度v从S点进入后，向下的电场力为
向上的洛伦兹力为
由于，所以粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故B错误；
C．电荷量为＋q的粒子以大于v的速度从S点进入后，向下的电场力为
向上的洛伦兹力为
由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向上，粒子的运动轨迹将向上弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故C错误；
D．电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后，向上的电场力为
向下的洛伦兹力为
由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向下，粒子的运动轨迹将向下弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故D正确。
故选D。
23．（2023·北京海淀·统考二模）在范围足够大匀强磁场中，静止在P点的核发生一次β衰变，衰变产生的核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A. 该β衰变过程反映了核中至少含有1个电子
B. 电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小
C. 电子与核形成的等效电流可能均沿逆时针方向
D. 电子第一次回到P点时核也恰好到达P点
【答案】C
【详解】A．该β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子。也是其衰变过程中电子的来源，所以并不能说明核中有电子，故A项错误；
B．静止的发生衰变，其产生的电子和核组成的系统动量守恒，有
所以电子和氮核的动量大小相等，方向相反。其均在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有
解得
由于电子和氮核在同一磁场，且动量大小相等。但是氮核的带电量大于电子的带电量，所以电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大，故B项错误；
C．若发生β衰变后，电子顺时针做匀速圆周运动，根据系统的动量守恒可知氮核逆时针做匀速圆周运动，根据电流方向的判定，则电子与核形成的等效电流均沿逆时针方向，故C项正确；
D．发生β衰变后，两带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
整理有
因为电子和氮核的比荷不一致，故两粒子的周期不同，所以当电子回到P点，即完成一个周期后，氮核没有在P点，故D项错误。
故选C。
24．（2023·北京海淀·统考二模）如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（ ）
A. 若载流子负电荷，则上表面电势高于下表面电势
B. 仅增大电流I，电势差U可以保持不变
C. 半导体内载流子所受洛伦兹力的大小为
D. 半导体内载流子定向移动的速率为
【答案】C
【详解】A．沿方向通有恒定电流，若载流子为负电荷，则电荷移动方向沿-y方向，磁感应强度方向沿-x方向，根据左手定则可知，负电荷向上偏转，故上表面电势低于下表面电势，故A错误；
B．半导体上、下表面之间产生稳定的电势差时，电场力与洛伦兹力平衡，则有
根据电流的微观意义可知
联立可得
则仅增大电流I，电势差U增大，故B错误；
C．半导体内载流子所受洛伦兹力的大小
故C正确；
D．根据
半导体内载流子定向移动的速率
故D错误。
故选C。
25．（2023·北京丰台·统考二模）质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理如图所示。氖元素的两种同位素粒子a、b质量不同、电荷量相同。a、b两种粒子从容器A下方的小孔，飘入电势差为U的加速电场，其初速度可视为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场。a、b两种粒子分别打到照相底片D上的M和N处，关于a、b两种粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 两种粒子的动能不相同
B. a粒子的速度大于b粒子的速度
C. a粒子受到的洛伦兹力大于b粒子受到的洛伦兹力
D. a粒子的运动时间大于b粒子的运动时间
【答案】D
【详解】A．设两粒子的电荷量为，粒子在电场中加速有
两粒子电荷量相同，动能相同。A错误；
B．离子在电场中加速有
解得
在磁场中偏转有
解得
a、b两种粒子分别打到照相底片D上做圆周运动的M和N处，a做圆周运动的半径大于b做圆周运动的半径。两粒子质量关系
由
可知
B错误；
C．a粒子的速度小于b粒子的速度，两粒子电荷量相同，a粒子受到的洛伦兹力小于b粒子受到的洛伦兹力。C错误；
D．a粒子的运动时间
b粒子的运动时间
又
D正确。
故选D。
26．（2023·北京东城·统考二模）如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等部分组成，励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。电子枪可以产生电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。调节电子枪的加速电压可以改变电子的速度，调节励磁线圈的电流可以改变磁感应强度。下列说法正确的是（ ）
