2023新課標(biāo)版物理高考第二輪復(fù)習(xí)

專(zhuān)題十磁場(chǎng)

一、選擇題

1.物理科技1（2022遼寧大連二模）質(zhì)譜儀又稱(chēng)質(zhì)譜計(jì),是分離和檢測(cè)不同同位素的儀器。某質(zhì)譜儀的原

理圖如圖所示，速度選擇器中勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bi,偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

（勻強(qiáng)磁場(chǎng)）的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2eSI中心處每隔At時(shí)間放出一個(gè)初速度為零、電荷量為q的同種

粒子,粒子經(jīng)Si、S2間的加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入速度選擇器，恰好能勻速通過(guò)速度選擇器進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)做

半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。粒子重力不計(jì)，空氣阻力不計(jì)。以下說(shuō)法正確的是（）

A.粒子的質(zhì)量為嘴建

2E

B.Si、S2間的電壓為禁

乙tf1

C.S1、S2間的電壓為裝

D.粒子流在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的等效電流為上

TTD]K

答案B粒子在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有qE=qvBi,可得粒子速度v=高，粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中做

勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得qvB2=m。,解得m=%誓，故A錯(cuò)誤;粒子在加速電場(chǎng)中加速,由動(dòng)能

Kb

定理得qU=；mv，解得U=^，故B正確,C錯(cuò)誤;粒子在偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的每個(gè)截面每隔At時(shí)間

經(jīng)過(guò)的電荷量為q,形成的等效電流為上故D錯(cuò)誤。

2.物理科技1（2022江蘇連云港二模）利用霍爾元件可以制作位移傳感器。如圖甲所示，將霍爾元件置于

兩塊磁性強(qiáng)弱相同、同名磁極相對(duì)放置的磁體間隙中,以中間位置為坐標(biāo)原點(diǎn)建立如圖乙所示空間坐標(biāo)

系。當(dāng)物體沿X軸方向移動(dòng)時(shí)，霍爾元件將產(chǎn)生不同的霍爾電壓U。已知在小范圍內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的

大小與x成正比。電流I沿+z方向且保持不變。下列說(shuō)法正確的是（）

乙

A.電流I越小，霍爾電壓U越大

B.位移傳感器無(wú)法確定位移的方向

C.位移傳感器的刻度線是均勻的

D.當(dāng)霍爾元件處于x>0的位置時(shí),上表面電勢(shì)高

答案C根據(jù)題意得qvB=qWl=nqSv,解得U=懸電流I越小，霍爾電壓U越小,A錯(cuò)誤根據(jù)題意

B=kx,解得U=槊x,電壓與位移成正比，位移傳感器的刻度線是均勻的,C正確;若載流子所帶電荷的正負(fù)

確定，根據(jù)左手定則,可以確定上表面電勢(shì)的高低，故位移傳感器可以確定位移的方向,B錯(cuò)誤;載流子所帶

電荷的正負(fù)未知，當(dāng)霍爾元件處于x>0的位置時(shí),如果載流子帶正電荷，則正電荷在洛倫茲力作用下向上

偏轉(zhuǎn)，上表面電勢(shì)高,如果載流子帶負(fù)電荷，負(fù)電荷在洛倫茲力作用下也是向上偏轉(zhuǎn)，則下表面電勢(shì)高，因此

無(wú)法確定上表面電勢(shì)高低,D錯(cuò)誤。

3.物理探索|（2022遼寧沈陽(yáng)模擬）（多選）將長(zhǎng)方體金屬導(dǎo)體板水平放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)垂直前后側(cè)面向

里穿過(guò)，當(dāng)左右側(cè)面接入電路、通入電流時(shí)，在導(dǎo)體板的上下兩表面間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，此現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效

應(yīng),上下兩表面間的電壓稱(chēng)為霍爾電壓UH.某同學(xué)利用霍爾效應(yīng)的原理設(shè)計(jì)一個(gè)電路自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，部

分電路如圖所示。閉合電路開(kāi)關(guān)，通入電流時(shí)，若上表面電勢(shì)低于下表面電勢(shì),顯示器會(huì)提示"電流方向

錯(cuò)誤"，同時(shí)控制器將斷開(kāi)電路開(kāi)關(guān)。若通入了正確方向的電流，當(dāng)UH<Uo時(shí)顯示器顯示“正常"，開(kāi)關(guān)

保持接通;當(dāng)UH>Uo時(shí)顯示器會(huì)提示“電流過(guò)大"，同時(shí)控制器也將斷開(kāi)電路開(kāi)關(guān)。則通入“正?！彪?/p>

