高考物理总复习：磁场

高考物理总复习：磁场考点1磁场的描述及安培力的应用1.[2015全国卷Ⅱ,18,6分][多选]指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针,下列说法正确的是()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2.[2018河南郑州模拟][多选]下列说法中正确的是()A.电荷在某处不受电场力的作用,则该处电场强度为零B.一小段通电导线在某处不受磁场力作用,则该处磁感应强度一定为零C.电场强度表示电场中某点电场的强弱,是把一个检验电荷放在该点时受到的电场力与检验电荷本身电荷量的比值D.磁感应强度表示磁场中某点磁场的强弱,是把一小段通电导线放在该点时受到的磁场力与该小段导线长度和电流乘积的比值3.下列有关磁感应强度的说法中正确的是()A.磁感应强度是用来表示磁场强弱的物理量B.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为零C.若有一小段长为L,通以电流为I的导体,在磁场中某处受到的磁场力为F,则该处磁感应强度的大小一定是FIL可知,电流强度I越大,导线L越长,某点的磁感应强度就越小D.由定义式B=FIL4.[2017广西三校8月联考]磁场中某区域的磁感线如图所示,则()A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a>B bB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,B a<B bC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小5.[2018甘肃重点中学第一次联考][多选]有两根长直导线a、b互相平行放置,如图所示为垂直于导线的截面图.在图示的平面内,O点为两根导线中心连线ab的中点,M、N为ab的中垂线上的两点,它们与O的距离相等.若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流,已知电流产生的磁场在某点的磁感应强度B的大小跟该点到通电导线的距离r成反比.则关于线段MN 上各点的磁感应强度的说法中正确的是()A.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相同B.M点和N点的磁感应强度大小相等,方向相反C.在线段MN上O点的磁感应强度为零D.若在N点放一小磁针,静止时其北极沿ON指向O点6.图甲、乙所示的是直线电流的磁场,图丙、丁所示的是环形电流的磁场,图戊、己所示的是通电螺线管的磁场,试在各图中补画出电流方向或磁感线方向.7.地球是一个大磁体,地磁场的存在对地球的影响是巨大的.下列有关地磁场的相关说法中,正确的是()A.地磁场的北极在地理的南极附近B.在地面上放置一枚小磁针,在没有其他磁场的影响下静止的小磁针的南极指向地磁场的南极C.北半球地磁场的方向相对地面总是竖直向下的D.地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的8.如图所示,在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线,电流强度均为I,磁感应强度大小均为B,求各导线所受到的安培力的大小.9.载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI,式中常量k>0,I为电流强度,r为距导线的r距离.如图所示,矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流,并被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂在水平长直导线MN正下方.开始时MN内不通电流,此时两细线内的张力均为T0.当MN通以强度为I1的电流时,两细线内的张力均减小为T1,当MN内电流强度为I2时,两细线内的张力均大于T0.(1)分别指出强度为I1、I2的电流的方向;(2)求MN分别通以强度为I1和I2的电流时,线框受到的安培力F1与F2大小之比.考点2带电粒子在匀强磁场中的运动10.初速度为v0的电子,沿平行于通电长直导线的方向射出,直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图所示,则()A.电子将向右偏转,速率不变B.