（8）磁场__2021年高考物理真题模拟试题专题汇编（有解析）

（8）磁场——2021年高考物理真题模拟试题专题汇编
1.
【2021年全国乙卷，16】如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转90°；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转60°。不计重力，则为(
)
A.
B.
C.
D.
2.
【2021年全国甲卷，16】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，与在一条直线上，与在一条直线上，两导线相互绝缘，通有相等的电流I，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的两点处的磁感应强度大小分别为(
)
A.
B.
C.
D.
3.
【2021年全国甲卷，21】由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是(
)
A.甲和乙都加速运动
B.甲和乙都减速运动
C.甲加速运动，乙减速运动
D.甲减速运动，乙加速运动
4.
【2021年山东卷，12】如图所示，电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上.区域Ⅰ、Ⅱ中磁场方向均垂直斜面向上，Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加，Ⅱ区中为匀强磁场.阻值恒定的金属棒从无磁场区域中a处由静止释放，进入Ⅱ区后，经b下行至c处反向上行.运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好.在第一次下行和上行的过程中，以下叙述正确的是(
)
A.金属棒下行过b时的速度大于上行过b时的速度
B.金属棒下行过b时的加速度大于上行过b时的加速度
C.金属棒不能回到无磁场区
D.金属棒能回到无磁场区，但不能回到a处
5.
【2021年广东卷，5】截面为正方形的绝缘弹性长管中心有一固定长直导线，长管外表面固定着对称分布的四根平行长直导线。若中心直导线通入电流，四根平行直导线均通入电流，，电流方向如图所示。下列截面图中可能正确表示通电后长管发生形变的是(
)
A.
B.
C.
D.
6.
【2021年广东卷，10】如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨和，与平行，是以O为圆心的圆弧导轨。圆弧左侧和扇形内有方向如图的匀强磁场。金属杆的O端与e点用导线相接，P端与圆弧接触良好。初始时，可滑动的金属杆静止在平行导轨上。若杆绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有(
)
A.杆产生的感应电动势恒定
B.杆受到的安培力不变
C.杆做匀加速直线运动
D.杆中的电流逐渐减小
7.
【2021年河北卷，5】如图，距离为d的两平行金属板之间有一匀强磁场，磁感应强度大小为，一束速度大小为v的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为L的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为，导轨平面与水平面夹角为θ，两导轨分别与相连。质量为m、电阻为R的金属棒垂直导轨放置，恰好静止。重力加速度为g，不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。下列说法正确的是(
)
A.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向上，
B.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向下，
C.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向上，
D.导轨处磁场得方向垂直导轨平面向下，
8.
【2021年河北卷，7】如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。导轨间距最窄处为一狭缝。取狭缝所在处O点为坐标原点。狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连。导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻。下列说法正确的是(
)
A.通过金属棒的电流为
B.金属棒到达时，电容器极板上的电荷量为
C.金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电
D.金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定
9.
【2021年湖南卷，10】两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的合体。距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是(
)
A.B与无关，与成反比
B.通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变
C.通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等
D.调节H、和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变
10.
【2021年浙江卷，15】如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线，分别通以和、流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p，到两导线的距离相等．下列说法正确的是(
)
A.两导线受到的安培力
B.导线所受的安培力可以用计算
C.移走导线b前后，p点的磁感应强度方向改变
D.在离两导线平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置
11.
【2021年江西省吉安市质检，1】下列图中的设备或元件没有利用涡流的是(
)
A.探测贵重金属的探测器
B.变压器中用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯
C.用来冶炼合金钢的真空冶炼炉
D.磁电式仪表的线圈用铝框做骨架
12.
【2021年湖南师范大学附属中学模拟，5】如图，正方形线框由四根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点与直流电源两端相接，已知导体棒受到的安培力大小为F，则线框受到的安培力大小为(
)
A.
B.
C.
D.0
13.