流時(shí)（）

A.電流方向向左

B.導(dǎo)體板上表面因得到正電荷而帶正電

C.通入導(dǎo)體板的電流大小變?yōu)樵瓉?lái)的一半時(shí),UH也變?yōu)樵瓉?lái)的一半

D.換用上下表面間距較大的同種金屬長(zhǎng)方體導(dǎo)體板，上下表面間電勢(shì)差UH變大

答案AC金屬導(dǎo)體板中能自由運(yùn)動(dòng)的粒子是電子,當(dāng)通入"正?！彪娏鲿r(shí)產(chǎn)生的霍爾效應(yīng)使導(dǎo)體板

上表面電勢(shì)高于下表面電勢(shì)，說(shuō)明電子受到的洛倫茲力方向向下，根據(jù)左手定則可判斷出電子向右定向

移動(dòng)，所以"正常"電流方向向左，故A正確;金屬導(dǎo)體中正電荷不移動(dòng)，通入"正常"電流時(shí)上表面因失

去電子而帶正電，故錯(cuò)誤;穩(wěn)定時(shí)電子勻速經(jīng)過(guò)，有可得是上下表面間的距離,

Bq^=qvB,UH=Bdv,dv

是電子定向移動(dòng)的速率，根據(jù)電流的微觀表達(dá)式I=neSv可得v=^，則UH=^,通入導(dǎo)體板的電流I大

小變?yōu)樵瓉?lái)的一半時(shí),UH也變?yōu)樵瓉?lái)的一半，故C正確;設(shè)導(dǎo)體板前后側(cè)面間的距離為I,則S=dl,所以

UH=K，說(shuō)明UH與上下表面間的距離d無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。

4.（2022山東濰坊一模,7）如圖所示,正六邊形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶正電粒子以速

度vi從a點(diǎn)沿ad方向射入磁場(chǎng)，從c點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng);若該粒子以速度V2從a點(diǎn)沿ae方向射入磁場(chǎng)，則從

點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)。不計(jì)粒子重力戶(hù)的值為（）

d吸

b

/XXXX\

Z<XXXXx\

\xXXx/

A.V3B.年C.4D暫

答案c帶正電粒子以速度VI從a點(diǎn)沿ad方向射入磁場(chǎng)，從c點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，設(shè)六邊形的邊長(zhǎng)為L(zhǎng),則由

幾何關(guān)系得Ri=bL;若該粒子以速度V2從a點(diǎn)沿ae方向射入磁場(chǎng)，則從d點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng),則由幾何關(guān)系

得R2=2L,由洛倫茲力提供向心力得Bqv=m?則R噬，故速度之比即半徑之比馬卷#，故選Co

5.（2022山東聊城一模,9）侈選）如圖所示勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，上端開(kāi)口、下端封閉的玻璃管豎

直放置，玻璃管內(nèi)壁光滑，管底有一帶正電的小球（未畫(huà)出）,在外力作用下，玻璃管垂直進(jìn)入磁場(chǎng)并保持速

度不變，小球最終從上端管口飛出。從進(jìn)入磁場(chǎng)到小球飛出玻璃管的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

II：xXX

XX

:xx?x

：xXX

O:xxx

A.洛倫茲力對(duì)小球做正功

B.小球的機(jī)械能增加

C.小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條拋物線

D.小球在玻璃管中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與玻璃管速度無(wú)關(guān)

答案BC洛倫茲力的方向與速度方向垂直，永遠(yuǎn)不做功，故A錯(cuò)誤;設(shè)小球豎直分速度為Vy、水平分

速度為V,小球受力如圖所示，玻璃管對(duì)帶電小球的彈力水平向右,小球的速度方向斜向右上方，彈力對(duì)小

球做正功，小球的機(jī)械能增加，故B正確;小球隨玻璃管在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，小球在豎直方向所受

的洛倫茲力Fi=qvB是恒力，在豎直方向，由牛頓第二定律得qvB-mg=ma,解得小球的加速度大小

a=^-g,小球的加速度不隨時(shí)間變化，恒定不變,小球在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，合運(yùn)動(dòng)為勻變速曲

線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡是一條拋物線，故C正確;小球在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)h=gat，可知

1=舊=則小球在玻璃管中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與玻璃管速度有關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

qvB

1

嗎8—^一叫

mg

6.物理科技|（2022廣東佛山二模,10）（多選）據(jù)報(bào)道，我國(guó)空間站安裝了現(xiàn)代最先進(jìn)的霍爾推進(jìn)器用以空

