专题11 磁场 题组1-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

专题11　题组一 1.解析　根据题图中磁感线的分布情况可知，a、b、c三点中b点的磁感应强度最大，a点次之，c点最小，B正确。 答案　B 2. 解析　根据题意，作出L1、L2中电流的某种情况，如图所示，设L1在M点产生的磁感应强度大小为B1M，L2在M点产生的磁感应强度大小为B2M，L1在O点产生的磁感应强度大小为B1O，L2在O点产生的磁感应强度大小为B2O，则由右手螺旋定则可知L1和L2在M点产生的磁感应强度方向相反，L1和L2在O点产生的磁感应强度方向相同，则有B1M－B2M＝B1、B1O＋B2O＝B2，由于L1、L2中电流大小相等，且O、M两点距L1的距离与O点距L2的距离相等，则在大小关系上有B1M＝B1O＝B2O，B2M＝B1N，联立可得B2M＝B1N＝B2－B1，故保持L1中电流不变，仅将L2撤去，N点的磁感应强度大小为B1N＝B2－B1，A正确。 答案　A 3.解析　根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝，可得 R＝＝d，故A错误； 当粒子沿x轴正方向射出时，上表面接收到的粒子离y轴最近，如图轨迹1，根据几何关系可知s上min＝d；当粒子恰能通过N点到达薄板上方时，薄板上表面接收点距离y轴最远，如图轨迹2，根据几何关系可知，s上max＝d，故上表面接收到粒子的区域长度为s上＝d－d，故B错误； 根据图像可知，粒子可以恰好打到下表面N点；当粒子沿y轴正方向射出时，粒子下表面接收到的粒子离y轴最远，如图轨迹3，根据几何关系此时离y轴距离为d，故下表面接收到粒子的区域长度为d，故C正确； 根据图像可知，粒子恰好打到下表面N点时转过的圆心角最小，用时最短，有tmin＝T＝，故D错误。 答案　C 4.解析　由左手定则可知，带正电粒子在磁场中受到向上的洛伦兹力，带负电粒子在磁场中受到向下的洛伦兹力，则等离子体从左侧喷入磁场时，带正电粒子向上偏转，带负电粒子向下偏转，所以极板MN带正电，为发电机的正极，A正确；极板间的电压稳定后，对在极板间运动的某个带电粒子，有qE＝qvB，又U＝Ed，可得U＝vBd，所以仅增大两极板间的距离d，极板间的电压增大，B错误；结合B项分析可知，仅增大等离子体的喷入速率v，极板间的电压增大，C正确；结合B项分析可知，仅增大等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压不变，D错误。 答案　AC 5.解析　设样品每平方米载流子(电子)数为n，电子定向移动的速率为v，则时间t内通过样品的电荷量q＝nevtb，根据电流的定义式得I＝＝nevb，当电子稳定通过样品时，其所受电场力与洛伦兹力平衡，则有e＝evB，联立解得U＝B，结合题图(b)可知k＝＝ V/T，解得n＝2.3×1016，D正确。 答案　D 6.解析　假设粒子带负电，作出粒子在圆筒中的几种可能的运动情况。如图1所示，由几何关系可知△O1PO≌△O1QO，所以∠O1PO＝∠O1QO，又粒子沿直径射入，∠O1PO＝90°，则∠O1QO＝90°，O1Q⊥OQ，则每次碰撞后瞬间，粒子速度方向一定平行于碰撞点与圆心O的连接，D对；粒子在圆筒中先做圆周运动，与圆筒碰后速度反向，继续做圆周运动，粒子第一次与筒壁碰撞的运动过程中轨迹不过圆心，之后轨迹也不可能过圆心，A错；粒子最少与圆筒碰撞2次，就可能从小孔射出，如图2所示，B对；根据qvB＝m可知，r＝，则射入小孔时粒子的速度越大，粒子的轨迹半径越大，与圆筒碰撞次数可能会增多，在圆内运动的时间不一定越短，如图3所示，C错。 答案　BD 7.解析　由题知，一带电粒子由O点沿x正向入射到磁场中，在磁场另一侧的S点射出，带电粒子轨迹如图所示 则根据几何关系可知粒子出离磁场时速度方向与竖直方向夹角为30°，则sin 30°＝ 解得粒子做圆周运动的半径r ＝2a 则粒子做圆周运动有qvB＝m 则有＝ 如果保持所有条件不变，在磁场区域再加上电场强度大小为E的匀强电场，该粒子入射后则会沿x轴到达接收屏，则有Eq ＝qvB，联立有＝，故选A。 答案　A 8.解析　假设电子打在a点，即其所受电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，故eE＝evB，由于α粒子的速度v′小于电子的速度v，所以2eE>2ev′B，α粒子经过电、磁组合场后向右偏转，即其所受合力方向向右，由于α粒子带正电，所以电场方向水平向右，A、B错误；电子所受电场力水平向左，则其所受洛伦兹力水平向右，则磁场方向垂直纸面向里，D错误，C正确。假设α粒子打在a点，同样可以得出C正确。 答案　C 9.