磁场 章节提升练 2025年高考物理一轮复习备考

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磁场 章节提升练
2025年高考物理一轮复习备考
一、单选题
1．如图所示，在空间存在与竖直方向成θ角的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B，重力加速度为g，若质量为m、电荷量为q的小液滴在此空间做匀速直线运动，则以下说法正确的是（ ）
A．小液滴速度大小为，方向垂直纸面向外
B．小液滴速度大小为，方向垂直纸面向外
C．小液滴速度大小为，方向垂直纸面向里
D．小液滴速度大小为，方向垂直纸面向里
2．2022年11月30日，神舟十五号载人飞船与“天和核心舱”完成对接，航天员费俊龙、邓清明、张陆进入“天和核心舱”。对接过程的示意图如图所示，“天和核心舱”处于半径为的圆轨道Ⅲ；神舟十五号飞船处于半径为的圆轨道Ⅰ，运行周期为，通过变轨操作后，沿椭圆轨道Ⅱ运动到B处与“天和核心舱”对接。则神舟十五号飞船（　　）
A．由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在A点减速
B．沿轨道Ⅱ运行的周期为
C．在轨道Ⅲ上线速度小于在轨道Ⅰ上线速度
D．在轨道Ⅰ上A点的加速度大于在轨道Ⅱ上A点的加速度
3．如图所示，质量为 m 的小球（可视为质点）用长为 L 的不可伸长的轻质细线悬挂在 O 点。现把小球移动到A 点，此时细线伸直，与水平方向的夹角为 30° , 使小球从 A 点由静止 释放，当小球运动到 C 点时，细线再次伸直（沿细线方向速度瞬间为零），然后沿圆弧 CD 运动到最低点 D 点，已知重力加速度为 g，下列说法正确的是（　　）
A．小球在从 A 点到 D 点过程中机械能守恒
B．小球在 C 点处因细线再次伸直机械能减少
C．小球在 D 点的速度大小为
D．小球在 D 点受到细线的拉力大小为 4mg
4．晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的A、B两点， A、B两点等高，无风状态下衣服保持静止。某一时刻衣服受到水平向右的恒定风力而发生滑动，并在新的位置保持静止，如图所示。两杆间的距离为d，绳长，衣服和衣架的总质量为m，重力加速度为g，不计绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦，sin37°=0.6。则（　　）
A．无风时，轻绳的拉力大小为
B．衣服在新的平衡位置时， 挂钩左、右两侧绳子的拉力大小不相等
C．相比无风时， 在有风的情况下∠AOB更小
D．在有风的情况下， 绳右侧固定端从A点沿杆缓慢向下移动过程中绳子拉力大小不变
5．如图所示，长度为L，内壁光滑的轻玻璃管平放在水平面上，管底有一质量为，电荷量为的带正电小球。整个装置以速度进入磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向竖直向下，在外力的作用下向右匀速运动，最终小球从上端口飞出。从玻璃管进入磁场至小球飞出上端口的过程中（　　）
A．小球沿管方向的加速度大小
B．小球做类平抛运动
C．管壁的弹力对小球不做功
D．洛伦兹力对小球做功
6．如图所示，匀强磁场分布在平面直角坐标系的整个第I象限内，磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里，一质量为m、电荷量绝对值为q、不计重力的粒子，以某速度从O点沿着与y轴夹角为30°的方向进入磁场，运动到A点时，粒子速度沿x轴正方向，下列判断正确的是（　　）
A．粒子带正电
B．粒子由O到A经历的时间为
C．若已知A到x轴的距离为d，则粒子速度大小为
D．离开第I象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为30°
7．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向里，图中虚线为磁场的边界，其中bc段是半径为R的四分之一圆弧，ab、cd的延长线通过圆弧的圆心，Ob长为R。一束质量为m、电荷量为q的粒子，在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场，已知所有粒子均从圆弧边界射出，其中M、N是圆弧边界上的两点，不计粒子间的相互作用和重力。则下列分析中正确的是（　　）