間站的軌道維持。如圖乙，在很窄的圓環(huán)空間內(nèi)有沿半徑向外的磁場(chǎng)1■，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可近似認(rèn)為

處處相等;垂直圓環(huán)平面同時(shí)加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)2和勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中沒(méi)畫(huà)出），磁場(chǎng)1與磁場(chǎng)2的磁感應(yīng)強(qiáng)度

大小相等，已知電子電荷量為e,質(zhì)量為m,若電子恰好可以在圓環(huán)內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较蜃霭霃綖镽、速率為

v的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則以下說(shuō)法正確的是（）

A.電場(chǎng)方向垂直環(huán)平面向外

B.電子運(yùn)動(dòng)周期為呼

C.垂直環(huán)平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為胃

eK

2

D.電場(chǎng)強(qiáng)度大小為貴

答案BCD根據(jù)左手定則可知電子在圓環(huán)內(nèi)受到磁場(chǎng)1的洛倫茲力垂直環(huán)平面向里，電場(chǎng)力與該洛

倫茲力平衡，電場(chǎng)力應(yīng)垂直環(huán)平面向外，由于電子帶負(fù)電，故電場(chǎng)方向垂直環(huán)平面向里,A錯(cuò)誤;電子在圓環(huán)

內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较蜃霭霃綖镽、速率為v的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電子運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)=等,B正確;電子在圓環(huán)

內(nèi)受到磁場(chǎng)2的洛倫茲力提供電子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，則有evB=m。,解得B=g,C正確;電子在垂直

環(huán)平面方向受力平衡，則有eE=evB,解得E=里,D正確。

7.自然現(xiàn)象1（2022廣東深圳二模,8）侈選）如圖為地球赤道剖面圖，地球半徑為R,把地面上高度為g區(qū)域

內(nèi)的地磁場(chǎng)視為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于剖面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子以速度v正對(duì)地心射入該磁

場(chǎng)區(qū)域，軌跡恰好與地面相切。則（）

A.粒子帶正電荷

B.軌跡半徑為噂

C.粒子的比荷為看

D.若粒子速度減小，在該磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間增大

答案BD由左手定則知，粒子帶負(fù)電,A錯(cuò)誤;由幾何關(guān)系知□+,+?2=（R+r）2,解得r=^（B正確;根

據(jù)qvB=m9,解得2=意,C錯(cuò)誤;若粒子速度減小，則運(yùn)動(dòng)半徑減小，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角變大,粒子的

周期丁=筆不變，則由t=5T知，在該磁場(chǎng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變大,D正確。

qBZTT

8.（2022臨澧一中開(kāi)學(xué)考,5）磁單極子是物理學(xué)家設(shè)想的一種僅帶有單一磁極（N極或S極）的粒子，它們

的磁感線分布類(lèi)似于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布，目前科學(xué)家還沒(méi)有證實(shí)磁單極子的存在。若自然界中存在磁

單極子，以其為球心畫(huà)出兩個(gè)球面1和2,如圖所示,a點(diǎn)位于球面1上,b點(diǎn)位于球面2上,則下列說(shuō)法正

確的是（）

A.a點(diǎn)比b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大

B.a點(diǎn)比b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度小

C.球面1比球面2的磁通量大

D.球面1比球面2的磁通量小

答案A由于磁單極子的磁感線分布類(lèi)似于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布，磁感線越密集的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越

大,A正確,B錯(cuò)誤;由于磁感線都是發(fā)散射線,中間沒(méi)有斷開(kāi)，穿過(guò)兩個(gè)面的磁感線的條數(shù)相等，因此兩個(gè)面

的磁通量相等,C、D錯(cuò)誤。

9.（2022長(zhǎng)沙長(zhǎng)郡中學(xué)月考六⑼侈選）自行車(chē)速度計(jì)可以利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車(chē)的運(yùn)動(dòng)速率。

如圖甲所示，一塊磁鐵安裝在前輪上,輪子每轉(zhuǎn)一圈，磁鐵就靠近傳感器一次,傳感器就會(huì)輸出一個(gè)脈沖電

壓。如圖乙所示，電源輸出電壓為Ui,當(dāng)磁場(chǎng)靠近霍爾元件時(shí)，在導(dǎo)體前后表面間出現(xiàn)電勢(shì)差6（前表面

的電勢(shì)低于后表面的電勢(shì)）。下列說(shuō)法中正確的是（）

、連接到速度計(jì)

霍爾傳感器、工^自行車(chē)前叉

冷

磁鐵

圖甲

磁場(chǎng)4

U.