解析　一个光子的能量为E ＝ hν，ν为光的频率，光的波长与频率有以下关系c ＝ λν， 光源每秒发出的光子的个数为n＝＝， P为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个，那么此处的球面的表面积为S ＝ 4πR2，则＝3×1014，联立以上各式解得R≈3 × 102 m，故选B。 答案　B 10. 解析　如图所示，地球可视为一个磁偶极，磁南极大致指向地理北极附近，磁北极大致指向地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线(磁轴)与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜。由表中z轴数据可看出z轴的磁场竖直向下，则测量地点应位于北半球，A错误；磁感应强度为矢量，故由表格可看出此处的磁感应强度大致为B＝＝，计算得B ≈ 50 μT，B正确；由选项A可知测量地在北半球，而北半球地磁场指向北方斜向下，则第2次测量，测量By<0，故y轴指向南方，第3次测量Bx>0，故x轴指向北方而y轴则指向西方，C正确、D错误。故选BC。 答案　BC 11.解析　当导线静止在图(a)右侧位置时，对导线做受力分析如图所示 可知要让安培力为图示方向，则导线中电流方向应由M指向N，A错误；由于与OO′距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随时间变化，有 sin θ＝，FT＝ mgcos θ 则可看出sin θ与电流I成正比，当I增大时θ增大，则cos θ减小，静止后，导线对悬线的拉力FT减小，B、C错误、D正确。故选D。 答案　D 12. 解析　两直角导线可以等效为如图所示两直导线，由安培定则可知，两直导线分别在M处的磁感应强度方向为垂直纸面向里、垂直纸面向外，故M处的磁感应强度为零；两直导线在N处的磁感应强度方向均垂直纸面向里，故M处的磁感应强度为2B；综上分析B正确。故选B。 答案　B 13.解析　(1)由题意可知，当垂直于轴线射出的电子恰不打到筒壁上时，磁感应强度大小为B0 根据几何关系可知，此种情况下电子在磁场中做圆周运动的轨迹半径r＝ 根据洛伦兹力提供向心力有ev0B0＝m 解得＝。 (2)当磁感应强度大小调至时，设发射速度方向与横截面的夹角为θ的电子恰好不打在筒壁上，可将该电子的运动分解为竖直方向上的速度为v0sin θ的匀速直线运动、横截面内速率为v0cos θ的圆周运动 则有ev0cos θ·＝m 结合(1)问解得θ＝60°，即发射速度方向与横截面成60°角的电子恰好不打在筒壁上，对该情况下的电子，根据圆周运动知识有T＝＝ 运动半个周期时电子恰运动至轨迹与筒壁切点处，竖直方向上电子做匀速直线运动，则有h＝v0sin 60°· 则打在筒壁上的区域面积S＝2πR·2h 联立解得S＝2π2R2。 答案　(1)　(2)2π2R2 14.解析　(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，由类平抛运动规律可知x＝v0t　 ① y＝at2＝　② 粒子射入磁场时的速度方向与PQ的夹角为60°，有 tan 30°＝＝　③ 粒子发射位置到P点的距离 s＝　④ 由①②③④式得s＝。　⑤ (2)带电粒子在磁场中运动的速度 v＝＝ 　⑥ 带电粒子在磁场中运动两个临界轨迹(分别从Q、N点射出)如图所示 由几何关系可知，最小半径rmin＝＝l　⑦ 最大半径rmax＝＝(＋1)l　⑧ 带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，由向心力公式可知 qvB＝　⑨ 由⑥⑦⑧⑨解得，磁感应强度大小的取值范围 ≤B≤。 (3)若粒子正好从QN的中点射出磁场时，带电粒子运动轨迹如图所示。 由几何关系可知sin θ＝＝　⑩ 带电粒子的运动半径为 r3＝　⑪ 粒子在磁场中的轨迹与挡板MN的最近距离 dmin＝(r3 sin 30°＋l)－r3　⑫ 由⑩⑪⑫式解得 d＝l。 答案　(1) 　(2)≤B≤ (3)粒子运动轨迹见解析图，l 学科网（北京）股份有限公司 $色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.2xXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 专题11 题 班级： 磁场 组 姓名： 学号： 一、选择题 1.(2025·江苏卷)某“冰箱贴”背面的磁性材料磁感线如图所示，下列判断正确的是() 磁性材料 。C A.a点的磁感应强度大于b点 B.b点的磁感应强度大于c点 C.c点的磁感应强度大于a点 D.a、b、c点的磁感应强度一样大 2.(2025福建卷)如图所示，空间中存在两根无限长直导线L1与L2,通有大小相等，方向相 反的电流。导线周围存在M、O、N三点，M与O关于L1对称，O与N关于L2对称且OM= ON,初始时，M处的磁感应强度大小为B1,O点的磁感应强度大小为B2,现保持L1中电流不 变，仅将L2撤去，N点的磁感应强度大小为( L L A.12B2-B1 B.12B1-B2 C.B2-B1 D.B1-B2 3.