高考物理三年真题专项汇编卷（2018-2020） 考点九 ：磁场 Word版含答案

高考物理三年真题专项汇编卷（2018-2020）
考点九 ：磁场
（2019北京卷，4）
1.如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场。一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出。下列说法正确的是（ ）

A. 粒子带正电
B. 粒子在b点速率大于在a点速率
C. 若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出
D. 若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短
（2018北京卷，6）
2.某空间存在匀强磁场和匀强电场。一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后,做匀速直线运动;若仅撤除电场,则该粒子做匀速圆周运动,下列因素与完成上述两类运动无关的是( )
A.磁场和电场的方向 B.磁场和电场的强弱 C.粒子的电性和电荷量 D.粒子入射时的速度
（2020天津卷，7）（多选）
3.如图所示，在平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角。粒子经过磁场偏转后在N点（图中未画出）垂直穿过x轴。已知，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则（ ）
A.粒子带负电荷 B.粒子速度大小为
C.粒子在磁场中运动的轨道半径为a D.N与O点相距
（2020新高考Ι卷，12）（多选）
4.如图所示，平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场，图中虚线方格为等大正方形。一位于平面内的刚性导体框在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动（不发生转动）。从图示位置开始计时，4 s末边刚好进入磁场。在此过程中，导体框内感应电流的大小为边所受安培力的大小为，二者与时间t的关系图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
（2020江苏卷，3）
5.如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反.金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（ ）
A.同时增大减小 B.同时减小增大
C.同时以相同的变化率增大和 D.同时以相同的变化率减小和
（2020全国Ⅰ卷，5）
6.一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，其边界如图中虚线所示，为半圆，与直径共线，间的距离等于半圆的半径。一束质量均为m、带电荷量均为的粒子，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和粒子重力。在磁场中运动时间最短的粒子的运动时间为( )
A. B. C. D.
（2020全国Ⅱ卷，4）
7.CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测.图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示.图（b）中之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）,将电子束打到靶上的点记为P点.则( )
A．M处的电势高于N处的电势
B．增大之间的加速电压可使P点左移
C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移
（2020全国Ⅲ卷，5）
8.真空中有一匀强磁场,磁场边界为两个半径分别为a和的同轴圆柱面,磁场的方向与圆柱轴线平行,其横截面如图所示.一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场.已知电子质量m,电荷量为e,忽略重力.为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内,磁场的磁感应强度最小为( )
A. B. C. D.
（2019全国Ⅰ卷，7）多选
9.空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图（a）所示：磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在t=0到的时间间隔内( )
A．圆环所受安培力的方向始终不变
B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
C．圆环中的感应电流大小为
D．圆环中的感应电动势大小为
（2019全国Ⅱ卷，4）
10.如图，边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面（abcd所在平面）向外。ab边中点有一电子发源O，可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为k。则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为( )
A．， B．，
C．， D．，
（2019全国Ⅲ卷，5）
11.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． B． C． D．
（2018全国Ⅱ卷，7）（多选）