圖乙

A.圖乙中霍爾元件的載流子帶正電

B.已知自行車(chē)車(chē)輪的半徑,再根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，即獲得車(chē)速大小

C.若傳感器的電源輸出電壓5變大，則霍爾電壓6變大

D.自行車(chē)的車(chē)速越大，則霍爾電壓5越大

答案BC霍爾元件的電流I是由負(fù)電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，可求

得車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期，從而求得車(chē)輪的角速度，最后由線速度公式v=r3,結(jié)合車(chē)輪半徑，即可求解車(chē)輪的速度

大小，選項(xiàng)B正確;根據(jù)qvB=q今得U2=vdB油電流的微觀表達(dá)式I=nqSv,v=^，解得5=緇霍爾電

壓6與車(chē)速大小無(wú)關(guān)選項(xiàng)D錯(cuò)誤油公式6=能，若傳感器的電源輸出電壓5變大，那么電流I變大，

則霍爾電壓6將變大，選項(xiàng)C正確。

10.（2020塘沽一中期末）如圖所示為一種質(zhì)譜儀的示意圖，該質(zhì)譜儀由速度選擇器、靜電分析器和磁分

析器組成。若速度選擇器中電場(chǎng)強(qiáng)度大小為Ei,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為Bi,方向垂直紙面向里,靜電分析器通

道中心線為:圓弧，圓弧的半徑（OP）為R,通道內(nèi)有均勻輻射的電場(chǎng)，在中心線處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,磁分

析器中有范圍足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶電粒子以速度

v沿直線經(jīng)過(guò)速度選擇器后沿中心線通過(guò)靜電分析器，由P點(diǎn)垂直邊界進(jìn)入磁分析器，最終打到膠片上

的Q點(diǎn)，不計(jì)粒子重力。下列說(shuō)法正確的是（）

A.速度選擇器的極板Pi的電勢(shì)比極板P2的電勢(shì)低

B.粒子的速度

Ei

c.粒子的比荷為嘉

ERDi

D.P、Q兩點(diǎn)間的距離為理

DJD

答案c根據(jù)圖可知,粒子在磁分析器內(nèi)向左偏轉(zhuǎn)，則粒子受到的洛倫茲力的方向向左,由左手定則可

知，該粒子帶正電;粒子在速度選擇器內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)，根據(jù)左手定則可知，粒子受到的洛倫茲力的方向向上;因

為粒子勻速穿過(guò)速度選擇器，所以粒子受到的電場(chǎng)力的方向向下，則電場(chǎng)的方向向下，所以極板P1的電勢(shì)

比極板P2的電勢(shì)高，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。粒子在速度選擇器內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)，受力平衡，則有qEi=qvBi,解得v=1|,

故B項(xiàng)錯(cuò)誤。粒子在靜電分析器內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有qE=等，聯(lián)立可得粒子的比荷且=強(qiáng)=島，故

AHiC.KEKD1

C項(xiàng)正確。粒子在磁分析器內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有qvB=^，聯(lián)立解得「=囂，由幾何關(guān)系知P、Q之間

的距離為2「=鬻，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。

n.物理科技1（2022濱海七校聯(lián)考,5）新型冠狀病毒傳播能力非常強(qiáng),因此研究新冠肺炎病毒株的實(shí)驗(yàn)室

必須是全程都在高度無(wú)接觸物理防護(hù)性條件下操作。武漢病毒研究所是我國(guó)防護(hù)等級(jí)最高的P4實(shí)驗(yàn)

室，在該實(shí)驗(yàn)室中有一種污水流量計(jì)，其原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示模型:污水內(nèi)含有大量正、負(fù)離子，從直

徑為d的圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出。流量Q等于單位時(shí)間通過(guò)橫截面的液體的體積?？臻g有垂

直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是（）

B

x'MXx

XXXXI

------------(1

XXXXI

xx/vxx

A.所有離子所受洛倫茲力方向均由M指向N

B.M點(diǎn)的電勢(shì)高于N點(diǎn)的電勢(shì)

C.污水流量計(jì)也可以用于測(cè)量不帶電的液體的流速

D.若再測(cè)量出M、N兩點(diǎn)間的電壓就能夠推算出污水的流量

答案D根據(jù)左手定則可知,正離子受到的洛倫茲力向下，負(fù)離子受到的洛倫茲力向上,因此正離子向

下聚集，負(fù)離子向上聚集,N點(diǎn)電勢(shì)高于M點(diǎn)電勢(shì)，故A、B均錯(cuò)誤;不帶電的粒子不會(huì)受洛倫茲力，因此

