2022 年高考物理二轮专项训练——磁场 一、单选题 1．（2021·云南·曲靖一中高三模拟）如图所示，导体棒 MN 垂直于导轨静止在水平面上，整个装置处于 匀强磁场中，磁场方向与 MN 垂直并与导轨平面成 θ 角斜向上方，闭合开关，缓慢转动磁场使 θ 角逐渐增 大至 90°，其余不变，导体棒始终静止，忽略电磁感应现象的影响，在此过程中（ A．导体棒受安培力方向水平向右 B．导体棒所受安培力大小不变 C．导轨对导体棒支持力增大 D．导体棒受到摩擦力大小不变 ） 2．（2022·广东广雅中学高三模拟）两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子 a、b，以不同的速率对 准圆心 O 沿着 AO 方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示。若不计粒子的重力，则下列说法正 确的是（　　） A．a 粒子带正电，b 粒子带负电 B．a 粒子在磁场中所受洛伦兹力较大 C．a 粒子动能较大 D．a 粒子在磁场中运动时间较长 3．（2022·山东省滕州市第五中学高三模拟）如图所示，一段导线 abcd 位于磁感应强度大小为 B 的匀强 磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段 ab 、 bc 和 cd 的长度均为 L，且 abcd �abc  �bcd  135� 。流经导线的电流为 I，方向如图中箭头所示。导线段 所受到的磁场的作用力的 合力为（　　） A．方向沿纸面向上，大小为 C．方向沿纸面向下，大小为 ( 2  1)ILB ( 2  1)ILB B．方向沿纸面向上，大小为 D．方向沿纸面向下，大小为 ( 2  1)ILB ( 2  1)ILB 4．（2022·湖北·阳新县高级中学高三模拟）如图所示，两个不计重力的带电粒子 M 和 N，同时由小孔 S 垂直进入有界匀强磁场中，又同时飞出磁场，其运动轨迹如图中虚线所示。忽略两粒子间的相互影响， 下列表述正确的是（　　） A． M 带负电荷，N 带正电荷 B．M 的比荷小于 N 的比荷 C．M 的比荷大于 N 的比荷 D．M 的速率小于 N 的速率 二、多选题 5．（2022·云南·景东彝族自治县第一中学高三二模）如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均 为 B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ 为其边界，OO′为其对称轴。一导线折成边长为 l 的正方形闭合回 路 abcd，回路在纸面内以恒定速度 v0 向右运动，则（　　） A．当运动到关于 OO′对称的位置时穿过回路的磁通量为零 B．当运动到关于 OO′对称的位置时穿过回路的磁通量向里 C．在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量一直减少 D．在从左边磁场运动到右边磁场的过程中穿过回路的磁通量先减少后增加 6．（2022·云南·景东彝族自治县第一中学高三阶段练习）图示是质谱仪的一部分，两个具有相同电荷量 的离子 a、b，以相同的速度从孔 S 沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场，在磁场中分成两条轨迹，最终 打到照相底片上。下列说法正确的是（　　） A．离子 a、b 均带负电 B．离子 a 的质量大于 b 的质量 C．离子 a 的运动周期等于 b 的运动周期 D．离子 a 的运动时间大于 b 的运动时间 7．（2021 届四川省攀枝花市高三（下）第三次统一考试理综物理试题）如图所示，平行边界 a、b、c 将 空间分为Ⅰ、Ⅱ两区域，区域Ⅰ宽度为 3d，区域Ⅱ宽度为 2d。区域Ⅰ有垂直纸面向外的匀强磁场，区域 Ⅱ有垂直纸面向里的匀强磁场。某带电粒子从边界 a 上的 M 点，以垂直于边界 a 的速度 v0 进入磁场，刚 好从边界 c 上的 N 点（图中未画出）垂直边界 c 离开磁场，不计粒子重力，下列说法中正确的是（　　） A．粒子通过区域Ⅰ、Ⅱ的时间之比为 2：3 B．区域Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小之比为 2：3 C．粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中做匀速圆周运动的轨道半径之比为 3：2 D．粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中做匀速圆周运动的角速度之比为 3：2 8．（2022·全国·模拟预测）如图，在以 MN 为直径的圆形区域内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为 B， 方向垂直于纸面向里，圆形边界上无磁场。一群质子以不同的初速率从 MN 上的 A 点在纸面内沿与 MN 成   45� 角的方向射入磁场，并恰好全部在磁场边界 ND 上射出。已知 MN  2 R ，半径 OD 与质子的初速度 方向平行，从 D 点射出的质子速率为 v ， DA  MN ，不考虑重力和质子间的相互作用，则（　　） A．从 N 点射出的质子速率为 ( 2  1)v C．质子在磁场中运动的时间可能为 R 2v B．质子的比荷为 v BR D．质子在磁场中运动的轨迹半径可能为 ( 2  1)R 9．（2022·福建·三明一中高三模拟）如图所示，横截面为正方形的容器内有垂直于纸面向里的匀强磁场， 一束电子从 a 孔垂直于边界和磁场射入容器中，其中有一部分从 c 孔射出，一部分从 d 孔射出，则（　 　） A．