【2021年湖南师范大学附属中学模拟，8】如图甲所示，光滑金属导轨成45°角放置在水平面上，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为B.长直导体棒垂直放置在导轨上，并与交于两点，且.在外力作用下，导体棒由处运动到处，速度由减小到，速度的倒数随位移x变化的关系图线如图乙所示，除阻值为R的电阻外，其他电阻均不计.在棒由处运动到处的过程中(
)
A.导体棒所受安培力逐渐增大
B.导体棒所受安培力逐渐减小
C.克服安培力做功为
D.克服安培力做功为
14.
【2021年广东省高州市模拟，9】如图所示，等边三角形金属线框放在光滑绝缘水平面上，边长为L，线框的电阻为R，质量为m。有界匀强磁场垂直于水平桌面向下，磁感应强度大小为B，磁场边界间距大于L，开始时边与磁场边界平行，给金属框一个垂直向右、大小为的初速度，线框穿过磁场后的速度大小为，则在线框进磁场的过程中(
)
A.线框受到的安培力垂直于
B.通过线框截面的电量为
C.线框中产生的焦耳热大于
D.克服安培力做功等于
15.
【2021年河北省联考，8】如图所示，圆心角为90°的扇形区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，P点为半径的中点。现有比荷大小相等的三个带电粒子以某速度先后从P点沿平行于方向射入磁场，并分别从三点射出磁场。不计粒子所受重力及粒子间相互作用，粒子在磁场中运动过程，下列说法正确的是(
)
A.粒子带正电，粒子b带负电
B.粒子c在磁场中的运动时间最长
C.粒子的加速度大小之比为5:1:1
D.粒子的速度大小之比为1:1:5
答案以及解析
1.答案：B
解析：本题考查带电粒子在圆形磁场中的运动。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，速度方向改变的角度就是圆心角。根据几何关系，当粒子的速度方向偏转90°时，粒子做圆周运动的半径等于圆形磁场区域的半径R。当粒子的速度方向偏转60°时，粒子做圆周运动的半径等于，根据，得，可知，所以，B项正确。
2.答案：B
解析：本题考查电流的磁效应、右手螺旋定则及磁场的叠加。两根直角导线可等效为沿方向与沿方向的两根长直导线垂直放置，根据右手螺旋定则，两根等效导线在N点产生的磁场均垂直纸面向里，结合题意可知，磁感应强度大小均为B，故N点的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里；同理，两等效导线在M点产生的磁场方向一个向里一个向外，方向相反，大小均为B，故M点的磁感应强度为0，B项正确。
3.答案：AB
解析：本题考查电磁感应。根据题意可知，两线框对应的各物理量，如表所示：
匝数
质量
导线长
横截面积
电阻
甲
m
S
乙
n
m
R
比值（甲:乙）
2:1
1:1
2:1
1:2
4:1
线框刚进入磁场时的安培力，若甲进入磁场时速度为v，则有，此时乙有，故，又由于两者质量相同，可判断两者合外力相同，加速度相同，若甲加速，则乙一定加速，若甲减速，则乙一定减速，A、B项正确。
4.答案：ABD
5.答案：C
解析：本题考查磁场中的左手定则和右手定则的应用。根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥可知，C项正确。
6.答案：AD
解析：本题考查法拉第电磁感应定律及欧姆定律等。杆在磁场中匀速转动切割磁场产生的感应电动势为，且保持恒定，A项正确；杆静止在光滑水平导轨上，在安培力作用下运动起来产生的感应电动势，回路中的总电动势为，随时间的增加，v越来越大，E越来越小，回路的电流越来越小，杆受到的安培力越来越小，即杆的加速度减小，B、C项错误，D项正确。
7.答案：B
