上海市2011-2020年高考物理试卷专项分类汇编之10 —磁场（含答案及解析）

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上海市2011-2020年高考试卷分类汇编之10 —
磁场
（1）磁场的基本概念
1. 2016年上海卷21.形象描述磁场分布的曲线叫做____________,通常___________的大小也叫做磁通量密度。
【答案】磁感线；磁感应强度
【解析】为了形象的描述磁场而假想出来的曲线，曲线上任意一点的切线方向均表示该位置的磁场方向，这样的曲线称为磁感线；磁场的强弱大小用磁感应强度表示，在磁通量中有：，所以磁感应强度也称为磁通密度。
2. 2013年上海卷13．如图，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行。用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图像是
答案：C
解析：通电螺线管外部中间处的磁感应强度最小，所以用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图像是C。
3. 2016年上海卷8.如图，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是
（A）+x方向
（B）-x方向
（C）+y方向
（D）-y方向
【答案】A
【解析】据题意，电子流沿z轴正向流动，电流方向向z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向（沿z轴负方向看），通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向，则选项A正确。
4.2020年上海卷4．如图，在通电螺线管轴线上的a、b、c三点和外侧的d点中，磁感应强度最大的是（ ）
（A）a点 （B）b点
（C）c点 （D）d点
答案：C
解析：通电螺线管的内部轴线中点磁感应强度最大，即c点的磁感应强度最大，C正确。
5.2019年上海学业卷15．圆弧中的电流产生的磁感应强度与其半径成反比，直线电流在其延长线上的磁感应强度为零，则图中a、b两点的磁感应强度的大小关系为：Ba_______Bb， a处磁感应强度的方向为_________。
答案：小于， 垂直纸面向上
解析：由右手定则得知，左图中两个圆弧电流在a点产生的磁场方向相反，a点合磁场为两者之差，右图中两个圆弧电流在b点产生的磁场方向相同，b点合磁场为两者之和，故Ba6.2020年上海卷8．如图，线框abcd与通有恒定电流的长直导线MN共面。线框从位置I按以下四种方式运动，磁通量变化的绝对值最大的是（ ）
（A）平移到位置II
（B）以bc为轴转动到位置II
（C）以MN为轴转动到位置III
（D）平移到以MN为对称轴到位置III
答案：D
解析：通电导线到位置I和位置III的距离相等，到位置II 的距离最大，设位置I和位置II的磁通量分别为Φ1（方向向里）和Φ2（方向向里）；由，知位置I比位置II靠近导线，有Φ1>Φ2；
A.线框从位置I平移到位置II，有△ΦA=Φ1-Φ2，
B. 线框从位置I 以bc为轴转动到位置II，磁通量变为向外，有△ΦB=Φ1+Φ2；
C. 以MN为轴转动到位置III ，磁通量仍向里，△ΦC=0；
D. 平移到以MN为对称轴到位置III，磁通量变为向外，△ΦD=2Φ1，故选项D正确。
（2）安培力
7.2015年上海卷25．如图，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的磁场力为F，若以该磁场力的方向为正，则b受到的磁场力为________。当在a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力为________。
答案：-F；-3F或5F
解析：由牛顿第三定律，b受到a对它的的磁场力为 -F；a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，c在a、b两导线处的磁感应强度大小相等，方向相反，c导线对b导线的作用力是它对a导线作用力的两倍，方向相反，a受到的磁场力大小变为2 F，那么c导线对a导线的作用力可能是F，也可能是-3F，c导线对b导线的作用力可能是-2 F，也可能是6F，故此时b受到的磁场力为-3F或5F。
8. 2014年物理上海卷12.如图，在磁感应强度为B的匀强磁场中，面积为s的矩形刚性导线框abcd可绕过ad边的固定轴OO' 转动，磁场方向与线框平面垂直。在线框中通以电流强度为I的稳恒电流，并使线框与竖直平面成θ角，此时bc边受到相对OO′ 轴的安培力力矩大小为 （ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】根据左手定则，可知通电导线受到的安培力沿竖直方向向上，大小为F＝BILbc，此力到转轴的力臂为Labsinθ；力矩为：M＝FLabsinθ＝ISBsinθ，A项正确。