从两孔射出的电子速率之比为 vc : vd  1: 2 B．从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比为 tc : td  1: 2 C．从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为 D．从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为 ac : ad  2 :1 ac : ad  2 :1 10．（2022·黑龙江·大庆市东风中学高三二模）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，下列说法中正确的 是（　　） A．该束带电粒子带正电 B．速度选择器的 C．在 D．在 B2 B2 P1 极板带负电 磁场中运动半径越大的粒子，质量越大 磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小 11．（2022·黑龙江·大庆市东风中学高三二模）如图所示，矩形虚线框 MNPQ 内有一匀强磁场，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，粒子重力不计。下列说法正确的是（  ） A．粒子 a 带负电 B．粒子 b 的动能最大 C．粒子 c 在磁场中运动的时间最长 D．粒子 b 在磁场中运动时的向心力最大 12．（2022·浙江省浦江中学高三模拟）半径为 R 的半圆形区域内有方向垂直于纸面向外的匀强磁场。不 计重力的 a 、 b 两粒子从圆周上的 P 点沿着半径方向射入磁场，分别从 A 、 B 两点离开磁场，运动轨迹如 图所示。已知 a 、 b 两粒子进入磁场时的速率之比为1: 2 ， AOB 为直径， �AOP  60�。下列说法正确的 是（　　） A． a 粒子带正电， b 粒子带负电 B． a 、 b 两粒子的轨道半径之比为 1: 3 C． a 、 b 两粒子的比荷之比为 3 : 2 D． a 、 b 两粒子在磁场中运动时间之比为 4 : 3 三、填空题 13．（2021·全国·高三二模）某研究性小组为了测定磁极间的磁感应强度，设计了如图所示的实验装置。 在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区 域磁场不计．水平直铜条 AB 的两端通过导线与一电源连接成闭合回路，直铜条 AB 在磁场中的长度为 L，AB 的电阻为 R，电源电动势为 E，内阻为 r．在开关闭合前，电子测力计的计数为 电子测力计的计数为 F2 。 （1）开关闭合后，铜条所受安培力的大小为______，方向为______． （2）磁极间的磁感应强度大小 B＝______。 F1 ；开关闭合后， 14．（2021·福建省福州教育学院附属中学高三模拟）如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向 里。长 L=2m 的直导线 ab 水平放置在磁场中并与磁场方向垂直，ab 中通有 I=1.0A，方向从 a 到 b 的电流 时，导线受到 0.8N 的安培力，导线受到的安培力方向沿纸面______（选填“竖直向上”或“竖直向下”）通电 导线所在空间的磁感应强度 B 的大小为_______T，若把导线改为平行于磁场方向放置，仍通以 1A 的电流， 则导线所受安培力的大小为______N。 15．（2021·上海市南洋模范中学高三二模）已知通以电流为 I 的长直导线，在距离它为 r 处所产生磁场的 磁感应强度大小为 kI ，（k 为已知），现有两根相同的长为 d  10cm 的金属棒，质量均为 m  0.2kg ，悬 r 挂起来静止，如图所示，悬绳与竖直方向的夹角 则 I2   。已知两悬绳长均为 L  0.2m ，   30� I1  1A ， ， 的大小为____________，方向为垂直纸面________（填“向里”或“向外”）。 四、解答题 16．（2022·河北邯郸·一模）如图所示，带等量异种电荷的平行金属板 M、N 水平正对放置，两金属板间 的距离为 d，边长为 L 的正方形 CDEF 区域内有垂直于纸面向外的水平匀强磁场，C 点与 N 板的右端重合， CF 边与 N 板在同一水平面上。一个质量为 m，电荷量为 q 的带正电粒子从 M 板的左端以大小为 v0 的速度 沿平行两板的方向射入板间，刚好从 C 点进入磁场，粒子进磁场时速度方向与水平方向的夹角为 30°，粒 子从 CD 边的中点离开磁场，不计粒子受到的重力。求： （1）平行金属板间的电场的电场强度大小 E0 ； （2）匀强磁场的磁感应强度大小 B。 17．（2022·重庆市第十一中学校高三阶段练习）如图，在平面直角坐标系 xoy 的第四象限内有一匀强电 q 场，其场强 E=2×105V/m，方向与 x 轴成 30°角斜向上。一比荷为 m =1×107kg/C 的带正电粒子从 P 点由静 止出发，接着在 x 轴上 Q 点进入第一象限，通过磁感应强度大小为 B=0.2T 的圆形匀强磁场区域（图中未 画出）后，从坐标原点 O 沿 y 轴负方向离开磁场区域。若 P、Q 间距为 L=4cm，粒子重力不计，试求： （1）粒子到达 Q 点时的速度大小； （2）Q 点到坐标原点的距离； （3）圆形磁场区域的最小面积。 18．（2022·湖南·模拟预测）如图所示，平面直角坐标系中第一象限内存在着匀强电场，电场方向与 x 轴 负方向成 30°角，第四象限内有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小 B  2 T 。一带正电的粒子以速度 v0  10 m/s 从坐标原点沿与 x 轴正方向成 30°角射入