A. 只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期变大
B. 只增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变
C. 只增大励磁线圈中的电流，电子的运动周期变小
D. 只增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变
【答案】C
【详解】B．电子在加速电场中加速，由动能定理
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有
解得
当增大电子枪的加速电压时，电子束的轨道半径变大，故B错误；
A．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期为
故只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期不变，故A错误；
C．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由可知，周期变短，故C正确；
D．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由可知，电子束的轨道半径变小，故D错误。
故选C。
27．（2023·北京东城·统考二模）回旋加速器的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央A处的粒子源可以产生粒子，粒子在两盒之间被电场加速，进入磁场后做匀速圆周运动。粒子离开A处时的速度、在电场中的加速时间以及粒子的重力均可忽略不计。不考虑粒子间的相互作用及相对论效应。下列说法正确的是（ ）
A. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越小
B. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长
C. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能越大
D. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越长
【答案】B
【详解】A ．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则由牛顿第二定律有
化简得
粒子离开加速器时的动能为
故电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越大，故A错误；
B．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则有
化简可得粒子在磁场中周期为
又由于电势差一定，粒子在电场中每次加速电场力做功相同，若忽略第一次加速的能量转化大小，则设一共加速了n次粒子恰好离开回旋加速器，则有
又由牛顿第二定律有
粒子在回旋加速器运动的时间为
由以上各式解得
由上式可知，电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长，故B正确；
C．粒子离开加速器时的动能为
故磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能不变，故C错误；
D．粒子在回旋加速器运动的时间为
由上式可知，磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越短，故D错误。
故选B。
28．（2023·北京朝阳·统考二模）如图所示，空间存在一圆形匀强磁场区域，P、M是磁场边界上的两个点。氕核（）和氦核（）分别从P点沿半径方向垂直磁场射入，且都从M点射出。则氕核与氦核（ ）
A. 射入磁场的速率之比为2:1
B. 在磁场中运动的时间之比为1:1
C. 射入磁场时的动量大小之比为1:1
D. 在磁场中运动的加速度大小之比为2:1
【答案】A
【详解】A．氕核与氦核均从P点沿半径方向射入，从M点射出，则两粒子的半径相同，根据洛伦兹力提供向心力有
所以
所以氕核与氦核射入磁场的速率之比等于比荷之比，即
故A正确；
B．粒子在磁场中运动的时间为
所以氕核与氦核在磁场中运动的时间之比为1:2，故B错误；
C．粒子射入磁场时的动量大小为
所以氕核与氦核射入磁场时的动量大小之比为1:2，故C错误；
D．粒子在磁场中运动的加速度大小为
所以氕核与氦核在磁场中运动的加速度大小之比为4:1，故D错误。
故选A。
29．（2023·北京朝阳·统考二模）如图所示，在匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒用两等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的、两点，两细线均与导体棒垂直。图中直角坐标系的x轴与导体棒及平行，z轴竖直向上。若导体棒中通以沿x轴正方向、大小为I的电流，导体棒静止时细线与竖直方向夹角为。则磁感应强度可能（ ）
A. 沿x轴正方向，大小为
B. 沿y轴正方向，大小为
C. 沿z轴正方向，大小为
D. 沿细线向下，大小为
【答案】D
【解析】
【详解】A．若磁感应强度沿x轴正方向，与电流方向同向，导体棒不受安培力。导体棒不可能在图示位置保持静止。A错误；
B．若磁感应强度沿y轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力竖直向上，导体棒不可能在图示位置保持静止。B错误；
C．沿z轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力水平向左，导体棒不可能在图示位置保持静止。C错误；