电子将向左偏转,速率改变C.电子将向左偏转,速率不变D.电子将向右偏转,速率改变11.如图是电子射线管示意图.接通电源后,电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转,在下列措施中可采用的是()A.加一磁场,磁场方向沿z轴负方向B.加一磁场,磁场方向沿y轴正方向C.加一电场,电场方向沿z轴负方向D.加一电场,电场方向沿y轴正方向12.[2018陕西第一次摸底考试,8][多选]静止在匀强磁场中的92238U发生α衰变,产生一个未知粒子x,它们在磁场中的运动径迹如图所示.下列说法正确的是()A.该核反应方程为92238U→90234x+24HeB.α粒子和x粒子在磁场中做圆周运动时转动方向相同C.轨迹1、2分别是α粒子、x粒子的运动径迹D.α粒子、x粒子运动径迹半径之比为45∶113.质量分别为m1和m2、电荷量分别为q1和q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动.已知两粒子的动量大小相等.下列说法正确的是()A.若q1=q2,则它们做圆周运动的半径一定相等B.若m1=m2,则它们做圆周运动的半径一定相等C.若q1≠q2,则它们做圆周运动的周期一定不相等D.若m1≠m2,则它们做圆周运动的周期一定不相等考点3带电粒子在复合场、组合场中的运动考点3带电粒子在复合场、组合场中的运动14.[多选]如图所示,已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后,水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中(E和B已知),小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动,则()A.小球可能带正电B.小球做匀速圆周运动的半径r=1B √2UEgC.小球做匀速圆周运动的周期T=2πEBgD.若电压U增大,则小球做匀速圆周运动的周期增加15.[2017江西赣州高三期末][多选]如图所示,一个质量为m、带电荷量为+q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中.现给圆环一个向右的初速度v0,在以后的运动过程中,圆环运动的速度—时间图象可能是选项图中的()答案1.BC指南针两端分别是N极和S极,具有两个磁极,选项A错误;指南针静止时,N极的指向为该处磁场的方向,故指南针能够指向南北,说明地球具有磁场,选项B正确;铁块在磁场中被磁化,会影响指南针的指向,选项C正确;通电直导线在其周围会产生磁场,会影响指南针的指向,选项D错误.2.AC电场和磁场有一个明显的区别是:电场对放入其中的电荷都有力的作用,磁场对通电导线有力的作用的条件是磁场方向不能和电流方向平行,因此选项A正确,B错误.同理根据电可知选项C正确.而同样用比值定义法定义的磁感应强度则应有明确的场强度的定义式E=Fq中I和B的方向必须垂直,故选项D错误.说明,即B=FIL3.A引入磁感应强度的目的是描述磁场的强弱,因此选项A正确;磁感应强度是与电流I和中的B、F、L相互垂直,所以选项B、C、D错误.导线长度L无关的物理量,且B=FIL4.B磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小,由题图可知,b处的磁感线比a处的密,所以B a<B b;导线放在磁场中的受力不只取决于B与I的大小还与导线放置的方向有很大关系.故答案为B.5.BC根据安培定则可以画出通电直导线在M、N两点处的磁感应强度方向(如图所示),对其矢量合成可以得到M点和N点的磁感应强度大小相等,M点合磁感应强度方向为垂直MN向下,N点合磁感应强度方向为垂直MN向上,因而选项B正确,A错误;在O点由于两导线电流在此处的磁感应强度等大反向,故该点磁感应强度为零,选项C正确;若在N点放一小磁针,静止时其北极应指向合磁场方向,即垂直MN向上,选项D错误.6.如图所示7.A根据地磁场的分布特点可知,地磁场可视为一条形磁铁的磁场,地磁场的北极在地理南极附近,地磁场的南极在地理北极附近,选项A正确.在地面上放置一枚小磁针,在没有其他磁场的影响下,静止的小磁针的南极指向地理南极,即指向地磁场的北极,选项B错误.北半球的地磁场的方向相对地面总是斜向下的,不是竖直向下的,选项C错误.地球上赤道附近的地磁场方向和地面平行,其他任何地方的磁场方向均与地面不平行,选项D错误.8.