A．粒子带负电
B．从M点射出的粒子的速率一定大于从N点射出的粒子的速率
C．从M点射出的粒子在磁场中运动的时间一定小于从N点射出的粒子在磁场中运动的时间
D．所有粒子所用最短时间为
8．如图所示，直线MN与水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B。一粒子源位于MN上的a点，能水平向右发射不同速率、质量为m（重力不计）、电荷量为的同种粒子，所有粒子均能经过MN上的b点从左侧磁场进入右侧磁场，已知，则粒子的速度可能是（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
9．如图所示，在坐标系的y轴右侧存在有理想边界的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场的宽度为d，磁场方向垂直于xOy平面向里。一个质量为m、电荷量为的带电粒子，从原点O射入磁场，速度方向与x轴正向成角，粒子恰好不从右边界射出，经磁场偏转后从y轴的某点离开磁场。忽略粒子重力。关于该粒子在磁场中运动情况，下面说法正确的是（　　）
A．它的轨道半径为
B．它进入磁场时的速度为
C．它在磁场中运动的时间为
D．它的运动轨迹与y轴交点的纵坐标为
10．如图所示为磁流体发电机的原理图，将一束等离子体（带有等量正、负离子的高速离子流）喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。如果射入的等离子体速度为v，两金属板间距离d，板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与速度方向垂直，负载电阻为R。当发电机稳定发电时电动势为E，电流为I，则下列说法正确的是（　　）
A．A板为发电机的正极
B．其他条件一定时，v越大，发电机的电动势E越大
C．其他条件一定时，S越大，发电机的电动势E越大
D．板间等离子体的电阻率为
11．如图所示的是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器，速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E，平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1-A2，平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是（　　）
A．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大
三、实验题
12．某同学为了研究欧姆表的改装原理和练习使用欧姆表，设计了如下实验。利用一个满偏电流为的电流表改装成倍率可调为“”或“”的欧姆表，其电路原理图如图甲所示。
(1)请根据图甲中的电路原理图，在答题卡上的图乙中连接实物图 ，并正确连接红、黑表笔。使用时进行欧姆调零发现电流表指针指在如图丙所示位置，此时应将滑动变阻器的滑片P向 （选填“上”或“下”）移动；
(2)将单刀双掷开关S与2接通后，先短接，再欧姆调零。两表笔再与一电阻连接，表针指向表盘中央图丁中的a位置处，然后用另一电阻代替，结果发现表针指在b位置，则 ；
(3)该同学进一步探测黑箱问题。黑箱面板上有三个接线柱1、2和3，黑箱内有一个由三个阻值相同的电阻构成的电路。用欧姆表测得1、2之间的电阻为，2、3之间的电阻为，1、3之间的电阻为，在答题卡图戊所示虚线框中画出黑箱中的电阻可能的连接方式（一种即可） 。
四、解答题
13．如图所示，在空间直角坐标系O-xyz内的正方体OABC-O1A1B1C1区域，边长为L。粒子源在y轴上OO1区域内沿x轴正方向连续均匀辐射出带电粒子。已知粒子的质量为m，电荷量为+q，初速度为v0，sin53 =0.8，cos53 =0.6，不计粒子的重力和粒子间的相互作用。
（1）仅在正方体区域内加沿z轴正方向的匀强电场，所有的粒子都经过A1ABB1面射出电场，求电场强度的最小值E0；
（2）仅在正方体区域内加沿y轴正方向的匀强磁场，所有的粒子都经过A1ABB1面射出磁场，求磁感应强度大小B0的范围；