D．沿细线向下，大小为，安培力大小
方向与细线垂直斜向右上方。安培力与细线的拉力的合力恰好重力平衡。且导体棒静止时细线与竖直方向夹角为。
D正确。
故选D。
30．（2023·北京昌平·统考二模）如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂有一个矩形线圈，匝数为N，底边长为L，下部悬在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。当线圈中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡。所测磁场的磁感强度B的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据平衡条件有
解得
故选A。
31．（2023·北京十二中·校考模拟）如图所示，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，在纸面内沿各个方向一速率v从P点射入磁场，这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上且Q点为最远点，已知PQ圆弧长等于磁场边界周长的四分之一，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则（ ）
A．这些粒子做圆周运动的半径
B．该匀强磁场的磁感应强度大小为
C．该匀强磁场的磁感应强度大小为
D．该圆形磁场中有粒子经过的区域面积为
【答案】B
【解析】ABC、从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为Q，由动圆法知P、Q连线为轨迹直径；PQ圆弧长为磁场圆周长的 ，由几何关系可知,则粒子轨迹半径，由牛顿第二定律知 ，解得故B正确；AC错误
D、该圆形磁场中有粒子经过的区域面积大于，故D错误；
综上所述本题答案是：B
32．（2023·北京一五六中学·校考模拟）如图（俯视图），在竖直向下、磁感应强度大小为2T的匀强磁场中，有一根长0.4m的金属棒ABC从中点B处折成60°角静置于光滑水平面上，当给棒通以由A到C、大小为5A的电流时，该棒所受安培力为
A. 方向水平向右，大小为4.0N
B. 方向水平向左，大小为4.0N
C. 方向水平向右，大小为2.0N
D. 方向水平向左，大小为2.0N
【答案】D
【详解】金属棒的有效长度为AC，根据几何知识得L=0.2m，根据安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2N
根据左手定则可判定安培力水平向左，故ABC错误，D正确；
故选D。
33．（2023·北京十九中学·校考模拟）如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线（水平）的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极方向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是（ ）
A. I2
C. I2
【答案】B
【详解】小磁针静止时N极方向平行于纸面向下，说明该处的磁场方向向下，因I1在该处形成的磁场方向向上，则I2在该处形成的磁场方向向下，且大于I1在该处形成的磁场，由安培定则可知I2方向垂直纸面向外且I2>I1。
故选B。
34.（2023·北京西城·统考二模）如图所示，速度选择器的两平行导体板之间有方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一电荷量为＋q的粒子以速度v从S点进入速度选择器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是（ ）
A. 电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后将向下偏转
B. 电荷量为＋2q的粒子以速度v从S点进入后将做类似平抛的运动
C. 电荷量为＋q粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐增大
D. 电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐减小
【答案】D
【详解】A．电荷量为＋q的粒子以速度v进入后受力平衡，即有
由左手定则可知，洛伦兹力竖直向上，电场力竖直向下，即电场强度的方向竖直向下，且有
当电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后，由左手定则可知，粒子所受的洛伦兹力竖直向下，电场力竖直向上，且有
则粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故A错误；
B．电荷量为＋2q的粒子以速度v从S点进入后，向下的电场力为
向上的洛伦兹力为
由于，所以粒子受力平衡，将沿着图中虚线通过，故B错误；
C．电荷量为＋q的粒子以大于v的速度从S点进入后，向下的电场力为
向上的洛伦兹力为
由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向上，粒子的运动轨迹将向上弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故C错误；
D．电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后，向上的电场力为
向下的洛伦兹力为
由于，所以，即粒子刚从S点进入后所受合力竖直向下，粒子的运动轨迹将向下弯曲，此过程中电场力对粒子做负功，粒子的动能将逐渐减小，故D正确。
