磁场（2）——2024届高考物理电磁知识专练

这是一份磁场（2）——2024届高考物理电磁知识专练，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．如图所示，虚线框MNPQ内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则( )
A.粒子a带负电，粒子b、c带正电B.粒子c在磁场中的速度最大
C.粒子c在磁场中的加速度最大D.粒子c在磁场中运动的时间最长
2．在如图所示的匀强磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F三者 的方向，其中错误的是( )
A.B.
C.D.
3．如图所示，水平光滑绝缘桌面上的正方形ABCD区域内存在竖直向上的匀强磁场，将一正方形导体框abcd分别从AB、BC边以速度v、2v匀速拉出磁场，则导体框两次被拉出磁场时拉力的功率之比为( )
A.1:1B.1:2C.1:3D.1:4
4．中国环流器二号M装置 QUOTE （HL-2M）在成都建成并实现首次放电，该装置通过磁场将粒子约束在小范围内实现核聚变。其简化模型如图所示，半径为R和两个同心圆之间的环形区域存在与环面垂直的匀强磁场，核聚变原料氕核 和氘核均以相同的速度从圆心O沿半径方向射出，全部被约束在大圆形区域内。则氕核在磁场中运动的最大半径为( )
A.B.C. QUOTE D. QUOTE
5．如图所示，边长为2l的正三角形ABC区域存在方向垂直纸面、大小随时间均匀变化的磁场（图中未画出），磁场随时间的变化关系为。以三角形顶点C为圆心，半径为l、匝数为N、电阻为R的圆形线圈平行纸面固定放置，时刻线圈受到的安培力为( )
A.B.C.D.
二、多选题
6．空间存在如图所示相邻的两个匀强磁场，磁场Ⅰ的宽度为d，方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B；磁场Ⅱ的宽度为，方向垂直纸面向外。现让质量为m、电荷量为q的带正电粒子以大小为的水平速度垂直磁场Ⅰ从P点射入磁场，粒子在磁场中运动后恰好从磁场Ⅱ的边缘C处水平射出。不计粒子所受的重力，取.下列说法正确的是( )
A.粒子在磁场Ⅰ中运动的轨道半径为B.磁场Ⅱ的磁感应强度大小为
C.粒子在磁场Ⅱ中运动的周期为D.粒子在磁场中运动的总时间为
7．如图所示，ab和bc区域的宽度均为d。ab区域存在水平向左、电场强度大小为E的匀强电场（电场未画出）；bc区域存在正交的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向上，电场强度大小为E，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小。今有一带正电的微粒从a边缘平行电场方向以初速度水平向右射入电场，从b边缘的P点进入bc区域时的速度大小不变，方向变为竖直向下。已知重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A.a、P两点间距离为
B.微粒在ab区域运动过程中的最小速度为
C.微粒在bc区域中做半径为匀速圆周运动
D.微粒在ab、bc区域中运动的总时间为
8．如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，在y轴上S处有一粒子源，它可向右侧纸面内各个方向射出速率相等的质量均为m、电荷量均为q的同种带电粒子，所有粒子射出磁场时离S最远的位置是x轴上的P点。已知，粒子带负电，粒子所受重力及粒子间的相互作用均不计，则( )
A.粒子的速度大小为
B.从x轴上射出磁场的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之比为7:4
C.沿平行x轴正方向射入的粒子离开磁场时的位置到O点的距离为
D.从O点射出的粒子在磁场中的运动时间为
9．“太空粒子探测器”是安装在国际空间站上的一种探测宇宙射线的试验设备，由加速装置、偏转装置和收集装置三部分组成。其简化原理图如图所示，两个同心扇形圆弧面、之间存在辐射状的加速电场，方向由内弧面指向外弧面，圆心为O，两弧面间的电势差为U，右侧边长为L的正方形边界内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其大小为B（可调节），O点为边界的中点，、与边界的夹角均为30°。假设太空中质量为m、电荷量为e的带负电粒子，均能均匀地吸附到外弧面的右侧面上，由静止经电场加速后穿过内弧面均从O点进入磁场，不计粒子重力、粒子间的作用力及碰撞，下列说法正确的是( )
A.粒子到达O点时的速率
B.若从O点垂直于边界射入磁场的粒子恰能从c点离开，则
C.若沿方向射入磁场的粒子恰好从d点射出磁场，此时
D.若要求外弧而上所有的粒子均从边射出磁场，则B值的取值范围为
三、计算题
10．如图所示，两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置，两者之间的距离为l，在两导线中均通有大小相等的电流，纸面内与两导线距离均为l的a点处的磁感应强度大小为B，方向竖直向下。求：
（1）要使a点产生图示方向的磁场，P、Q中电流的方向；
（2）P中的电流在a点处产生磁场的磁感应强度的大小；
（3）若Q中电流方向反向，大小不变，a点处磁感应强度的大小。
11．如图甲所示，间距为d、垂直于纸面的两平行板间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。时刻，一质量为m、带电荷量为的粒子（不计重力），以初速度由Q板左端靠近板面的位置，沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区域。当和取某些特定值时，可使时刻入射的粒子经时间恰能垂直打在P板上（不考虑粒子反弹）。上述为已知量。
（1）若，求；
（2）若，求粒子在磁场中运动时加速度的大小；
（3）若，为使粒子仍能垂直打在P板上，求。
12．如图所示，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在纸面建立直角坐标系xOy，质子带电荷量为q、质量为m，从坐标原点O沿x轴正方向以速度射出，运动过程中质子到坐标原点的最远距离为d。若再施加一沿y轴负方向的匀强电场，质子以同样的速度从坐标原点O射出后，恰好做匀速直线运动。不计重力作用。
（1）求磁感应强度B及电场强度E。
（2）当电场、磁场都存在时，质子从坐标原点O沿x轴正方向以速度射出，经时间时y坐标达到最大值。已知运动过程中质子的加速度大小保持不变。求：
①时间t时质子速度的大小及方向；
②时间t时质子的坐标。
四、实验题
13．霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，广泛应用于测量和自动控制等领域。在电动自行车中有多处用了霍尔传感器，最典型的是测速、调速转把、断电刹把以及电动车无刷电机和霍尔助力传感器等。实验表明，当磁场不太强时，霍尔电压U、电流I和磁感应强度B的关系，式中的比例系数K称为霍尔系数。已知金属板电流是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电量为e，金属板单位体积中电子的个数为n，磁感应强度B，金属板厚度为h，宽度为d。则
（1）达到稳定状态时，金属板上侧面的电势_______下侧面的电势（填“高于”、“低于”或“等于”）
（2）电子所受的洛仑兹力的大小为_______。
（3）金属板上下两面之间的电势差（霍尔电压）U的大小为______。
（4）霍尔系数_______。
14．奥斯特实验首次揭示了电与磁的联系。如图所示，通电直导线正下方有一小磁针。
（1）当直导线不通电流时，小磁针的N极指向地理上的_______（填“南”或“北”）极附近。
（2）为了更好的完成此实验，直导线应该_______（填“东西”或“南北”）放置。
（3）当直导线通有如图所示的电流时，小磁针的N极将垂直纸面向_______（填“里”或“外”）偏转。
（4）已知环形电流在圆心处的磁感应强度大小与其半径成反比，通电直导线在其延长线上的磁感应强度为零。纸面内闭合导线框a、b由同心半圆与直线构成，通以大小相同的电流，如图所示。a、b在其圆心、处的磁感应强度的大小_______（填“>”“=”或“