（3）在正方体区域内加沿z轴正方向的匀强电场、匀强磁场，已知磁感应强度，电场强度，求粒子从A1ABB1面射出粒子数N与粒子源射出粒子数N0之比。
14．如图所示，在轴下方，沿轴方向每间隔的高度就有一段间距为d的区域P，区域P内既存在竖直向上、场强的匀强电场，也存在垂直坐标平面水平向里的匀强磁场，磁感应强度。现有一电荷量、质量的带正电的粒子从坐标原点O自由下落。粒子可视为质点，取重力加速度。
（1）求粒子刚到达第一个区域P时的速度大小；
（2）求粒子穿出第一个区域P时速度的水平分速度大小；
（3）若将所有区域的磁感应强度的大小调整为，使粒子刚好不能穿出第2个区域P，求的大小。
参考答案：
1．A
粒子做匀速直线运动，则受力平衡，粒子受力情况如图；
由图可知，,解得；粒子带负电，由左手定则可知，速度方向垂直纸面向外，故A正确，BCD错误。
2．C
A．由低轨道进入高轨道需要点火加速，所以由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ需在A点加速，故A错误；
B．根据开普勒第三定律，有
解得沿轨道Ⅱ运行的周期为
故B错误；
C．根据万有引力提供向心力可得
可得
可知神舟十五号飞船在轨道Ⅲ上线速度小于在轨道Ⅰ上线速度，故C正确；
D．根据牛顿第二定律可得
可得
可知神舟十五号飞船在轨道Ⅰ上A点的加速度等于在轨道Ⅱ上A点的加速度，故D错误。
故选C。
3．C
A．小球运动到 C 点时，细线再次伸直时沿细线方向速度瞬间为零，机械能有损失不守恒，A错误；
B．小球由A运动到C的过程，由动能定理
解得
此时沿切线方向的速度为
故损失的机械能为
B错误；
C．小球由C运动到D的过程，由动能定理
解得
C正确；
D．小球在 D 点时由牛顿第二定律
解得绳子拉力为
D错误。
故选C。
4．C
A．无风时，衣服受到重力和两边绳子的拉力处于平衡状态，同一条绳子拉力大小相等，则挂钩左右两侧绳子与竖直方向的夹角相等。由几何关系可得
解得
根据平衡条件可得
解得
故A错误；
B．由于不计绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦，则挂钩相当于动滑轮，两端绳子的拉力大小总是相等，故B错误；
C．设无风时绳子夹角的一半为，绳长为，有风时绳子夹角的一半为，钩子两边细绳与竖直方向夹角相等，则有风时如图所示
根据几何关系可得
又因为
所以
即相比无风时， 在有风的情况下∠AOB更小，故C正确；
D．当在有风的情况下，绳右侧固定端从A点沿杆缓慢向下移动过程中，由上图可知逐渐减小，则两端绳子之间的夹角变小，但是两细绳拉力的合力为恒力，则绳子拉力F逐渐减小，故D错误。
故选C。
5．B
AB．由题意知小球既沿管方向运动，又和管一起向右匀速直线运动，管平放在水平面上，对小球受力分析知，沿管方向小球所受洛伦兹力为恒力，由牛顿第二定律得
解得
即沿管方向小球做匀加速直线运动，水平方向做匀速直线运动，则小球做类平抛运动，故A错误，B正确；
D．洛伦兹力方向总是和速度方向垂直，故洛伦兹力不做功，故D错误；
C．小球最终从上端口飞出，沿管方向的速度满足
水平方向一直匀速直线运动，可知小球动能增加，洛伦兹力不做功，故管壁对小球向右的弹力对小球做正功，小球飞出时速度为
由动能定理得，整个过程对小球管壁的弹力对小球做功为
故C错误。
故选B。
6．C
A．根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示
根据左手定则判断知，此粒子带负电，故A错误；
B．粒子由O运动到A时速度方向改变了60°角，所以粒子轨迹对应的圆心角为
θ=60°
则粒子由O到A运动的时间为
故B错误；
C．根据图中几何关系有：
解得：
根据得：
故C正确；
D．根据圆的对称性可知，离开第一象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为60°，故D错误。
故选C。
7．D
A．粒子做逆时针的匀速圆周运动，根据左手定则可知粒子带正电，A错误；
B．根据
得
从M点射出的粒子的轨迹半径更小，则速率更小，B错误；
CD．根据
粒子运动的周期不变，圆周运动的圆心角越大，运动时间越长，由几何关系可知，弦切角等于圆心角的一半，当弦切角越小时，运动时间越短，如图所示，当弦与bc圆弧边界相切时，弦切角最小，Ob等于R，由几何关系可知，此时圆周运动的圆心角为，则最短时间为