故选D。
35．（2023·北京海淀·统考二模）在范围足够大匀强磁场中，静止在P点的核发生一次β衰变，衰变产生的核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（ ）
A. 该β衰变过程反映了核中至少含有1个电子
B. 电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小
C. 电子与核形成的等效电流可能均沿逆时针方向
D. 电子第一次回到P点时核也恰好到达P点
【答案】C
【详解】A．该β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子。也是其衰变过程中电子的来源，所以并不能说明核中有电子，故A项错误；
B．静止的发生衰变，其产生的电子和核组成的系统动量守恒，有
所以电子和氮核的动量大小相等，方向相反。其均在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有
解得
由于电子和氮核在同一磁场，且动量大小相等。但是氮核的带电量大于电子的带电量，所以电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大，故B项错误；
C．若发生β衰变后，电子顺时针做匀速圆周运动，根据系统的动量守恒可知氮核逆时针做匀速圆周运动，根据电流方向的判定，则电子与核形成的等效电流均沿逆时针方向，故C项正确；
D．发生β衰变后，两带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
整理有
因为电子和氮核的比荷不一致，故两粒子的周期不同，所以当电子回到P点，即完成一个周期后，氮核没有在P点，故D项错误。
故选C。
36．（2023·北京海淀·统考二模）如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（ ）
A. 若载流子负电荷，则上表面电势高于下表面电势
B. 仅增大电流I，电势差U可以保持不变
C. 半导体内载流子所受洛伦兹力的大小为
D. 半导体内载流子定向移动的速率为
【答案】C
【详解】A．沿方向通有恒定电流，若载流子为负电荷，则电荷移动方向沿-y方向，磁感应强度方向沿-x方向，根据左手定则可知，负电荷向上偏转，故上表面电势低于下表面电势，故A错误；
B．半导体上、下表面之间产生稳定的电势差时，电场力与洛伦兹力平衡，则有
根据电流的微观意义可知
联立可得
则仅增大电流I，电势差U增大，故B错误；
C．半导体内载流子所受洛伦兹力的大小
故C正确；
D．根据
半导体内载流子定向移动的速率
故D错误。
故选C。
37．（2023·北京丰台·统考二模）质谱仪是分析同位素的重要工具，其原理如图所示。氖元素的两种同位素粒子a、b质量不同、电荷量相同。a、b两种粒子从容器A下方的小孔，飘入电势差为U的加速电场，其初速度可视为0，然后经过沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场。a、b两种粒子分别打到照相底片D上的M和N处，关于a、b两种粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（ ）
A. 两种粒子的动能不相同
B. a粒子的速度大于b粒子的速度
C. a粒子受到的洛伦兹力大于b粒子受到的洛伦兹力
D. a粒子的运动时间大于b粒子的运动时间
【答案】D
【详解】A．设两粒子的电荷量为，粒子在电场中加速有
两粒子电荷量相同，动能相同。A错误；
B．离子在电场中加速有
解得
在磁场中偏转有
解得
a、b两种粒子分别打到照相底片D上做圆周运动的M和N处，a做圆周运动的半径大于b做圆周运动的半径。两粒子质量关系
由
可知
B错误；
C．a粒子的速度小于b粒子的速度，两粒子电荷量相同，a粒子受到的洛伦兹力小于b粒子受到的洛伦兹力。C错误；
D．a粒子的运动时间
b粒子的运动时间
又
D正确。
故选D。
38．（2023·北京东城·统考二模）如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、电子枪、玻璃泡等部分组成，励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。电子枪可以产生电子束。玻璃泡内充有稀薄的气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。调节电子枪的加速电压可以改变电子的速度，调节励磁线圈的电流可以改变磁感应强度。下列说法正确的是（ ）
A. 只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期变大
B. 只增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变
C. 只增大励磁线圈中的电流，电子的运动周期变小
D. 只增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变
【答案】C
【详解】B．电子在加速电场中加速，由动能定理
电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有
解得
当增大电子枪的加速电压时，电子束的轨道半径变大，故B错误；
A．带电粒子在磁场中做圆周运动的周期为
故只增大电子枪的加速电压，电子的运动周期不变，故A错误；
C．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由可知，周期变短，故C正确；