也不會(huì)偏轉(zhuǎn),M、N之間不會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，故C錯(cuò)誤;當(dāng)M、N兩點(diǎn)間電壓U穩(wěn)定時(shí)，根據(jù)平衡條件有

qvB=qE,根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系有U=Ed,由題意可知Q=VS=；TTC|2V,聯(lián)立解得Q=喘由

該式可知只需要知道磁感應(yīng)強(qiáng)度氏直徑d及M、N兩點(diǎn)間的電壓U,就能夠推算出污水的流量，故D

正確。

12.物理技術(shù)|（2022浙江寧波十校聯(lián)考）為了降低潛艇噪音，科學(xué)家設(shè)想用電磁推進(jìn)器替代螺旋槳。裝置

的截面圖如圖所示，電磁推進(jìn)器用絕緣材料制成海水管道，馬鞍形超導(dǎo)線圈形成如圖所示的磁場(chǎng),現(xiàn)潛艇

在前進(jìn)過(guò)程中海水正源源不斷地被推向紙外。則下列說(shuō)法正確的是（）

A.圖中所接電源為直流電源,a極為電源正極

B.同時(shí)改變磁場(chǎng)方向和電源正負(fù)極可實(shí)現(xiàn)潛艇倒退

C.加速階段，海水對(duì)潛艇的力與潛艇對(duì)海水的力大小相等

D.電源輸出的能量完全轉(zhuǎn)化為海水的動(dòng)能和潛艇的動(dòng)能

答案C海水被推向紙外，根據(jù)左手定則可知，電流方向由b指向a,b為電源正極,A錯(cuò)誤;同時(shí)改變電

流和磁場(chǎng)方向，海水受到的安培力不變，航行方向不變,B錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第三定律，海水對(duì)潛艇的力與潛艇

對(duì)海水的力大小相等，方向相反,C正確;電源輸出的能量不可能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，有焦耳熱損耗,D錯(cuò)誤。

13.物理生活|（2022江蘇南京期中,3）某磁懸浮地球儀的磁懸浮原理如圖所示,地球儀中有一個(gè)磁鐵，底座

中有一個(gè)線圈（線圈電阻不計(jì)），給線圈通電，地球儀可以懸浮起來(lái)。下列說(shuō)法正確的是（）

A.線圈必須連接交流電源

B.地球儀懸浮時(shí)，線圈a端接正極,b端接負(fù)極

C.若僅增加線圈匝數(shù)，可增加地球儀穩(wěn)定懸浮的高度

D.減小地球儀與底座的距離，地球儀穩(wěn)定懸浮時(shí)，地球儀受到的斥力增大

答案C磁鐵穩(wěn)定懸浮，線圈一定接的是直流電源，而且螺線管的上端為等效磁鐵的N極，根據(jù)右手螺

旋定則可知線圈a端接負(fù)極,b端接正極,A、B錯(cuò)誤;若僅增加線圈匝數(shù),可使螺線管周?chē)拇艌?chǎng)增強(qiáng)，因

此地球儀穩(wěn)定懸浮的高度增加,C正確;減小地球儀與底座的距離，地球儀穩(wěn)定懸浮時(shí)才非斥力仍等于重

力,D錯(cuò)誤。

14物理學(xué)史|（2022江蘇鹽城調(diào)研,5）安培曾做過(guò)如圖所示的實(shí)驗(yàn):把絕緣導(dǎo)線繞制成線圈,在線圈內(nèi)部懸

掛一個(gè)用薄銅片做成的圓環(huán)，圓環(huán)所在平面與線圈軸線垂直，取一條形磁鐵置于銅環(huán)的右側(cè)，條形磁鐵的

右端為N極。閉合開(kāi)關(guān)，電路穩(wěn)定后，發(fā)現(xiàn)銅環(huán)靜止不動(dòng)，安培由此錯(cuò)失發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的機(jī)會(huì)。實(shí)際

上，在電路閉合的瞬間（）

A.從右側(cè)看，銅環(huán)中有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流

B.從右側(cè)看，銅環(huán)中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流

C.銅環(huán)仍保持不動(dòng)

D.銅環(huán)會(huì)遠(yuǎn)離磁鐵

答案A根據(jù)楞次定律，當(dāng)接通開(kāi)關(guān)瞬間時(shí)，導(dǎo)致穿過(guò)線圈的磁通量向左增大，則從右側(cè)看，線圈的感應(yīng)

