專題三電場和磁場（練）3.3磁場的性質第一部分：練真題【2022年真題】1、（2022·重慶卷·T5）2021年中國全超導托卡馬克核聚變實驗裝置創造了新的紀錄。為粗略了解等離子體在托卡馬克環形真空室內的運動狀況，某同學將一小段真空室內的電場和磁場理想化為方向均水平向右的勻強電場和勻強磁場（如圖），電場強度大小為E，磁感應強度大小為B。若某電荷量為q的正離子在此電場和磁場中運動，其速度平行于磁場方向的分量大小為v1，垂直于磁場方向的分量大小為v2，不計離子重力，則（）A.電場力的瞬時功率為SKIPIF1<0 B.該離子受到的洛倫茲力大小為qv1BC.v2與v1的比值不斷變大 D.該離子的加速度大小不變2、（2022·北京卷·T14）2021年5月，中國科學院全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（SKIPIF1<0）取得新突破，成功實現了可重復的1.2億攝氏度101秒和1.6億攝氏度20秒等離子體運行，創造托卡馬克實驗裝置運行新的世界紀錄，向核聚變能源應用邁出重要一步。等離子體狀態不同于固體、液體和氣體的狀態，被認為是物質的第四態。當物質處于氣態時，如果溫度進一步升高，幾乎全部分子或原子由于激烈的相互碰撞而離解為電子和正離子，此時物質稱為等離子體。在自然界里，火焰、閃電、極光中都會形成等離子體，太陽和所有恒星都是等離子體。下列說法不正確的是（）A．核聚變釋放的能量源于等離子體中離子的動能B．可以用磁場來約束等離子體C．盡管等離子體整體是電中性的，但它是電的良導體D．提高托卡馬克實驗裝置運行溫度有利于克服等離子體中正離子間的庫侖斥力3、（2022·北京卷·T11）如圖所示平面內，在通有圖示方向電流I的長直導線右側，固定一矩形金屬線框SKIPIF1<0，SKIPIF1<0邊與導線平行。調節電流I使得空間各點的磁感應強度隨時間均勻增加，則（）A．線框中產生的感應電流方向為SKIPIF1<0B．線框中產生的感應電流逐漸增大C．線框SKIPIF1<0邊所受的安培力大小恒定D．線框整體受到的安培力方向水平向右4、（2022·北京卷·T7）正電子是電子的反粒子，與電子質量相同、帶等量正電荷。在云室中有垂直于紙面的勻強磁場，從P點發出兩個電子和一個正電子，三個粒子運動軌跡如圖中1、2、3所示。下列說法正確的是（）A．磁場方向垂直于紙面向里B．軌跡1對應的粒子運動速度越來越大C．軌跡2對應的粒子初速度比軌跡3的大D．軌跡3對應的粒子是正電子5、（2022·海南卷·T7）有一個輻向分布的電場，距離O相等的地方電場強度大小相等，有一束粒子流通過電場，又垂直進入一勻強磁場，則運動軌跡相同的粒子，它們具有相同的（）A．質量B．電量C．比荷D．動能6、（2022·江蘇卷·T3）如圖所示，兩根固定的通電長直導線a、b相互垂直，a平行于紙面，電流方向向右，b垂直于紙面，電流方向向里，則導線a所受安培力方向（）A.平行于紙面向上B.平行于紙面向下C.左半部分垂直紙面向外，右半部分垂直紙面向里D.左半部分垂直紙面向里，右半部分垂直紙面向外7、（2022·上海卷·T17）四根電阻均勻分布的電阻絲連接成一個閉合的正方形線框，Q為正方形線框的中點。當強度為I的電流從a點流入d點流出時，ad邊在O點產生的磁場方向為（選填：“垂直于紙面向里”或“垂直于紙面向外”）。