(a)BIL cos α(b)BIL(c)√2BIL(d)2BIR(e)0解析:安培力大小计算公式可以写成F=BI·L sin θ=BI·L⊥,其中L sin θ为电流垂直于磁场方向的分量,即有效长度;安培力大小计算公式也可以写成F=B sin θ·IL=B⊥·IL,其中B sin θ为磁场在垂直电流方向的分量,即为有效磁场.题图(a)中,L⊥=L cos α,或者B⊥=B cos α,所以导线所受到的安培力大小F=BIL cos α.题图(b)中,导线在纸平面内,所以B⊥I,所以F=BIL.题图(c)是两根导线组成的折线abc,整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和,折线的有效长度为ac(即从a→c的电流).故F=√2BIL.题图(d)中,从a→b的半圆形电流,分析圆弧上对称的每一小段电流,受力抵消合并后,其有效长度为ab=2R,F=2BIR.题图(e)中,闭合通电导线的有效长度为0,即所受安培力为0.9.(1)I1的方向向左,I2的方向向右(2)I1I2解析:(1)根据同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,且距离导线越近,相互作用力越大,可知,I1的方向向左,I2的方向向右.(2)当MN中的电流强度为I时,线圈受到的安培力大小为F,其中F ab=B ab iL=kIr1iL,F cd=B cd iL=kIr2iL,F ab与F cd方向相反,所以F=F ab-F cd,即F=kIiL(1r1-1 r2 )式中r1、r2分别为ab、cd与MN的间距,i为线圈中的电流,L为ab、cd的长度.故MN通以I1和I2的电流时,线框受到的安培力之比为F1F2=I1 I2.10.A由右手定则判定直线电流右侧磁场的方向垂直纸面向里,再根据左手定则判定电子所受洛伦兹力偏离电流,由于洛伦兹力不做功,电子动能不变.11.B要使荧光屏上亮线向下偏转,若加磁场,应使电子所受的洛伦兹力方向向下,电子运动方向沿x轴正方向,由左手定则可知,磁场方向应沿y轴正方向;若加电场,电场方向应沿z轴正方向,B项正确.12.ABD根据核反应前后质量数和核电荷数守恒可知核反应方程为92238U→90234x+24He,选项A正确;由于92238U核衰变后α粒子和x粒子的动量等大反向,两粒子的电性相同,速度方向相反,由左手定则知两粒子转动方向相同,选项B正确;由r=mvqB可知,轨迹1、2分别是x粒子、α粒子的运动径迹,选项C错误;α粒子与x粒子的动量等大,所在磁场相同,r xrα=qαq x,运动径迹半径之比为45∶1,选项D正确.13.A带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即qvB=mv2r,得轨道半径r=mvqB =pqB,已知两粒子动量大小相等,若q1=q2,则r1=r2,A项正确;若m1=m2,r与1q有关,B项错误;带电粒子在磁场中运动的周期T=2πmqB =2πpqBv,因此运动周期T∝mq或1qv,若m1≠m2,但m1q1=m2q2,周期T可相等,D项错误;若q1≠q2,但q1v1=q2v2,周期T也可相等,C项错误.14.BC小球在复合场中做匀速圆周运动,则小球受到的电场力和重力大小相等,方向相反,则小球带负电,选项A错误;因为小球做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,由牛顿第二定律和动能定理可得Bqv=mv 2r ,Uq=12mv2,联立可得小球做匀速圆周运动的半径r=1B√2UEg,由T=2πrv可得小球做匀速圆周运动的周期T=2πEBg,与电压U无关,所以选项B、C正确,D错误.15.AD圆环向右运动,所受洛伦兹力的方向竖直向上.当洛伦兹力qv0B=mg,即v0=mgqB时,圆环只受重力和洛伦兹力的作用,且二力平衡,圆环将做匀速直线运动,选项A正确.当洛伦兹力qv0B>mg,即v0>mgqB时,圆环受到竖直向下的重力、弹力,竖直向上的洛伦兹力,水平向左的摩擦力四个力的作用,圆环向右做减速运动,当速度减到v=mgqB时,洛伦兹力qvB=mg,二力平衡,弹力和摩擦力消失,圆环将做匀速直线运动,选项D正确.当洛伦兹力qv0B<mg,即v0<mgqB时,圆环受到竖直向下的重力,竖直向上的洛伦兹力、弹力,水平向左的摩擦力四个力的作用,圆环向右做减速运动,一直减到速度为零,此过程中圆环所受摩擦力F f=μ(mg-qvB),圆环的加速度a=F fm =μ(g-qvBm),由于v不断减小,所以加速度变大,则v-t图线的斜率变大,选项B、C错误.。