12.如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线,中的电流方向向左, 中的电流方向向上; 的正上方有a、b两点,它们相对于对称。整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为,方向垂直于纸面向外,已知a、b两点的磁感应强度大小分别为 和,方向也垂直于纸面向外,则(?? )
A.流经的电流在b点产生的磁感应强度大小为
B.流经的电流在a点产生的磁感应强度大小为
C.流经的电流在b点产生的磁感应强度大小为
D.流经的电流在a点产生的磁感应强度大小为
答案以及解析
1.答案：C
解析：由左手定则确粒子的电性，由洛伦兹力的特点确定粒子在b、a两点的速率，根据确定粒子运动半径和运动时间。
由题可知，粒子向下偏转，根据左手定则，所以粒子应带负电，故A错误；由于洛伦兹力不做功，所以粒子动能不变，即粒子在b点速率与a点速率相等，故B错误；若仅减小磁感应强度，由公式得：，所以磁感应强度减小，半径增大，所以粒子有可能从b点右侧射出，故C正确，若仅减小入射速率，粒子运动半径减小，在磁场中运动的偏转角增大，则粒子在磁场中运动时间一定变长，故D错误。
2.答案：C
解析：在匀强磁场和匀强电场的叠加区域内,一个带电粒子射入后做匀速直线运动,则它受的洛伦兹力和电场力大小相等、方向相反,即,故,因此粒子的运动,与粒子的电性和电量均无关,故选项C正确。
3.答案：AD
解析：由左手定则可知，带电粒子带负电荷，A正确；做出粒子的轨迹示意图，如图所示，假设轨迹的圆心为，则由几何关系得粒子的轨道半径为，则由得，BC错误；由以上分析可知，，D正确。
4.答案：BC
解析：第1 s内，边切割磁感线，由可知，感应电动势不变，导体框总电阻一定，故感应电流一定，由安培力可知边所受安培力与边进入磁场的长度成正比；第2 s内，导体框切割磁感线的有效长度均匀增大，感应电动势均匀增大，感应电流均匀增大；第3~4 s内，导体框在第二象限内切割磁感线的有效长度保持不变，在第一象限内切割磁感线的有效长度不断增大，但两象限磁场方向相反，导体框的两部分感应电动势方向相反，所以第2 s末感应电动势达到最大，之后便不断减小，第3 s末与第1 s末，导体框切割磁感线的有效长度相同，可知第3 s末与第1 s末线框中产生的感应电流大小相等，A项错误，B项正确；但第3 s末边进入磁场的长度是第1 s末的3倍，即边所受安培力在第3 s末的大小等于第1 s末所受安培力大小的3倍，C项正确，D项错误。
5.答案：B
解析：当同时增大减小时，通过金属圆环的总磁通量增加，且方向垂直纸面向里，根据楞次定律知，感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外，根据右手螺旋定则知，此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流，A项错误；同理当同时减小增大时，金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，B项正确；当同时以相同的变化率增大或减小和时，金属圆环中的总磁通量没有变化，仍然为0，金属圆环中无感应电流产生，C、D项均错误。
6.答案：B
解析：根据洛伦兹力公式和向心力公式可得，粒子在磁场中运动的周期，作出粒子运动轨迹如图所示，粒子在磁场中运动的时间为，由几何知识可知β的最大值为，所以粒子在磁场中运动的最短时间为，选项B正确。
7.答案：D
解析：本题结合CT扫描机考查带电粒子的加速、偏转问题.电子束在之间需要加速,故N处的电势高于M处的电势,A错误;若增大之间的加速电压,会使得电子获得的速度变大,电子在磁场中偏转,洛伦兹力提供向心力,有,可得电子的偏转轨迹半径,则电子在磁场中运动轨迹的半径变大,电子出磁场时偏转角减小,P点向右移,B错误;电子进入磁场中向下偏转,由左手定则可知,偏转磁场的方向垂直于纸面向里,故C错误;根据可知，偏转磁场的磁感应强度越大,电子的运动轨迹半径越小,在偏转磁场中偏转越明显,P点向左移,故D正确.
8.答案：C
解析：本题考查电子在有界磁场中的运动.设电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r,根据洛伦兹力提供向心力有,可得,要求磁场的磁感应强度最小，即圆周运动的半径最大,如图所示,圆周运动的半径最大时,轨迹圆与外圆相切,根据两圆内切可知,边界圆圆心O、轨迹圆圆心A与切点D在一条直线上,根据几何关系可得,解得,则磁感应强度的最小值,故C正确，A、B、D错误.
9.答案：BC
解析：AB、根据B-t图象，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针，但在t0时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向的方向在时刻发生变化，则A错误，B正确；
CD、由闭合电路欧姆定律得：，又根据法拉第电磁感应定律得：，又根据电阻定律得：，联立得：，则C正确，D错误。
故本题选BC。
10.答案：B
解析：a点射出粒子半径，得：，
d点射出粒子半径为 ，
故，故B选项符合题意
11.答案：B
解析：在第二象限中,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由于粒子垂直于x轴射入第二象限,又垂直于y轴进入第一象限,如图所示,粒子在第二象限磁场中经过圆周,原点O即为圆心,设粒子的入射速度为v,则有,解得粒子运动的轨迹半径.由于第一象限内的匀强磁场的磁感应强度为,则粒子运动的轨迹半径,圆心一定在y轴上,画出粒子的运动轨迹,如图所示.根据几何知识可知，解得.因为粒子在磁场中运动周期,所以粒子在磁场中运动的总时间为,选项B正确.
12.答案：AC
解析：试题分析:先利用右手定则判断通电导线各自产生的磁场强度,然后在利用矢量叠加的方式求解各个导体棒产生的磁场强度。L1在ab两点产生的磁场强度大小相等设为B1,方向都垂直于纸面向里,而L2在a点产生的磁场强度设为B2,方向向里,在b点产生的磁场强度也为B2,方向向外,规定向外为正,根据矢量叠加原理可知?可解得: 故AC正确;故选AC