已知直導線在O點產生的磁場大小與流經導線的電流大小成正比，若ad邊在O點產生的磁場磁感應強度為B，則整個線框在O點產生的磁場磁感應強度大小為。（2022·上海卷·T15）半徑為R的金屬圓環里，有一個垂直于紙面向里且半徑為r的圓形區域勻強磁場，磁感應強度大小為B。若增大該區域的磁感應強度，則金屬圓環的感應電流方向為（選填：“順時針”或“逆時針”）；若保持圓形區域內磁場的磁感應強度大小不變，方向變化180°，則金屬圓環的磁通量變化的大小為。9、（2022·遼寧卷·T8）粒子物理研究中使用的一種球狀探測裝置橫截面的簡化模型如圖所示。內圓區域有垂直紙面向里的勻強磁場，外圓是探測器。兩個粒子先后從P點沿徑向射入磁場，粒子1沿直線通過磁場區域后打在探測器上的M點。粒子2經磁場偏轉后打在探測器上的N點。裝置內部為真空狀態，忽略粒子重力及粒子間相互作用力。下列說法正確的是（）A.粒子1可能為中子 B.粒子2可能為電子C.若增大磁感應強度，粒子1可能打在探測器上的Q點 D.若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探測器上的Q點10、（2022·湖南卷·T3）如圖（a），直導線MN被兩等長且平行的絕緣輕繩懸掛于水平軸OO′上，其所在區域存在方向垂直指向OO′的磁場，與OO′距離相等位置的磁感應強度大小相等且不隨時間變化，其截面圖如圖（b）所示。導線通以電流I，靜止后，懸線偏離豎直方向的夾角為θ。下列說法正確的是（）A.當導線靜止在圖（a）右側位置時，導線中電流方向由N指向MB.電流I增大，靜止后，導線對懸線的拉力不變C.tanθ與電流I成正比D.sinθ與電流I成正比11、（2022·廣東卷·T7）如圖所示，一個立方體空間被對角平面SKIPIF1<0劃分成兩個區域，兩區域分布有磁感應強度大小相等、方向相反且與z軸平行的勻強磁場。一質子以某一速度從立方體左側垂直SKIPIF1<0平面進入磁場，并穿過兩個磁場區域。下列關于質子運動軌跡在不同坐標平面的投影中，可能正確的是（）

A.B.C.D.12、（2022·全國甲卷·T18）空間存在著勻強磁場和勻強電場，磁場的方向垂直于紙面（SKIPIF1<0平面）向里，電場的方向沿y軸正方向。一帶正電的粒子在電場和磁場的作用下，從坐標原點O由靜止開始運動。下列四幅圖中，可能正確描述該粒子運動軌跡的是（）A. B.C. D.13、（2022·全國乙卷·T18）安裝適當的軟件后，利用智能手機中的磁傳感器可以測量磁感應強度B。如圖，在手機上建立直角坐標系，手機顯示屏所在平面為xOy面。某同學在某地對地磁場進行了四次測量，每次測量時y軸指向不同方向而z軸正向保持豎直向上。根據表中測量結果可推知（）測量序號Bx/μTBy/μTBz/μT1021-4520-20-463210-454-210-45A.測量地點位于南半球B.當地的地磁場大小約為50μTC第2次測量時y軸正向指向南方D.第3次測量時y軸正向指向東方14、（2022·浙江6月卷·T15）如圖為某一徑向電場示意圖，電場強度大小可表示為SKIPIF1<0，a為常量。比荷相同的兩粒子在半徑r不同的圓軌道運動。不考慮粒子間的相互作用及重力，則（）A.軌道半徑r小的粒子角速度一定小B.電荷量大的粒子的動能一定大C.粒子的速度大小與軌道半徑r一定無關D.當加垂直紙面磁場時，粒子一定做離心運動15、（2022·浙江1月卷·T3）利用如圖所示裝置探究勻強磁場中影響通電導線受力的因素，導線垂直勻強磁場方向放置。