2020-2021年高三物理单元同步提升训练：磁场 21页

2020-2021 年高三物理单元同步提升训练：磁场 一、单选题（每题 3 分，共计 24 分） 1.（2020 年浙江卷）特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导 线分别通有方向相同的电流 1I 和 2I ， 12II 。a、b、c 三点连线与两根导线等高并垂直，b 点位于两根导线 间的中点，a、c 两点与 b 点距离相等，d 点位于 b 点正下方。不考虑地磁场的影响，则（ ） A. b 点处的磁感应强度大小为 0 B. d 点处的磁感应强度大小为 0 C. a 点处的磁感应强度方向竖直向下 D. c 点处的磁感应强度方向竖直向下 【答案】C 【解析】 【详解】A．通电直导线周围产生磁场方向由安培定判断，如图所示 在 b 点产生的磁场方向向上， 在 b 点产生的磁场方向向下，因为 即 12BB 则在 b 点的磁感应强度不为零，A 错误； BCD．如图所示，d 点处的磁感应强度不为零，a 点处的磁感应强度竖直向下，c 点处的磁感应强度竖直向 上，BD 错误，C 正确。 故选 C。 2. 如图所示，在带负电荷的橡胶圆盘附近悬挂一个小磁针。现驱动圆盘绕中心轴高速旋转，小磁针发生偏 转。下列说法正确的是（ ） A. 偏转原因是圆盘周围存在电场 B. 偏转原因是圆盘周围产生了磁场 C. 仅改变圆盘的转动方向，偏转方向不变 D. 仅改变圆盘所带电荷的电性，偏转方向不变 【答案】B 【解析】 【详解】AB．小磁针发生偏转是因为带负电荷的橡胶圆盘高速旋转形成电流，而电流周围有磁场，磁场会 对放入其中的小磁针有力的作用，故 A 错误，B 正确； C．仅改变圆盘的转动方向，形成的电流的方向与初始相反，小磁针的偏转方向也与之前相反，故 C 错误； D．仅改变圆盘所带电荷的电性，形成的电流的方向与初始相反，小磁针的偏转方向也与之前相反，故 D 错 误。 故选 B。 3.（2019·新课标全国Ⅲ卷）如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为 1 2 B 和 B、方向 均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为 m、电荷量为 q（q>0）的粒子垂直于 x 轴射入第二象限，随后垂 直于 y 轴进入第一象限，最后经过 x 轴离开第一象限。粒子在磁场中运动的时间为 A． 5 π 6 m qB B． 7 π 6 m qB C． 11π 6 m qB D． 13π 6 m qB 【答案】B 【解析】运动轨迹如图。 即运动由两部分组成,第一部分是 1 4 个周期,第二部分是 1 6 个周期, 粒子在第二象限运动转过的角度为 9 0°，则运动的时间为 ；粒子在第一象限转过的角度为 60°，则运动的时间为 ；则粒子在磁场中运动的时间为： ，故 B 正 确，ACD 错误。. 4．（ 2019·天津卷）笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍 尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示， 一块宽为 a 、长为 c 的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为 e 的自由电子，通入方向向右的 电流时，电子的定向移动速度为 v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是 元件的前、后表面间出现电压 U ，以此控制屏幕的熄灭。则元件的（ ） A．前表面的电势比后表面的低 B．前、后表面间的电压U 与 v 无关 C．前、后表面间的电压U 与 c 成正比 D．自由电子受到的洛伦兹力大小为 eU a 【答案】D 【解析】由图知电流从左向右流动，因此电子的运动方向为从右向左，根据左手定则可知电子偏转到后 面表，因此前表面的电势比后表面的高，故 A 错误，电子在运动过程中洛伦兹力和电场力平衡，有 ，故 = UFea洛 ，故 D 正确，由 Ue v B e a 则电压 U a v B ，故前后表面的电压 与速度有关，与 a 成正比，故 BC 错误。 5．（2019·浙江选考）电流天平是一种测量磁场力的装置，如图所示。两相距很近的通电平行线圈Ⅰ和Ⅱ， 线圈Ⅰ固定，线圈Ⅱ置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时，天平示数恰好为零。下列说法正确的是 A．当天平示数为负时，两线圈电流方向相同 B．当天平示数为正时，两线圈电流方向相同 C．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力大于线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力 D．线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对相互作用力 【答案】A 【解析】当两线圈电流相同时，表现为相互吸引，电流方向相反时，表现为相互排斥，故当天平示数为 正时，两者相互排斥，电流方向相反，当天平示数为负时，两者相互吸引，电流方向相同，A 正确 B 错 误；线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与线圈Ⅱ对线圈Ⅰ的作用力是一对相互作用力，等大反向，C 错误；静止 时，线圈 II 平衡，线圈Ⅰ对线圈Ⅱ的作用力与托盘对线圈Ⅱ的作用力是一对平衡力，D 错误． 6．（2020 年全国 I 卷）一匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示， ab 为半圆，ac、bd 与直径 ab 共线，ac 间的距离等于半圆的半径。一束质量为 m、电荷量为 q（q>0）的粒 子，在纸面内从 c 点垂直于 ac 射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运 动时间最长的粒子，其运动时间为（ ） A. 7 6 m qB  B. 5 4 m qB  C. 4 3 m qB  D. 3 2 m qB  【答案】C 【解析】 【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动 2mvqB v r ， 2 rT v  可得粒子在磁场中的周期 2 mT qB  粒子在磁场中运动的时间 2 mtTqB   则粒子在磁场中运动的时间与速度无关，轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长。采用放缩圆解决该问题， 粒子垂直 ac 射入磁场，则轨迹圆心必在 ac 直线上，将粒子的轨迹半径由零逐渐放大。 当半径 0 . 5rR 和 1.5rR 时，粒子分别从 ac、bd 区域射出，磁场中的轨迹为半圆，运动时间等于半个周 期。 当 0.5R