電流為逆時(shí)針?lè)较?，故A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)線圈中有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，可等效為右側(cè)為N極的磁體很！j

當(dāng)處于左側(cè)是S極的條形磁鐵的磁場(chǎng)中時(shí)，銅環(huán)會(huì)靠近磁鐵，故C、D錯(cuò)誤。

二、非選擇題

15.物理科技|(2022浙江金華模擬預(yù)測(cè))在芯片制造過(guò)程中,離子注入是其中一道重要的工序。如圖所示

是部分離子注入工作原理示意圖,離子經(jīng)加速后沿水平方向進(jìn)入速度選擇器，選擇出一定速度的離子，然

后通過(guò)磁分析器I,選擇出特定比荷的離子，經(jīng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)n后注入水平放置的硅片上。速度選擇器、磁

分析器中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向均垂直紙面向外;速度選擇器中的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大

小為E,方向豎直向上。磁分析器的截面是矩形，矩形長(zhǎng)為2L,寬為(4-2巡)L。其寬和長(zhǎng)的中心位置C和

D處各有一個(gè)小孔;半徑為L(zhǎng)的圓形偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)n內(nèi)存在垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)的勻強(qiáng)磁

場(chǎng),D、M、N在一條豎直線上,DM為圓形偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的直徑,最低點(diǎn)M到硅片的距離MN=，,不計(jì)離子

重力。

磁分析器

選擇器

偏

轉(zhuǎn)

系

統(tǒng)

%

(1)求離子通過(guò)速度選擇器后的速度大?。?/p>

(2)求磁分析器選擇出來(lái)的離子的比荷；

(3)若偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的取值范圍為苧B4B偏4V5B,求硅片上離子注入的寬度。

答案Q哈⑵券⑶百L

解析(1)由題意可知qvB=qE

解得v=5

D

(2)離子在磁分析器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

由幾何關(guān)系:R2=L2+[R-(2-㈣L]2

得R=2L

2

又因?yàn)槁鍌惼澚Τ洚?dāng)向心力:qvB=等

解得

畔N2LBZ

(3)結(jié)合上述分析，粒子在D處以與豎直方向成60。角的方向射入偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)n,離子在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中軌跡的

半徑滿足學(xué)LH46L

由幾何知識(shí)可得粒子的臨界軌跡如圖所示，

當(dāng)ri=V3L時(shí)，離子豎直向下離開(kāi)磁場(chǎng)，落點(diǎn)P到N點(diǎn)的距離X1=^L

當(dāng)r2=^L時(shí),離子從M點(diǎn)與水平方向成30。離開(kāi)磁場(chǎng)，落點(diǎn)Q到N點(diǎn)的距離x2=fl

故硅片上離子注入的寬度X=XI+X2=V3L

16物理科技|(2022廣東二模,13)如圖(a)是一種防止宇宙射線危害宇航員的裝置,在航天器內(nèi)建立半徑

分別為R和舊R的同心圓柱，圓柱之間加上沿軸向方向的磁場(chǎng)，其橫截面如圖(b)所示。宇宙射線中含有

大量的質(zhì)子，質(zhì)子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的速率均為V。,質(zhì)子的電荷量為e、質(zhì)量為mo

圖（b）

(1)若設(shè)置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為某值時(shí)，恰好所有方向入射的質(zhì)子都無(wú)法進(jìn)入防護(hù)區(qū),求這種情況下磁感應(yīng)

強(qiáng)度的大小。

(2)若設(shè)置磁感應(yīng)強(qiáng)度大小使得正對(duì)物戶(hù)區(qū)圓心入射的質(zhì)子，恰好無(wú)法進(jìn)入防護(hù)區(qū),求這種情況下質(zhì)子從

進(jìn)入磁場(chǎng)到離開(kāi)磁場(chǎng)的時(shí)間。

（國(guó)+l）mv（）

答案⑴⑵署

eR3Vo

解析Q)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí)，運(yùn)動(dòng)半徑為r的質(zhì)子滲透最深入時(shí)都無(wú)法進(jìn)入防護(hù)區(qū)，其在磁場(chǎng)中的運(yùn)

動(dòng)軌跡如圖甲所示。

由幾何關(guān)系可知「=竽①

洛倫茲力提供向心力ev0B=%

聯(lián)立①②解得B="?m也

(2)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bi,質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)半徑為Q如圖乙所示。

