2020届高三全国名校联考12月月考物理磁场试题及答案

2020 届高三全国名校联考 12 月月考物理磁场试题及答案 1、（2020·广西省名校高三上学期 12 月模拟）如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁 极的正上方，导线可以自由转动和平动，当导线通入图示方向的电流 I 时，从上往下看，导线的运动情况是 （　　） A. 顺时针方向转动，同时下降 B. 顺时针方向转动，同时上升 C. 逆时针方向转动，同时下降 D. 逆时针方向转动，同时上升 【答案】A 【解析】 在导线两侧取两小段，左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里，右侧一小段所受安培力的方向垂直纸 面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动 90 度时，导线所受的安培力方向向下，所以导线的运动 情况为，顺时针转动，同时下降。故 A 正确，BCD 错误。 故选 A。 2、（2020·福建省厦门市双十中学高三上学期 12 月月考）.一通电直导线与 x 轴平行放置，匀强磁场的方向 与 xOy 坐标平面平行，导线受到的安培力为 F．若将该导线做成 圆环，放置在 xOy 坐标平面内，如图所 示，并保持通电的电流不变，两端点 ab 连线也与 x 轴平行，则圆环受到的安培力大小为 ( ) 3 4A. F B. C. D. 【答案】C 【解析】 通电导线为 L，此时受到的安培力为 F， 制作成圆环时，圆环的半径为 R，则 ×2πR=L，解得 R= ,故 ab 的长度 d= R= ,故此时 圆环受到的安培力 F′=dLF= ，故 C 正确，ABD 错误． 故选 C 点睛：根据导线与圆环的弧长关系，求得半径，圆环受到的安培力即线段 ab 受到的安培力，即可求得 3、（2020·黑龙江牡丹江市一中高三上学期 12 月月考）如图所示，通有恒定电流的导线MN 与闭合金属框 共面，第一次将金属框由位置Ⅰ平移到位置Ⅱ，第二次将金属框绕 cd 边翻转到位置Ⅱ，设先、后两次穿过 金属框的磁通量变化分别为 和 ，则（） A. B. C. D. 不能判断 【答案】C 【解析】 第一次将金属框由位置 I 平移到位置Ⅱ，磁感线穿过金属框的方向没有改变，磁通量变化量等于在这两个位 置时的磁通量的差值；第二次将金属框绕边翻转到位置Ⅱ，磁感.线穿过金属框的方向发生改变，磁通量变 2 3 Fπ 2 2 3 Fπ 3 2 3 F π 3 4 2 3 L π 2 2 2 3 L π 2 2 3 Fπ 1 φ∆ 2 φ∆ 1 2 φ φ∆ > ∆ 1 2 φ φ∆ = ∆ 1 2 φ φ∆ < ∆化量等于两个位置时的磁通量绝对值之和，所以 ，选项 C 正确.ABD 错 故选 C 4、（2020·辽宁省辽河油田二中高三上学期 12 月摸底考试）在如图所示磁场中，ab 是闭合电路的一段导 体，ab 中的电流方向为 a®b，则 ab 受到的安培力的方向为 A 向上 B. 向下 C. 向里 D. 向外 【答案】C 【解析】 根据左手定则：伸开左手，拇指与手掌垂直且共面，磁感线向下穿过手心，则手心朝上．四指指向电流方 向，则指向纸外，拇指指向右侧，故导线受到的安培力向里，故 ABD 错误，C 正确．故选 C． 5、（2020·福建省厦门市双十中学高三上学期 12 月月考）如图所示，三根相互平行的固定长直导线L1、L2 和 L3 垂直纸面放置，直导线与纸面的交点及坐标原点 O 分别位于边长为 a 的正方形的四个顶点.L1 与 L3 中 的电流均为 2 、方向均垂直纸面向里，L2 中的电流为 、方向垂直纸面向外.已知在电流为 的长直导线的 磁场中，距导线 r 处的磁感应强度 ，其中 k 为常数.某时刻有一电子正好经过原点 O 且速度方向垂 直纸面向外，速度大小为 v，电子电量为 e，则该电子所受磁场力 A. 方向与 y 轴正方向成 45°角，大小为 . 1 2 φ φ∆ < ∆ I I I / rB kI= 3 2 2 kIve aB. 方向与 y 轴负方向成 45°角，大小为 C. 方向与 y 轴正方向成 45°角，大小为 D. 方向与 y 轴负方向成 45°角，大小为 【答案】D 【解析】 三个电流分别在原点 O 处产生磁场 磁感应强度 、 、 ，方向如图；则三电 流在 O 点处产生合磁场的磁感应强度 ，方向与 y 轴正方向成 45°角．电子经过原 点 O 速度方向垂直纸面向外，速度大小为 v，据左手定则知，洛伦兹力方向与 y 轴负方向成 45°角，洛伦兹 力的大小 ．故 D 项正确，ABC 三项错误． 6、（2020·黑龙江牡丹江市一中高三上学期 12 月月考）如图所示，A、B、C 是等边三角形的三个顶点，O 是 A、B 连线的中点.以 O 为坐标原点，A、B 连线为 x 轴，O、C 连线为 y 轴，建立坐标系.过 A、B、C、O 四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等、方向向里的电流．则过 C 点的通电直导线 所受安培力的方向为（ ） 的 5 2 2 kIve a 5 2 2 kIve a 3 2 2 kIve a 1 2IB k a = 2 2 IB k a = 3 2IB k a = 1 2 3 22 2 kIB B B a = − = 3 2 2 kIvef evB a = =A. 沿 y 轴正方向 B. 沿 y 轴负方向 C. 沿 x 轴正方向 D. 沿 x 轴负方向 【答案】B 【解析】 试题分析：等边三角形的三个顶点 A、B、O 处均有一通电导线，且导线中通有大小相等的恒定电流． 