D．增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由可知，电子束的轨道半径变小，故D错误。
故选C。
39．（2023·北京东城·统考二模）回旋加速器的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。中央A处的粒子源可以产生粒子，粒子在两盒之间被电场加速，进入磁场后做匀速圆周运动。粒子离开A处时的速度、在电场中的加速时间以及粒子的重力均可忽略不计。不考虑粒子间的相互作用及相对论效应。下列说法正确的是（ ）
A. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越小
B. 电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长
C. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能越大
D. 磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越长
【答案】B
【详解】A ．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则由牛顿第二定律有
化简得
粒子离开加速器时的动能为
故电势差一定时，磁感应强度越大，粒子离开加速器时的动能越大，故A错误；
B．由于回旋加速器中粒子在电场中加速的时间可以忽略，则有
化简可得粒子在磁场中周期为
又由于电势差一定，粒子在电场中每次加速电场力做功相同，若忽略第一次加速的能量转化大小，则设一共加速了n次粒子恰好离开回旋加速器，则有
又由牛顿第二定律有
粒子在回旋加速器运动的时间为
由以上各式解得
由上式可知，电势差一定时，磁感应强度越大，粒子在加速器中的运动时间越长，故B正确；
C．粒子离开加速器时的动能为
故磁感应强度一定时，电势差越大，粒子离开加速器时的动能不变，故C错误；
D．粒子在回旋加速器运动的时间为
由上式可知，磁感应强度一定时，电势差越大，粒子在加速器中的运动时间越短，故D错误。
故选B。
40．（2023·北京朝阳·统考二模）如图所示，空间存在一圆形匀强磁场区域，P、M是磁场边界上的两个点。氕核（）和氦核（）分别从P点沿半径方向垂直磁场射入，且都从M点射出。则氕核与氦核（ ）
A. 射入磁场的速率之比为2:1
B. 在磁场中运动的时间之比为1:1
C. 射入磁场时的动量大小之比为1:1
D. 在磁场中运动的加速度大小之比为2:1
【答案】A
【详解】A．氕核与氦核均从P点沿半径方向射入，从M点射出，则两粒子的半径相同，根据洛伦兹力提供向心力有
所以
所以氕核与氦核射入磁场的速率之比等于比荷之比，即
故A正确；
B．粒子在磁场中运动的时间为
所以氕核与氦核在磁场中运动的时间之比为1:2，故B错误；
C．粒子射入磁场时的动量大小为
所以氕核与氦核射入磁场时的动量大小之比为1:2，故C错误；
D．粒子在磁场中运动的加速度大小为
所以氕核与氦核在磁场中运动的加速度大小之比为4:1，故D错误。
故选A。
41．（2023·北京朝阳·统考二模）如图所示，在匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒用两等长绝缘细线悬挂于同一水平线上的、两点，两细线均与导体棒垂直。图中直角坐标系的x轴与导体棒及平行，z轴竖直向上。若导体棒中通以沿x轴正方向、大小为I的电流，导体棒静止时细线与竖直方向夹角为。则磁感应强度可能（ ）
A. 沿x轴正方向，大小为
B. 沿y轴正方向，大小为
C. 沿z轴正方向，大小为
D. 沿细线向下，大小为
【答案】D
【详解】A．若磁感应强度沿x轴正方向，与电流方向同向，导体棒不受安培力。导体棒不可能在图示位置保持静止。A错误；
B．若磁感应强度沿y轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力竖直向上，导体棒不可能在图示位置保持静止。B错误；
C．沿z轴正方向，由左手定则，导体棒受安培力水平向左，导体棒不可能在图示位置保持静止。C错误；
D．沿细线向下，大小为，安培力大小
方向与细线垂直斜向右上方。安培力与细线的拉力的合力恰好重力平衡。且导体棒静止时细线与竖直方向夹角为。
D正确。
故选D。
42．（2023·北京昌平·统考二模）如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂有一个矩形线圈，匝数为N，底边长为L，下部悬在匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直。当线圈中通有电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向、大小不变，这时需要在左盘中增加质量为m的砝码，才能使两臂达到新的平衡。所测磁场的磁感强度B的大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】根据平衡条件有
解得
故选A。
43．（2023·北京十二中·校考模拟）如图所示，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，在纸面内沿各个方向一速率v从P点射入磁场，这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上且Q点为最远点，已知PQ圆弧长等于磁场边界周长的四分之一，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则（ ）
A．这些粒子做圆周运动的半径
B．该匀强磁场的磁感应强度大小为
C．该匀强磁场的磁感应强度大小为
D．该圆形磁场中有粒子经过的区域面积为