乙

由幾何關(guān)系可知件+（b刈2=8+R）2③

又tana=—@

T\

質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=等⑤

聯(lián)立③④⑤解得

20

17.（2022常德統(tǒng)考,14）物理氣相沉積鍍膜是芯片制作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，如圖是該設(shè)備的平面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

初速度不計(jì)的氮離子（比荷42.4x106C/kg）經(jīng)電壓Uo=1|xlO3V的電場(chǎng)加速后，從C點(diǎn)水平向右進(jìn)

入豎直向下的場(chǎng)強(qiáng)為E=|xl04V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰好打到電場(chǎng)、磁場(chǎng)的豎直分界線I最下方M點(diǎn)（未

進(jìn)入磁場(chǎng)）并被位于該處的金屬靶材全部吸收,C、M兩點(diǎn)的水平距離為0.5m。靶材濺射出的部分金

屬離子（比荷器=2.0x106C/kg）沿各個(gè)方向進(jìn)入兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,速度大小均為1.0x104m/s,并沉積在

固定基底上,M點(diǎn)到基底的距離為了m?；着c水平方向夾角為45°,大小相等（B=1X10-2T）、方向相

反（均垂直紙面）的兩磁場(chǎng)的分界線H過(guò)M點(diǎn)且與基底垂直。求：（兩種離子均帶正電，忽略重力及離子間

相互作用力）

（1）C、M兩點(diǎn)的高度差；

（2）在紙面內(nèi)，基底上可被金屬離子打中而鍍膜的區(qū)域長(zhǎng)度；

（3）金屬離子打在基底上所用時(shí)間最短時(shí)離子的入射方向與分界線II的夾角的正弦值。

答案（1）0.5m⑵竽m（3*

解析（1）氮離子在電場(chǎng)中加速

根據(jù)動(dòng)能定理有qiUo^mi詔

故v0=隹畫(huà)=105m/s

氯禺子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)

CMx=vot

2

CMy=1at

qiE=rr)ia

代入數(shù)據(jù)得高度差CMy=0.5m

(2)金屬離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

金屬離子沿著靶材和右下磁場(chǎng)邊界入射,其圓心0在M點(diǎn)正上方0.5m處，金屬離子沉積點(diǎn)為K,分界

線H與基底的交點(diǎn)為A。

o

OMsin45°=AM

所以O(shè)恰好在基底上

OA=AMtan45。='m

4

所以AK二字m

離子靠近MA方向射出，則會(huì)落在A點(diǎn)的附近。左上磁場(chǎng)區(qū)域范圍內(nèi)離子受到洛倫茲力偏向右,根據(jù)對(duì)

稱(chēng)性,離子能夠到達(dá)K'點(diǎn)(在A左側(cè))，與A的距離也為空m,與右側(cè)相同。故鍍膜區(qū)域的長(zhǎng)度為

4

(3)金屬離子從A點(diǎn)射出時(shí),所用時(shí)間最短，由幾何知識(shí)可得，此時(shí)入射方向與兩磁場(chǎng)邊界的夾角滿足sin

18.（2022北京豐臺(tái)二模,19）場(chǎng)是看不見(jiàn)、摸不著的,但我們卻可以根據(jù)它表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)去認(rèn)識(shí)它、

研究它;我們也常采用類(lèi)比的方法去研究和認(rèn)識(shí)不同的場(chǎng)。

Q）真空中靜止的點(diǎn)電荷，電荷量為Q,在與其相距為r的位置產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為E,請(qǐng)用電場(chǎng)強(qiáng)度的定義和庫(kù)

侖定律推導(dǎo)E=k多

（2）1821年,安培分子電流假說(shuō)開(kāi)啟了近代磁學(xué)，認(rèn)為磁性源于運(yùn)動(dòng)的電荷，科學(xué)的發(fā)展證實(shí)了電流元在

空間可以形成磁場(chǎng)。根據(jù)電流元周?chē)嬖诖艌?chǎng),小鑫同學(xué)大膽猜想:兩電流元之間存在相互作用的磁場(chǎng)

力F,可能與兩點(diǎn)電荷間的靜電力類(lèi)似。如圖甲所示，通有電流Ii、b的兩根導(dǎo)線平行放置且電流均向上,

設(shè)1人和引2分別表示導(dǎo)線上A、B兩點(diǎn)處的電流元,A、B兩點(diǎn)相距為r。（說(shuō)明:若需常量可用Km表示）

a請(qǐng)你根據(jù)小鑫同學(xué)的猜想，寫(xiě)出兩電流元間相互作用的磁場(chǎng)力大小F;

b.請(qǐng)類(lèi)比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義方法寫(xiě)出在距電流元Iili為r處B點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，并由安培定則判斷