(2025·安徽卷)如图所示，在竖直平面内的Oy直角坐标系中，x轴上方存在垂直纸面向 里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在第二象限内，垂直纸面且平行于x轴放置足够长的探 测薄板MN,MN到x轴的距离为d,上、下表面均能接收粒子。位于原点O的粒子源，沿Oy 平面向x轴上方各个方向均匀发射相同的带正电粒子。己知粒子所带电荷量为q、质量为m、 速度大小均为gBd。不计粒子的重力、空气阻力及粒子间的相互作用，则() y↑ ×××××× B ×××××× x风x× 0 A.粒子在磁场中做圆周运动的半径为2d B.薄板的上表面接收到粒子的区域长度为3d C.薄板的下表面接收到粒子的区域长度为d D.薄板接收到的粒子在磁场中运动的最短时间为πm6gB 4.(多选)(2024湖北卷)磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 磁场垂直于纸面向里。等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）从左侧以某 一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压。下列说法正确的是() + ×× X XX XX XX A.极板N是发电机的正极 B.仅增大两极板间的距离，极板间的电压减小 C.仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大 D.仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大 5.(2024江西卷)石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰 富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子（电子）浓度。如图()所示，在长 为α，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B.电极1、3间通以恒定 电流L,电极2、4间将产生电压U。当I=1.00×10-3A时，测得UB关系图线如图b)所示. 元电荷e=1.60×10-19℃，则此样品每平方米载流子数最接近( 石墨烯 ·2 U mV R 3 ×××××× ·4 mA 图(a) ↑U/mv 80 60 40 50100150200250300B/mT 图(b) A.1.7×1019 B.1.7×1015 C.2.3×1020 D.2.3×1016 6.(多选)(2023·全国甲卷)光滑刚性绝缘圆筒内存在着平行于轴的匀强磁场，筒上P点开有 一个小孔.过P的横截面是以O为圆心的圆，如图所示。一带电粒子从P点沿PO射入，然后 与筒壁发生碰撞。假设粒子在每次碰撞前、后瞬间，速度沿圆上碰撞点的切线方向的分量大 小不变，沿法线方向的分量大小不变、方向相反，电荷量不变，不计重力。下列说法正确的是 () 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 ● 武××0×× ×× A.粒子的运动轨迹可能通过圆心O B最少经2次碰撞，粒子就可能从小孔射出 C.射入小孔时粒子的速度越大，在圆内运动时间越短 D.每次碰撞后瞬间，粒子速度方向一定平行于碰撞点与圆心O的连线 7.(2023全国乙卷)如图，一磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于纸面(xOy平面) 向里，磁场右边界与x轴垂直。一带电粒子由O点沿x正向入射到磁场中，在磁场另一侧的S 点射出，粒子离开磁场后，沿直线运动打在垂直于x轴的接收屏上的P点；SP=,S与屏的 距离为12，与x轴的距离为α。如果保持所有条件不变，在磁场区域再加上电场强度大小为E 的匀强电场，该粒子入射后则会沿x轴到达接收屏。该粒子的比荷为() 0 ×××× XX XaXi 2 ×B×ק2 接 屏 A.E2aB2 B.EaB2 C.B2aE2 D.BaE2 8.(2023新课标卷)一电子和一粒大从铅盒上的小孔O竖直向上射出后，打到铅盒上方水 平放置的屏幕P上的a和b两点，a点在小孔O的正上方，b点在a点的右侧，如图所示。己 知α粒子的速度约为电子速度的110，铅盒是以屏幕之间存在匀强电场和匀强磁场，则电场和 磁场方向可能为() h A.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里 B.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外 C.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里 D.