专题28 磁场基本性质和应用 2021年高考物理二轮专题解读与训练（解析版）

专题 28 磁场基本性质和应用 一、单选题 1．理论研究表明，无限长通电直导线磁场中某点的磁感应强度可用公式 91.0 10t s  表示，公式中的 k 是常数、I 是导线中电流强度、r 是该点到直导线的距离．若两根相距为 L 的无限长通电直导线垂直 x 轴 平行放置，电流强度均为 I，如图所示．能正确反映两导线间的磁感应强度 B 与 x 关系的是图中的（规定 B 的正方向垂直纸面向里）( ) A． B． C． D． 【答案】A 【解析】根据安培定则可知，左侧通电直导线在两通电直导线间的磁场方向垂直纸面向里，右侧通电直 导线在两通电直导线间的磁场方向垂直纸面向外，又由于两导线中电流大小相等， IB k r  ，因此在两根 导线中间位置合磁场为零，从中点向两边合磁场越来越强，左边的合磁场垂直纸面向里，为正值，右边 的合磁场垂直纸面向外，为负值．故 A 正确． 故选 A。 2．如图所示，M、N 和 P 是以 MN 为直径的半圆弧上的三点，O 为半圆弧的圆心，∠MOP=60°，在 M、 N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时 O 点的磁 感应强度大小为 B1，若将 N 处的长直导线移至 P 处，则 O 点的磁感应强度大小变为 B2，则 B2 与 B1 之比 为( ) A．1∶1 B． ∶1 C．1∶2. D．3∶2 【答案】C 【解析】依题意，每根导线在 O 点产生的磁感强度为 ，方向竖直向下，则当 N 移至 P 点时，O 点合磁 感强度大小为： ݋ݏ ，则 B2 与 B1 之比为 1：2，故 ABD 错误，C 正确。故选 C。 3．如图所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的 M、N 两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、 方向相反的电流。a、O、b 在 M、N 的连线上，O 为 MN 的中点。c、d 位于 MN 的中垂线上，且 a、b、c、 d 到 O 点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( ) A．O 点处的磁感应强度为零 B．a、c 两点处的磁感应强度的方向不同 C．c、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反 D．a、b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同 【答案】D 【解析】A．根据右手定则得出两导线的磁场分布规律，然后将两磁场矢量相加分析，跟据右手螺旋定则 可得 M 在 O 点的磁场方向垂直向下，N 导线在 O 点处的磁场方向垂直向下，所以 O 点处的磁场方向垂直 向下，不为零，A 错误； D．根据右手螺旋定则可得 M 在 a 点处的磁场方向垂直向下，N 点在 a 点处的磁场垂直向下，即 a 点处的 磁场方向垂直向下，同理可得 b 点处的磁场方向垂直向下，根据对称可得 ab 两点的磁场感应强度大小相 等，D 正确； BC．根据右手螺旋定则，可得两导线在 c 点处的合磁场方向竖直向下，在 d 点处的合磁场方向竖直向下， 根据对称可得，两点处的磁场大小相等；同理分析 ac 两点的磁场方向相同，BC 错误； 故选 D。 4．如下图所示，电流从 A 点分两路通过环形电路汇合于 B 点，已知两种电流大小相等，则在环形电路的 中心处的磁场为( ) A．垂直环形电路所在平面，且指向“纸内” B．垂直环形电路所在平面，且指向“纸外” C．在环形电路所在平面，且指向 A 点 D．没有磁场 【答案】D 【解析】根据安培定则可以判断：上半圆环中电流产生的磁场在环中心处磁感应强度方向垂直纸面向里， 下半圆环中电流产生的磁场在环中心处产生的磁感应强度方向垂直纸面向外，由对称性特征可知垂直纸 面向里和向外的磁场叠加后相抵消，因此在环形电路的中心处没有磁场，故 D 正确，ABC 错误。 5．如图所示为某磁谱仪部分构件的示意图，图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒 子在其中运动的轨迹，宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子 当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下 列说法正确的是 A．电子与正电子的偏转方向一定不同 B．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同 C．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子 D．粒子的动能越大，它在磁场中的运动轨迹的半径越小 【答案】AC 【解析】由左手定则可知，电子与正电子的偏转方向一定相反，选项 A 错误；根据 ，由于粒子的 速度不一定相同，故电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径不一定相同，选项 B 错误；由于粒子的速度 都不一定相同，故仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子，选项 C 正确；根据 ，则粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越大，选项 D 错误；故选 AC. 6．如图所示，空间有一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度为 B，一个质量为 m、电荷量为+q 的带电 小圆环套在一根固定的绝缘水平细杆上，杆足够长，环与杆的动摩擦因数为μ。现给环一个向右的初速度 v0，在圆环整个运动过程中，下列说法正确的是（ ） A．如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为 2 0 1 2 mv B．如果磁场方向垂直纸面向里，圆环克服摩擦力做的功一定为 3 2 2 0 2 2 1 2 2 m gmv B q  C．如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为 2 0 1 2 mv D．如果磁场方向垂直纸面向外，圆环克服摩擦力做的功一定为 3 2 2 0 2 2 1 2 2 m gmv B q  【答案】C 【解析】AB．当磁场方向垂直纸面向里，则洛伦兹力方向向上。当 0qv B mg 时，圆环不受支持力和摩擦力，摩擦力做功为零。当 0qv B mg 时，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功。根据动能定理得 2 0 10 2W mv   解得 2 0 1 2W mv 当 0qv B mg 时，圆环先做减速运动，当 qvB mg 时，不受摩擦力，做匀速直线运动。由 qvB mg 可得 mgv qB  根据动能定理得 2 2 0 1 1 2 2W mv mv   解得 2 2 2 0 2 2 1 2 2 m gW mv B q   故 AB 错误； CD．如果磁场方向垂直纸面向外，则洛伦兹力方向向下，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功。根 据动能定理得 2 0 10 2W mv   解得 2 0 1 2W mv 故 D 错误，C 正确。 故选 C。 7．三条在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为 I，方向如 图所示。a、b 和 c 三点分别位于三角形的三个顶角的角平分线上，且到相应顶点的距离相等。将 a、b 和 c 处的磁感应强度大小分别记为 B1、B2 和 B3，下列说法正确的是（ ） A．B1=B2