由安培定则可得：导线 A、B 的电流在 C 处的合磁场水平向右，导线 O 的电流在 C 处的磁场也是水平向右， 故三条导线的电流在 O 处的合磁场方向水平向右．再由左手定则可得：C 点的通电直导线所受安培力的方 向为竖直向下，沿着 y 轴的负方向．故 B 正确，ACD 错误；故选 B． 考点：安培定则；左手定则 【名师点睛】此题还可用这一规律判断：通电导线的电流方向相同时，则两导线相互吸引；当通电导线的 电流方向相反时，则两导线相互排斥． 7、（2020·高三上学期 12 月月考）.随着电子技术的发展，霍尔传感器被广泛应用在汽车的 各个系统中。其中霍尔转速传感器在测量发动机转速时，情景简化如图（甲）所示，被测量转子的轮齿（具 有磁性）每次经过霍尔元件时，都会使霍尔电压发生变化，传感器的内置电路会将霍尔电压调整放大，输 出一个脉冲信号，霍尔元件的原理如图（乙）所示。下列说法正确的是（ ） A. 霍尔电压是由于元件中定向移动的载流子受到电场力作用发生偏转而产生的 B. 若霍尔元件的前端电势比后端低，则元件中的载流子为正电荷 C. 在其它条件不变的情况下，霍尔元件的厚度 c 越大，产生的霍尔电压越低 D. 若转速表显示 1800r/min，转子上齿数为 150 个，则霍尔传感器每分钟输出 12 个脉冲信号 【答案】C 【解析】A. 载流子受磁场力而偏转，故 A 错误； B. 由左手定则可判断出载流子受力向前端偏转，若前端电势变低，意味着载流子带负电，故 B 错误； C.霍尔电压 c 越大，U 越小，故 C 正确； D. 每个轮齿经过，都会引发一次脉冲，则每分钟脉冲数量为 270000 个，故 D 错误。 8、（2020·黑龙江牡丹江市一中高三上学期 12 月月考）如图所示，虚线框中存在匀强电场 E 和匀强磁场 B，它们相互正交或平行 有一个带负电的小球从该复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可 能沿直线通过下列的哪些复合场区域 A. “ ”表示磁场 B. 虚线表示磁场 C. “ ”表示磁场 D. 虚线表示磁场 【答案】CD 【解析】 【分析】 当小球所受的合力为零，或合力与速度在同一直线上时能沿着直线通过电磁场区域 据此条件进行判断． A、小球受重力、向右的电场力、向左的洛伦兹力，下降过程中速度一定变大，故洛伦兹力一定增大，不可 能一直与电场力平衡，故合力不可能一直向下，故一定做曲线运动，故 A 错误； B、小球刚进入场时，重力向下，电场力水平向左，洛伦兹力垂直向内，不平衡，合力与速度不共线，做曲 线运动，故 B 错误； BIU nqc = . × ⋅ .C、小球受重力、向左上方的电场力、水平向右的洛伦兹力，若三力平衡，则粒子做匀速直线运动，故 C 正 确； D、粒子受向下的重力和向下的电场力，不受洛伦兹力，合力一定与速度共线，故粒子一定做直线运动， 故 D 正确； 故选 CD. 【点睛】本题关键在于洛伦兹力与速度垂直且与粒子速度方向垂直，要使粒子做直线运动，要么三力平衡， 要么不受洛伦兹力． 9、（2020·黑龙江牡丹江市一中高三上学期 12 月月考）半径为 r 的圆形空间内，存在着垂直纸面向里的匀 强磁场，一个带正电粒子（不计重力）从 A 点以速度 垂直于磁场方向射入磁场中，并从 B 点射出，∠AOB= ，如图所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为( ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 画出粒子在磁场中运动的轨迹，如图所示，由图根据几何知识可知，粒子轨迹对应的圆心角为 轨迹半径为 粒子运动的弧长为 0v 120° 0 r v π 0 2 3 3 r v π 03 r v π 0 3 3 r v π 60α °= tan60 3R r r°= = 60 32π π360 3l R r ° °= × =则粒子运动的时间又可以表示为 故 D 正确。 10、（2020·黑龙江牡丹江市一中高三上学期 12 月月考）如图所示，在 、 的长方形 区域有垂直于 xoy 平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B．坐标原点 O 处有一个粒子源，在某时刻发 射大量质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子（重力不计），它们的速度方向均在 xoy 平面内的第一象限，且 与 y 轴正方向的夹角分布在 0～ 范围内，速度大小不同，且满足 ．已知粒子在磁场中 做圆周运动的周期为 T，则下列说法正确的是（ ） A. 最先从磁场上边界飞出的粒子经历的时间为 B. 最先从磁场上边界飞出的粒子经历的时间大于 C. 最后从磁场中飞出的粒子经历的时间为 D. 最后从磁场中飞出的粒子经历的时间小于 【答案】C 【解析】 带电粒子粒子在磁场中做匀速圆周运动有 0 0 3π 3 l rt v v = = 0 3x a≤ ≤ 0 y a≤ ≤ 90° 2 3qBa qBavm m ≤ ≤ 12 T 12 T 6 T 6 T从而求得半径为 将题设条件代入得 而带电粒子做匀速圆周运动的周期为 AB．显然沿 y 轴正方向以最大速度射出的粒子最先射出磁场区域，如图所示， 偏转角 最短时间小于 ，故 AB 错误； CD．设磁场区域为 OACB，根据周期公式 可知粒子在磁场中运动的周期相同，分析可知最后从磁 场中飞出的粒子轨迹如图所示， 2vqvB m r = mvr qB = min max2 3r a r a= =， 2π 2πr mT v qB = = min 1 πsin sin3 3 6 aarc arca α =