专题17 磁场（解析版）2020年全国百所名校最新高考物理模拟试题全解汇编

2020 年全国百所名校最新高考模拟试题全解汇编 磁场 1、（2020·湖北省黄冈市高三八模一）如图所示，粗细均匀的正方形金属线框abcd 用轻质导线悬吊，线框一 半处在匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，给导线通以如图的恒定电流，静止时每根导线的拉力为 F。保持 电流不变，将金属线框向下平移刚好完全进入磁场中，静止时每根导线的拉力为 2F。ab 边始终保持水平， 导线始终竖直，则金属框的重力为( ) A． B． C．F D． 【答案】D 【解析】 线框有一半在磁场中时，对整体根据平衡条件得到： 当线框全部在磁场中时，根据并联电路特点可知 ab 边和 cd 边电流之比为 ，则根据平衡条件可知： 求得： A.由以上分析可知线框的重力为 ，故选项 A 错误； 1 2 F 2 3 F 4 3 F 2F G F= + 安 1:3 4 4F G F= + 安 4 3G F= 4 3 FB.由以上分析可知线框的重力为 ，故选项 B 错误； C.由以上分析可知线框的重力为 ，故选项 C 错误； D.由以上分析可知线框的重力为 ，故选项 D 正确。 2、（2020·江苏省扬州市高三下学期 3 月第二次检测）某同学用铁钉与漆包线绕制成电磁铁，当接通电路后， 放在其正上方的小磁针 N 极指向左侧，如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 导线 A 端接电池负极 B. 小磁针所在位置的磁场方向水平向左 C. 小磁针所在位置的磁场方向垂直纸面向外 D. 若小磁针放在电磁铁左侧，小磁针 N 极仍指向左侧 【答案】B 【解析】 AB．当接通电路后，放在其上方的小磁针 N 极立即转向左侧，所以小磁针处的磁场的方向向左，说明通电 螺线管产生的磁场的方向向右，铁钉右端为电磁铁的 N 极。所以螺旋管漆包线内电流由 A 流向 B，导线 A 端接电池正极，选项 A 错误，B 正确； CD．根据安培定则可知，若小磁针放在电磁铁正下方，该处的磁场方向同样向左，则电路接通后小磁针 N 极会向左偏，若小磁针放在电磁铁左侧，则电路接通后小磁针 N 极向右偏，选项 CD 错误。 故选 B。 4 3 F 4 3 F 4 3 F3、（2020·普通高等学校全国统一考试内参模拟一全国 III 卷）如图所示，金属棒MN 两端由等长的轻质绝缘 细线水平悬挂，处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中，棒中通有由 M 到 N 的恒定电流 I，细线的拉力不为 零，两细线竖直．现将匀强磁场磁感应强度 B 大小保持不变，方向缓慢地转过 90°变为竖直向下，在这个过 程中(　　) A. 细线向纸面内偏转，其中的拉力一直增大 B. 细线向纸面外偏转，其中的拉力一直增大 C. 细线向纸面内偏转，其中的拉力先增大后减小 D. 细线向纸面外偏转，其中的拉力先增大后减小 【答案】A 【解析】 开始时，金属棒的重力和安培力大小相等．当磁场方向由垂直纸面向里缓慢地转过 90°变为竖直向下，知安 培力的大小 FA=BIL 不变，方向由竖直向上向里变为垂直纸面向里．根据共点力平衡知，细线向纸面内偏转， 因为金属棒受重力、拉力和安培力平衡，重力和安培力的合力于拉力大小等值方向，重力和安培力的大小 不变，之间的夹角由 180°变为 90°，知两个力的合力一直增大，所以拉力一直增大，故 A 正确，BCD 错 误． 4、（2020·江苏省扬州市高三下学期 3 月第一次检测）如图，通电导线MN 与单匝矩形线圈 abcd 共面，位置 靠近 ab 且相互绝缘。当 MN 中电流突然减小时，线圈产生的感应电流 I，线圈所受安培力的合力为 F，则 I 和 F 的方向为（　　）A. I 顺时针，F 向左 B. I 顺时针，F 向右 C. I 逆时针，F 向左 D. I 逆时针，F 向右 【答案】B 【解析】 金属线框 abcd 放在导线 MN 上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框 abcd 左右两侧磁场方 向相反，线框左侧的磁通量小于线框右侧的磁通量，磁通量存在抵消的情况。若 MN 中电流突然减小时， 穿过线框的磁通量将减小。根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，则线框 abcd 感应电 流方向为顺时针；再由左手定则可知，左边受到的安培力水平向右，而右边的安培力方向也水平向右，故 安培力的合力向右。 A．I 顺时针，F 向左，与结论不相符，选项 A 错误； B．I 顺时针，F 向右，与结论相符，选项 B 正确； C．I 逆时针，F 向左，与结论不相符，选项 C 错误； D．I 逆时针，F 向右，与结论不相符，选项 D 错误； 故选 B。 5、（2020·湘赣皖长郡中学等十五校高三下学期第一次考试）如图所示，三根完全相同的通电直导线 a、b、c 平行固定，三根导线截面的连线构成一等边三角形，O 点为三角形的中心，整个空间有磁感应强度大小为 B、方向平行于等边三角形所在平面且垂直 bc 边指向 a 的匀强磁场。现在三根导线中通以方向均向里的电 流，其中 Ib=Ic=I。已知通电长直导线在某点产生的磁感应强度的大小跟电流成正比，导线 b 在 O 点产生的 磁感应强度大小为 B。则下列说法正确的是（　　） A. 若 O 点的磁感应强度平行 ac 边，则 Ia=（1＋ ）I3 3B. 若 O 点的磁感应强度平行 ab 边，则 Ia=（1＋ ）I C. 若 O 点的磁感应强度垂直 ac 边，则 Ia=（ －1）I D. 