B點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向；

c.如圖乙所示，環(huán)形電流可以視為是由許多段的電流元組成，假設(shè)半徑為r的圓環(huán)形導(dǎo)線通有電流為I,試

求在圓心O處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。

乙

答案見(jiàn)解析

解析Q）電荷量為Q的點(diǎn)電荷，在與之相距r處放一試探電荷q,根據(jù)庫(kù)侖定律，該試探電荷受到的電場(chǎng)

力為：

F=k^

由電場(chǎng)強(qiáng)度E=￡得帶電荷量為Q的點(diǎn)電荷，在與之相距r處電場(chǎng)強(qiáng)度為:

（2）a.通過(guò)類(lèi)比可以猜想兩電流元間相互作用的磁場(chǎng)力大小F可以寫(xiě)為：

F=K/T）并2）①

b.通過(guò)類(lèi)比電場(chǎng)強(qiáng)度的定義可寫(xiě)出在距電流元1山為r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的表達(dá)式為:

B臉②

將磁場(chǎng)力F表達(dá)式代入②式得B=Km粵③

由安培定則判斷B的方向:垂直紙面向里。

c.環(huán)形電流是由許多段的電流元組成，設(shè)任意一段電流元為hlx,則在距其r處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度由③可

知：

爺④

則環(huán)形電流在圓心0處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B可表示為：

B=Km幽生*理

得到:B=2irKm：

總結(jié)歸納本題完全用類(lèi)比的思想分析。將電流元類(lèi)比為點(diǎn)電荷,然后利用電場(chǎng)相關(guān)規(guī)律研究磁場(chǎng)。

19物理科技|（2022浙江臺(tái)州二模,21）如圖甲所示，某裝置由直線加速器和圓心角為90。的扇形偏轉(zhuǎn)磁

場(chǎng)OBC兩部分組成。直線加速器由一個(gè)金屬圓板（序號(hào)為0）和10個(gè)橫截面積相同的金屬圓筒（序號(hào)為

1,2,3...10）依次排列，其中心軸線在同一直線上，圓筒的長(zhǎng)度遵照一定的規(guī)律依次增加。圓板與圓筒與交

流電源相連，序號(hào)為奇數(shù)的圓筒和電源的一極相連，圓板和序號(hào)為偶數(shù)的圓筒和該電源的另一極相連交

變電源兩極間電勢(shì)差的變化規(guī)律如圖乙所示，圖乙中電壓的絕對(duì)值為Uo,在時(shí),奇數(shù)圓筒相對(duì)偶數(shù)圓

筒的電勢(shì)差為正值,此時(shí)圓板中央的一個(gè)電子在圓板和圓筒之間的電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始加速，沿中心軸線

沖進(jìn)圓筒L電子在每個(gè)圓筒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均小于T,且電子均在電壓變向時(shí)恰從各圓筒中射出。電子在

圓筒、圓筒與圓筒之間各個(gè)間隙中不斷被加速(圓筒間隙特別小，電子穿越間隙的時(shí)間可以忽略不計(jì))。

最后電子從10號(hào)圓筒的A點(diǎn)水平射出，從P點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，沿實(shí)線路徑從邊界OC射出，軌跡關(guān)于

ZBOC平分線OM對(duì)稱(chēng)，已知OP=L,電子的比荷為k,交變電壓的周期為T(mén)。求：

-4_J_____I_____I_____L___I______I___L_

乙

⑴電子剛進(jìn)入1號(hào)圓筒時(shí)的速度大??；

(2)9號(hào)圓筒的長(zhǎng)度是多少；

(3)若從金屬圓板出發(fā)的是一群電子，其中小部分有垂直于加速電場(chǎng)且平行于紙面的較小的初速度，所有

電子可近似看成從10號(hào)圓筒A點(diǎn)以小發(fā)散角a射出，并進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，問(wèn)AP長(zhǎng)度調(diào)節(jié)為多少時(shí)，所有

電子在同一點(diǎn)D收集。

答案Q)由(嗎由(3)x=L

解析(1)由動(dòng)能定理得eUgm說(shuō)

解得V1=居=師7

⑵由動(dòng)能定理得9eUgm詔

得V9=3l—=3y/2kU

y]m

則有Lg=V9X^=yV2/cU

⑶電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則有eBv=m《

K

得Rp=L=甯

ets

沿AQ方向有VAQ=^

m110

cosaL

可得=

RQ=