【答案】B
【解析】ABC、从P点射入的粒子与磁场边界的最远交点为Q，由动圆法知P、Q连线为轨迹直径；PQ圆弧长为磁场圆周长的 ，由几何关系可知,则粒子轨迹半径，由牛顿第二定律知 ，解得故B正确；AC错误
D、该圆形磁场中有粒子经过的区域面积大于，故D错误；
综上所述本题答案是：B
44．（2023·北京一五六中学·校考模拟）如图（俯视图），在竖直向下、磁感应强度大小为2T的匀强磁场中，有一根长0.4m的金属棒ABC从中点B处折成60°角静置于光滑水平面上，当给棒通以由A到C、大小为5A的电流时，该棒所受安培力为
A. 方向水平向右，大小为4.0N
B. 方向水平向左，大小为4.0N
C. 方向水平向右，大小为2.0N
D. 方向水平向左，大小为2.0N
【答案】D
【详解】金属棒的有效长度为AC，根据几何知识得L=0.2m，根据安培力公式得F=BIL=2×5×0.2=2N
根据左手定则可判定安培力水平向左，故ABC错误，D正确；
故选D。
45．（2023·北京十九中学·校考模拟）如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I1的恒定电流，两导线连线（水平）的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极方向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I2，下列判断正确的是（ ）
A. I2
C. I2
【答案】B
【详解】小磁针静止时N极方向平行于纸面向下，说明该处的磁场方向向下，因I1在该处形成的磁场方向向上，则I2在该处形成的磁场方向向下，且大于I1在该处形成的磁场，由安培定则可知I2方向垂直纸面向外且I2>I1。
故选B。
二、多选题
46．（2023·北京一七一中学·校考模拟）如图所示，正三角形的三个顶点、、处，各有一条垂直于纸面的长直导线。、处导线的电流大小相等，方向垂直纸面向外，处导线电流是、处导线电流的2倍，方向垂直纸面向里。已知长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比。关于、处导线所受的安培力，下列表述正确的是（ ）
A．方向相反 B．方向夹角为60°
C．大小的比值为 D．大小的比值为2
【答案】AD
【解析】AB．结合题意，应用安培定则分析、处磁场，应用平行四边形定则合成、处磁场，应用左手定则判断、处安培力，如图所示，结合几何关系知、处导线所受安培力方向均在平行纸面方向，方向相反，故A正确，B错误；
CD．设导线长度为，导线在处的磁感应强度大小为，结合几何关系知处磁感应强度有合
导线受安培力为安合
处磁感应强度有
导线受安培力为
联立解得大小的比值为
故C错误，D正确；
故选AD。
47.（2023·北京西城·统考三模）如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场（磁感应强度为B）和匀强电场（电场强度为E）组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P进入另一匀强磁场（磁感应强度为B′），最终打在A1A2上，下列表述正确的是（ ）
A．粒子带负电
B．所有打在A1A2上的粒子，在磁感应强度为B′的磁场中的运动时间都相同
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D．粒子打在A1A2的位置越靠近P，粒子的比荷越大
【答案】CD
【详解】A．带电粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则，知该粒子带正电，故A错误；
B．所有打在上的粒子，在磁场中做匀速圆周运动，运动的时间等于
由
则
与带电粒子的比荷有关，故B错误；
C．粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，有
则
故C正确；
D．经过速度选择器进入磁场B'的粒子速度相等，根据
粒子打在上的位置越靠近P，则半径越小，粒子的比荷越大，故D正确。
故选择CD。
48.（2023·北京西城·统考三模）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（ ）
A．增大匀强电场间的加速电压
B．增大磁场的磁感应强度
C．减小狭缝间的距离
D．增大D形金属盒的半径
【答案】BD
【详解】由
解得
则动能
知动能与加速的电压无关，狭缝间的距离无关，与磁感应强度大小和D形盒的半径有关，增大磁感应强度和D形盒的半径，可以增加粒子的动能。
故选BD。
49．（2023·北京一七一中学·校考模拟）如图所示，正三角形的三个顶点、、处，各有一条垂直于纸面的长直导线。、处导线的电流大小相等，方向垂直纸面向外，处导线电流是、处导线电流的2倍，方向垂直纸面向里。已知长直导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比。关于、处导线所受的安培力，下列表述正确的是（ ）
A．方向相反 B．方向夹角为60°
C．大小的比值为 D．大小的比值为2
【答案】AD
【解析】AB．结合题意，应用安培定则分析、处磁场，应用平行四边形定则合成、处磁场，应用左手定则判断、处安培力，如图所示，结合几何关系知、处导线所受安培力方向均在平行纸面方向，方向相反，故A正确，B错误；
CD．设导线长度为，导线在处的磁感应强度大小为，结合几何关系知处磁感应强度有合
导线受安培力为安合
处磁感应强度有
导线受安培力为
联立解得大小的比值为
故C错误，D正确；
故选AD。
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