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外 9.(2022全国乙卷)一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10 -7m的光.在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个。普朗克 常量为h=6.63×10-34J·s。R约为( A.1×102m B.3×102m C.6×102m D.9×102m 10.(多选)2022全国乙卷)安装适当的软件后，利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感 应强度B。如图，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。某同学在某地对 3 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 地磁场进行了四次测量，每次测量时y轴指向不同方向而z轴正向保持竖直向上。根据表中测 量结果可推知() 测量序号 B/μT B,/μT B/μT 0 21 -45 2 0 -20 -46 3 21 0 45 4 -21 0 -45 A.测量地点位于南半球 B.当地的地磁场大小约为50μT C.第2次测量时y轴正向指向南方 D.第3次测量时y轴正向指向东方 11.(2022湖南卷)如图()，直导线MN被两等长且平行的绝缘轻绳悬挂于水平轴OO'上. 其所在区域存在方向垂直指向OO'的磁场，与OO'距离相等位置的磁感应强度大小相等且不随 时间变化.其截面图如图b)所示。导线通以电流1，静止后，悬线偏离竖直方向的夹角为0。下 列说法正确的是() 0(0' M(N 右M (a) (b) A.当导线静止在图(a)右侧位置时，导线中电流方向由N指向M B.电流I增大，静止后，导线对悬线的拉力不变 C.tan0与电流I成正比 D.sin0与电流I成正比 12.(2021·全国卷川)两足够长直导线均折成直角，按图示方式放置在同一平面内，EO与O 'Q在一条直线上，PO'与OF在一条直线上，两导线相互绝缘.通有相等的电流L,电流方向 如图所示。若一根无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大 小为B,则图中与导线距离均为d的M、N两点处的磁感应强度大小分别为() ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 6.ZXXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 to d 0' 0 A.B、0 B.0、2B C.2B、2B DB、B 二、非选择题 13.(2025陕晋青宁卷)电子比荷是描述电子性质的重要物理量。在标准理想二极管中利用 磁控法可测得比荷，一般其电极结构为圆筒面与中心轴线构成的圆柱体系统，结构简化如图() 所示，足够长圆柱形筒半径为R,正中央有一电子发射源O持续向空间各方向发射大量速度大 小均为的电子。某时刻起筒内加大小可调节且方向沿轴向下的匀强磁场，筒的横截面及轴 截面示意图如图b)所示，当磁感应强度大小从0缓慢调至B时，恰好没有电子落到筒壁上， 不计电子间相互作用及其重力的影响。求：(R、o、B,均为已知量) B 横截面 轴截面 图(a) 图b) (1)电子的比荷em: (2)当磁感应强度大小调至12B。时，筒壁上落有电子的区域面积S。 14.(2021·全国卷川)如图.长度均为1的两块挡板竖直相对放置，间距也为1，两挡板上边 缘P和M处于同一水平线上，在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场，电场强度 大小为E;两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。一质量为m,电荷 量为9(9心0)的粒子自电场中某处以大小为o的速度水平向右发射，恰好从P点处射入磁场， 从两挡板下边缘Q和N之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞。已知粒子射入磁场时 的速度方向与PQ的夹角为60°，不计重力。 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2xXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 (1)求粒子发射位置到P点的距离； (2)求磁感应强度大小的取值范围； (3)若粒子正好从QN的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡板MN的最近距离。 ·独家授权侵权必究·