解析：本题考查安培力、洛伦兹力及电磁场的组合。磁场方向为N极指向S极，根据左手定则，等离子体中的正电荷受力方向竖直向下，向Q偏转，即P板为负极，Q板为正极，当粒子进入两板之间不再发生上下偏移时，电场力与洛伦兹力大小相等，即，再根据公式，因此两个金属极板间产生的电动势为。因为两个极板又与金属导轨构成闭合电路，因此通过导轨的电流为，结合上式可得。金属棒上的电流方向从a到b，金属棒在光滑导轨上保持静止，再根据左手定则，磁感线垂直导轨向下，，化简得，B项正确。
8.答案：A
解析：本题考查法拉第电磁感应定律和电容的综合应用。金属棒切割磁感线产生的电压，可见U与t成正比。电容器电量，充电电流，A项正确；金属棒到达位置时，金属棒有效切割长度，电压，电量，B项错误；根据右手定则，电容器上极板带正电，C项错误；电路中速度恒定，电流恒定，切割长度逐渐增大，则安培力逐渐增大，拉力大小始终与安培力大小相等，方向相反，拉力的功率逐渐增大，D项错误。
9.答案：CD
解析：本题考查楞次定律、电磁感应的力学问题、能量问题。导线框水平运动不会产生感应电流，只有竖直方向上切割磁感线运动才会产生电磁感应现象。根据题意导线框匀速经过该区域，则进入磁场时，安培力等于重力，即，即与成反比，A项错误；进入磁场时磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的电流，当离开磁场时，磁通量减少，产生顺时针方向的电流，B项错误；组合体经过磁场的过程中只受到竖直向下的重力和竖直向上的安培力，二者等大、反向，所以功率大小相等，C项正确；只要组合体匀速经过磁场，安培力就始终等于重力，所以克服安培力做功不变，电路中的电能不变，产生的热量不变，D项正确。
10.答案：BCD
解析：本题考查牛顿第三定律、磁感应强度的叠加、安培定则等。两导线之间的作用力满足牛顿第三定律，大小相等，A项错误；导线与磁感应强度垂直，可用公式计算安培力，B项正确；导线b中的电流大于导线a中的电流，移走b之前，合磁场方向与b单独产生的磁场同向，移走b之后，磁场与a产生的磁场同向，C项正确；在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场均不在同一条直线上，因此不存在磁感应强度为零的位置，D项正确。
11.答案：B
解析：金属探测器、真空冶炼炉都是利用涡流现象工作的，磁电式仪表利用涡流能让指针快速稳定，也是利用涡流现象，变压器中的硅钢片是为了防止涡流产生铁损。
12.答案：B
解析：由已知条件可知边的有效长度与相同，等效后的电流方向也与相同，边的电阻等于边的电阻的3倍，两者为并联关系，设中的电流为I，则边中的电流为，设的长为L，由题意知，所以边所受安培力为，方向与边所受安培力的方向相同，故有，故选B.
13.答案：AD
解析：图像的斜率，由，代入k值得，导体棒切割磁感线产生的感应电动势，，所以感应电动势和感应电流都不变，，所以安培力逐渐增大，故A正确，B错误；由于安培力与位移为一次函数关系，所以求安培力的功时可用力对位移的平均值.根据题意，当导体棒运动时到处，导轨间导体棒长度为，安培力平均值，克服安培力做功，故C错误，D正确.
14.答案：ABC
解析：线框进磁场的过程中，受到的安培力阻碍线框与磁场的相对运动，因此安培力的方向与速度方向相反，选项A正确；由、和可得：，则通过线框截面的电量，选项B正确;由题意知，线框穿过磁场过程中，产生的焦耳热，线框进磁场过程中的速度大于出磁场过程中的速度，因此进磁场过程中线框克服安培力做功大于出磁场过程中克服安培力做功，所以线框进磁场过程中产生的焦耳热（克服安培力做功）大于，选项C正确，D错误。
15.答案：AD
解析：由左手定则知A对；c粒子轨迹对应的圆心角小，所以时间短，B错；设磁场半径为，又由，有，D对；，得，C错。