高考物理：专题9-磁场(附答案)

专题9 磁场
1.（15江苏卷）如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长NM 相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是
答案：A
解析：因为在磁场中受安培力的导体的有效长度(A)最大，所以选A. 2．（15海南卷）如图，a 是竖直平面P 上的一点，P 前有一条形磁铁垂直于P ，且S 极朝向a 点，P 后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a 点.在电子经过a 点的瞬间.条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（）
A ．向上 B.向下 C.向左 D.向右 答案：A
解析：条形磁铁的磁感线方向在a 点为垂直P 向外，粒子在条形磁铁的磁场中向右运动，所以根据左手定则可得电子受到的洛伦兹力方向向上，A 正确.
3.（15重庆卷）题1图中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里.以下判断可能正确的是
A.a 、b 为粒子的经迹
B. a 、b 为粒子的经迹
C. c 、d 为粒子的经迹
D. c 、d 为粒子的经迹 答案：D
解析：射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B 错误.粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A 、C 错误；粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D 正确. 4.（15重庆卷）音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.题7图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为，匝数为，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为，区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从P 流向Ｑ，大小为．
βγαβγαβL n B I
（１）求此时线圈所受安培力的大小和方向.
（２）若此时线圈水平向右运动的速度大小为，求安培力的功率．
解析：（1）线圈的右边受到磁场的安培力，共有n 条边，故F=nBIL,由左手定则，电流向外，磁场向下，安培力水平向右
（2）安培力的瞬时功率为P=Fv=nBILv
5.（15重庆卷）题9图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中和是间距为的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔和，，P 为靶点，（为大于1的整数）.极板间存在方向向上的匀强电场，两极板间电压为.质量为、带电量为的正离子从点由静止开始加速，经进入磁场区域.当离子打到极板上区域（含点）或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在，离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.求：
（1）离子经过电场仅加速一次后能打到P 点所需的磁感应强度大小； （2）能使离子打到P 点的磁感应强度的所有可能值；
（3）打到P 点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间.
解析：（1）离子经电场加速，由动能定理：，可得 磁场中做匀速圆周运动，
刚好打在P 点，轨迹为半圆，由几何关系可知 联立解得
（2）若磁感应强度较大，设离子经过一次加速后若速度较小，圆周运动半径较小，不能直接打在P 点，而做圆周运动到达右端，再匀速直线到下端磁场，将重新回到O 点重新加速，直到打在P 点.设共加速了n
v MN M N ''h O O 'O N =ON=d ''O P=kd 'k U m q O O 'O N ''N
'212qU mv
=
v =2
v qvB m r
=2
kd r
=
B =
N '
次，有：
且 解得：，
要求离子第一次加速后不能打在板上，有，且，
解得：
故加速次数n 为正整数最大取 即
（3）加速次数最多的离子速度最大，取，离子在磁场中做n-1个完整的匀速圆周运动和半个圆周打到P 点. 由匀速圆周运动
电场中一共加速n 次，可等效成连续的匀加速直线运动.由运动学公式
可得：
6.（15新课标2卷）指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针，下列说明正确的是 A. 指南针可以仅具有一个磁极
B. 指南针能够指向南北，说明地球具有磁场
C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰
D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转 答案：BC
解析：指南针不可以仅具有一个磁极，故A 错误；指南针能够指向南北，说明地球具有磁场，故B 正确；当附近的铁块磁化时，指南针的指向会受到附近铁块的干扰，故C 正确；根据安培定则，在指南针正上方
212
n nqU mv
=
2n
n n
v qv B m r =2
n kd r =
B =
12d r >2112qU mv =2
111
v qv B m r =2
n k <2
1n k =-B =
2(1,2,3,
,1)n k =-21n k =-22r m
T v qB
ππ=
=2=(1)2T t n T -+=磁22
1(1)2k h at -=电
qU
a mh
=
=t 电
附近沿指针方向放置一根导线，导线通电时会产生磁场，指南针会偏转与导线垂直，故D 错误. 7.（15新课标2卷）有两个匀强磁场区域I 和 II ，I 中的磁感应强度是II 中的k 倍，两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.与I 中运动的电子相比，II 中的电子 A. 运动轨迹的半径是I 中的k 倍 B. 加速度的大小是I 中的k 倍 C. 做圆周运动的周期是I 中的k 倍 D. 做圆周运动的角速度是I 中的k 倍 答案：AC
解析： 电子在磁场中做匀速圆周运动时，向心力由洛伦兹力提供：，解得：qB mv r =，因为I
中的磁感应强度是II 中的k 倍，所以，II 中的电子运动轨迹的半径是I 中的k 倍，故A 正确；加速度m
qvB
a =，加速度大小是I 中的1/k 倍，故B 错误；由周期公式：qB
m
T π2=，得II 中的电子做圆周运动的周期是I 中的k 倍，故C 正确；角速度m
qB
T =
=
πω2，II 中的电子做圆周运动的角速度是I 中的1/k 倍，D 错误 8.（15新课标1卷）两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行.一速度方向与磁感应强度方向
垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的 A ．轨道半径减小，角速度增大 B ．轨道半径减小，角速度减小 C ．轨道半径增大，角速度增大 D ．轨道半径增大，角速度减小 答案：D
解析：由于磁场方向与速度方向垂直，粒子只受到洛伦兹力作用，即2v qvB m R =，轨道半径mv
R qB
=，洛
伦兹力不做功，从较强到较弱磁场区域后，速度大小不变，但磁感应强度变小，轨道半径变大，根据角速度v
R
ω=
可判断角速度变小，选项D 正确. 9.（15广东卷）在同一匀强磁场中，α粒子（）和质子（）做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则α粒子和质子
A ．运动半径之比是2∶1
B ．运动周期之比是2∶1
C ．运动速度大小之比是4∶1
D ．受到的洛伦兹力之比是2∶1 答案：B
解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，根据洛伦兹力大小计算公式和向心力
公式有：qvB ＝r v m 2，解得其运动半径为：r ＝qB mv ，由题意可知，m αv α＝m H v H ，所以有：H αr r ＝αH q q ＝21，H
αv v
＝
＝，＝＝故选项A 、C 、D 错误；根据匀速圆周运动参量间关系有：T ＝，解得：T ＝
，所以有：＝＝12，故选项B 正确.
r
mv qvB 2
=He 42H 2
1αH m m 41H αf f 洛洛αH H αm m
q q ⋅21v r π2qB m π2H αT T α
H H αq q
m m ⋅。