9.2011年上海卷18．如图，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x正方向的电流I，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度方向和大小可能为
A．z 正向， B．y 正向，
C．z 负向， D．沿悬线向上，
答案：BC
解析：本题考查安培力、左手定则。如图所示为沿着x轴负方向看的示意图，导线受到向下的重力、沿着绳子方向的拉力以及安培力。当磁感应强度方向沿着z轴正向时，由左手定则可得安培力向左，导线不可能平衡，A错；同理当磁感应强度方向沿着z轴负向时，安培力向右，可能平衡，C对；当磁感应强度方向沿着y轴正向时，安培力竖直向上，若大小等于重力，则可使导线平衡，B对；当磁感应强度方向沿悬线向上时，安培力垂直悬线向下，不可能使导线平衡，D错。
10.2017年上海市学业水平考试11．如图，一导体棒ab静止在U型铁芯的两臂之间。电键闭合后导体棒受到的安培力方向（ ）
（A）向上 （B）向下
（C）向左 （D）向右
答案：D
11.2019年上海学业卷11．如图，在薄金属圆简表面上通以与其轴线平行、分布均匀的恒定电流时，该圆筒的形变趋势为( ?)
（A）沿轴线上下压缩 （B）?沿轴线上下拉伸
（C）沿半径向内收缩 （D）?沿半径向外膨胀
答案：?C
解析：根据同向的平行电流相互吸引，反向的平行电流相互排斥，所以通以同向的平行电流后，电流间相互吸引，整个圆筒有沿半径方向向内收缩的趋势，选项C正确；ABD错误。
12. 2012年物理上海卷32．（13分）载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r，式中常量k>0，I为电流强度，r为距导线的距离。在水平长直导线MN正下方，矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流，被两根等长的轻质绝缘细线静止地悬挂，如图所示。开始时MN内不通电流，此时两细线内的张力均为T0。当MN通以强度为I1的电流时，两细线内的张力均减小为T1：当MN内的电流强度变为I2时，两细线的张力均大于T0。
（1）分别指出强度为I1、I2的电流的方向；
（2）求MN分别通以强度为I1和I2电流时，线框受到的安培力F1与F2大小之比；
（3）当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂，在此瞬间线圈的加速度大小为a，求I3。
解析：
（1）I1方向向左，I2方向向右，
（2）当MN中通以电流I时，线圈所受安培力大小为F＝kIiL（－），
式中r1、r2分别为ab、cd与MN的间距，i为线圈中的电流，L为ab、cd的长度。
F1:F2＝I1:I2，
（3）设MN中电流强度为I3，线框所受安培力为F3，由题设条件可得：
2T0＝G
2T1＋F1＝G，
F3＋G＝G/ga，
， 得
（3）电磁波
13.2013年上海卷1．电磁波与机械波具有的共同性质是
A．都是横波 B．都能传输能量
C．都能在真空中传播 D．都具有恒定的波速
答案：B
解析：电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量，选项B正确。
14. 2014年物理上海卷1.下列电磁波中，波长最长的是 （ ）
A．无线电波 B．红外线 C．紫外线 D．射线
【答案】A
【解析】题中电磁波按照波长由长到短的顺序，依次是：无线电波、红外线、紫外线、γ射线，故选A。
15.2015年上海卷1．X射线 （ B ）
（A）不是电磁波 （B）具有反射和折射的特性
（C）只能在介质中传播 （D）不能发生干涉和衍射
解析：X射线是波长极短的电磁波，故A错误；电磁波具有反射和折射的特性，B正确；X射线（电磁波）可以在真空中传播，故C错误；X射线（电磁波）能发生干涉和衍射，故D正确。
16.2016年上海卷3.各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是
（A）γ射线、紫外线、可见光、红外线
（B）γ射线、红外线、紫外线、可见光
（C）紫外线、可见光、红外线、γ射线
（D）红外线、可见光、紫外线、γ射线
【答案】A
【解析】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、γ射线，所以选项A正确。
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