若 O 点的磁感应强度垂直 ab 边，则 Ia=（ －1）I 【答案】A 【解析】 三条直导线在 O 点的磁场方向如图；其中 Bc 和 Bb 的合场强水平向右大小为 Bbc=B；方向水平向右。 A．若 O 点的磁感应强度平行 ac 边，则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在垂直于 ac 方向的合磁场为零， 即 其中 Bc=B=kI，解得 Ia=（1＋ ）I 选项 A 正确； B．若 O 点的磁感应强度平行 ab 边，则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在垂直于 ab 方向的合磁场为零， 即 其中 Bb=B=kI，解得 3 3 3 3 sin30 cos30 cos30 0c aB B B+ − =   3 3 sin30 cos30 sin30 0b aB B B− + =  Ia=（ -1）I 选项 B 错误； C．若 O 点的磁感应强度垂直 ac 边，则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在平行于 ac 方向的合磁场为零， 即 表达式无解，则 O 点的磁感应强度的方向不可能垂直 ac 边，选项 C 错误； D．若 O 点的磁感应强度垂直 ab 边，则三条通电导线产生的磁场和匀强磁场在平行于 ab 方向的合磁场为 零，即 其中 Bc=B=kI，解得 Ia=（ +1）I 选项 D 错误。 故选 A。 6、（2020·河北省邯郸市高三下学期空中课堂检测）如图所示，PQ 和 MN 为水平平行放置的金属导轨，相 距 L＝1m。PM 间接有一个电动势为 E＝6V，r=1Ω 的电源和一只滑动变阻器，导体棒 ab 跨放在导轨上并与 导轨接触良好，棒的质量为 m＝0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量 M＝0.4kg。棒与 导轨的动摩擦因数为 ＝0.5（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g 取 10m/s。匀强 磁场的磁感应强度 B＝2T，方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是 （　　） 3 cos30 sin30 - sin30 0a bcB B B+ =   cos30 cos60 cos60 0bc aB B B+ − =   3 µA. 2.5Ω B. 2Ω C. 1.5Ω D. 1Ω 【答案】D 【解析】 对棒受力分析可知，受绳的拉力和安培力 ， 当最大静摩擦力向左时有 解得 当最大静摩擦力向右时有 解得 则滑动变阻器连入电路的阻值范围 故滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是 D。 故选 D。 7、（2020·河南省开封市高三下学期 3 月模拟）如图所示，xOy 坐标系中，在 y 轴右侧有一平行于 y 轴的边 T Mg= BELF BIL R r = = +安 1 BEL mg MgR r + =+ µ 1 3R = Ω 2 BEL mg MgR r µ= ++ 2 1.4R = Ω 1.4 3RΩ ≤ ≤ Ω界 PQ，PQ 左侧和右侧存在磁感应强度大小分别为 B 与 的匀强磁场，磁场方向均垂直于 xOy 平面向里．y 轴上有一点 A 与原点 O 的距离为 l．电荷量为 q、质量为 m 的带正电粒子，以某一速度从坐标原点 O 处沿 x 轴正方向射出，经过的时间为 时恰好到达 A 点，不计粒子的重力作用． （1）粒子在左右磁场中圆周运动半径大小之比 ； （2）求边界 PQ 与 y 轴的距离 d 和粒子从 O 点射出的速度大小 v0； （3）若相同的粒子以更大的速度从原点 O 处沿 x 轴正方向射出，为使粒子能经过 A 点，粒子的速度大小应 为多大？ 【答案】(1) (2) ， (3) 或 【解析】 （1）带电粒子在两侧磁场均做圆周运动，均有： 解得： （2）由 得： 粒子经过实践 t 恰好到达 A 点，其轨迹如图 2 B 4π 3 mt qB = 1 2:r r 1: 2 3 6d l= 0 3 qBlv m = 3 qBlv m = 21 12 qBlv m = 2 2 0 0 0 0 1 22 mv mvBqv B qvr r = =， 1 2: 1: 2r r = 2 mT qB π= 2 12T T=设 OM 段圆弧对应圆心角为 ，则： 解得： 为等边三角形，由几何关系可得： ， 解得： ， 由 得： （2）速度更大的粒子，必从 y 轴高点处转向下方时经过 A 点，一个周期图像如图 粒子在一个周期内沿 y 轴方向的位移为： ，其中：r2=2r1 即： ，其中 经过 A 点的条件是： ，n=1,2,3,… 且： 得： ，n=1,2,3,… 因： ，故 n 只能取 1 或 2，故粒子的速度大小为： 或 （ ，n=1,2） θ 1 2 2 2 4 2 2 3 mT T qB θ π θ π π π −+ = 060θ = 1 2 3O O O∆ 13l r= 1 sind r θ= 3 6d l= 1 3 lr = 2 0 0 1 vqv B m r = 0 3 qBlv m = 1 2 1 12 2( )sin 2y r r r rα= + − − 12 siny r α= 1 cos d r α = ny l= 2 1 vqvB m r = 2 1 1 2 3 qBlv m n = + 0v v> 3 qBlv m = 21 12 qBlv m = 2 1 1 2 3 qBlv m n = +