M、N两点具体位置未知，则无法判断从M、N点射出的粒子在磁场中运动的时间的大小关系，C错误，D正确。
故选D。
8．A
粒子可能在两个磁场间做多次的运动。画出可能的粒子轨迹如图所示
分析可知，由于粒子从b点从左侧磁场进入右侧磁场，粒子在ab间做匀速圆周运动的圆弧数量必为偶数个，且根据几何关系可知，圆弧对应的圆心角均为120°，根据几何关系可得粒子运动的半径为
解得
根据洛伦兹力提供向心力可得
联立解得
A．当时，。符合条件，故A正确；
B．当时，。不符合条件，故B错误；
C．当时，。不符合条件，故C错误；
D．当时，。不符合条件，故D错误。
故选A。
【点睛】画出粒子运动的轨迹图，确定粒子可能存在的运动情况及粒子做圆周运动的半径和L的关系，再根据牛顿第二定求出速度的可能值。
9．AB
A．粒子运动轨迹如图所示
根据几何关系可知
解得粒子运动轨道半径为
A正确；
B．由
联立解得粒子进入磁场时的速度为
B正确；
C．由
如图由几何关系知
解得粒子在磁场中运动的时间为
C错误；
D．粒子运动轨迹与y轴交点的纵坐标为
D错误。
故选AB。
10．BD
A．等离子体进入磁场时，由左手定则可知正电荷受到的洛伦兹力向下，会聚集在B板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，会聚集在A板上，故B板相当于电源的正极，A板相当于电源的负极，A错误；
BC．稳定后离子不发生偏转，满足
解得
E=Bdv
电动势E与速率v有关，与面积S无关，即其他条件一定时，v越大，发电机的电动势E越大，B正确，C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律可得
据电阻定律可得
联立解得等离子体的电阻率为
D正确。
故选BD。
11．AD
A．在速度选择器中，电场力和洛伦兹力平衡，有
解得
故A正确；
B．根据带电粒子在磁场中的偏转方向，根据左手定则知，该粒子带正电，则在速度选择器中电场力水平向右，则洛伦兹力水平向左，根据左手定则知，磁场方向垂直纸面向外，故B错误；
CD．进入偏转磁场后，有
解得
知r越小，比荷越大，故C错误，D正确。
故选AD。
12．(1) 上
(2)
(3)或
（1）[1]由多用电表红黑表笔的特点，红黑表笔的电流“红入黑出”，B点接红表笔，A点接黑表笔，按照电路图连接实物图如下
[2] 电表调零时,红黑表笔短接，电流表应达到最大值，需要调节滑动变阻器滑片，使电流表指针满偏，当电流表电流增大时，由欧姆定律可得，电流表两端电压
增大，不变时，电流表两端电压增大。由并联电路特点知，、两端的总电压也等于，通过、的电流
增大时，也增大，电路中总电流
电路总电流增大，由闭合电路电压特点可得，滑动变阻器和电源内阻的总电压
滑动变阻器和电源内阻的总电压减小，又有欧姆定律可得滑动变阻器和电源内阻的总电阻
由以上可知滑动变阻器和电源内阻的总电阻减小，滑动变阻器电阻减小，滑动变阻器滑片向上移动。
（2）由欧姆表电路的特点及闭合电路的欧姆定律得，当红黑表笔短接时
当电流表处于a、b两位置时
将、、带入以上三式解得
（3）由题意可得1、3之间的电阻可为1、2和2、3之间电阻的串联值，所以第一情况：1、2之间接一个电阻，2、3之间接两个电阻串联。
所以第二情况：1、2之间接两个电阻并联，2、3之间接一个电阻。
13．（1）；（2）；（3）
（1）所有的粒子都经过A1ABB1面射出电场，临界状态从BB1边射出，设粒子在电场中运动的时间为t，则有
，
联立解得
（2）所有的粒子都经过A1ABB1面射出磁场，临界状态分别从AA1、BB1边射出，分别设粒子在磁场中偏转半径为和，则有
，
，
解得
，
则磁感应强度大小B0的范围为
（3）设粒子在磁场中偏转的半径为，周期为，粒子从发出到A1ABB1面射出的运动时间为，则有
解得
可得
由
可得
粒子在时间内偏转的示意图如图所示
设偏转角度为，则有
则有
代入数据解得
14．（1）2m/s；（2）0.2m/s；（3）
（1）动能定理
解得
（2）在区域P中，粒子所受的合力
所以粒子在区域P中做匀速圆周运动，粒子穿出第一个区域P时，设与x轴正方向的夹角为，其运动轨迹如图所示。
由题意
洛伦兹力提供向心力
几何关系
代入数据解得
（3）进入第2个区域P时，动能定理
解得
x方向，动量定理
求和
得到
代入数据解得
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