先保持導線通電部分的長度L不變，改變電流I的大小，然后保持電流I不變，改變導線通電部分的長度L，得到導線受到的力F分別與I和L的關系圖像，則正確的是（）A.B.C. D.16、（2022·江蘇卷·T13）利用云室可以知道帶電粒子的性質，如圖所示，云室中存在磁感應強度大小為B的勻強磁場，一個質量為m、速度為v的電中性粒子在A點分裂成帶等量異號電荷的粒子a和b，a、b在磁場中的徑跡是兩條相切的圓弧，相同時間內的徑跡長度之比SKIPIF1<0，半徑之比SKIPIF1<0，不計重力及粒子間的相互作用力，求：（1）粒子a、b的質量之比SKIPIF1<0；（2）粒子a的動量大小SKIPIF1<0。17、（2022·全國甲卷·T25）光點式檢流計是一種可以測量微小電流的儀器，其簡化的工作原理示意圖如圖所示。圖中A為輕質絕緣彈簧，C為位于紙面上的線圈，虛線框內有與紙面垂直的勻強磁場；隨為置于平臺上的輕質小平面反射鏡，輕質剛性細桿D的一端與M固連且與鏡面垂直，另一端與彈簧下端相連，PQ為圓弧形的、帶有均勻刻度的透明讀數條，PQ的圓心位于M的中心使用前需調零，使線圈內沒有電流通過時，M豎直且與紙面垂直；入射細光束沿水平方向經PQ上的O點射到M上后沿原路反射。線圈通入電流后彈簧長度改變，使M發生傾斜，入射光束在M上的入射點仍近似處于PQ的圓心，通過讀取反射光射到PQ上的位置，可以測得電流的大小。已知彈簧的勁度系數為k，磁場磁感應強度大小為B，線圈C的匝數為N。沿水平方向的長度為l，細桿D的長度為d，圓弧PQ的半徑為r﹐r>>d，d遠大于彈簧長度改變量的絕對值。（1）若在線圈中通入的微小電流為I，求平衡后彈簧長度改變量的絕對值x及PQ上反射光點與O點間的弧長s；（2）某同學用此裝置測一微小電流，測量前未調零，將電流通入線圈后，PQ上反射光點出現在O點上方，與O點間的弧長為s1．保持其它條件不變，只將該電流反向接入，則反射光點出現在О點下方，與O點間的弧長為s2。求待測電流的大小。【2021年真題】1、（2021·重慶卷·T9）某同學設計了一種天平，其裝置如題圖所示。兩相同的同軸圓線圈M、N水平固定，圓線圈P與MN共軸且平行等距。初始時，線圈M、N通以等大反向的電流后，在線圈P處產生沿半徑方向的磁場，線圈P內無電流且天平平衡。設從上往下看順時針方向為正向。當左托盤放入重物后，要使線圈P仍在原位置且天平平衡，可能的辦法是A.若P處磁場方向沿半徑向外，則在P中通入正向電流B.若P處磁場方向沿半徑向外，則在P中通入負向電流C.若P處磁場方向沿半徑向內，則在P中通入正向電流D.若P處磁場方向沿半徑向內，則在P中通入負向電流2、（2021·浙江1月卷·T8）如圖所示是通有恒定電流的環形線圈和螺線管的磁感線分布圖。若通電螺線管是密繞的，下列說法正確的是（）A.電流越大，內部的磁場越接近勻強磁場B.螺線管越長，內部的磁場越接近勻強磁場C.螺線管直徑越大，內部的磁場越接近勻強磁場D.磁感線畫得越密，內部磁場越接近勻強磁場3、（2021·北京卷·T12）如圖所示，在xOy坐標系的第一象限內存在勻強磁場。一帶電粒子在P點以與x軸正方向成60的方向垂直磁場射入，并恰好垂直于y軸射出磁場。已知帶電粒子質量為m、電荷量為q，OP=a。不計重力。根據上述信息可以得出（）A.帶電粒子在磁場中運動的軌跡方程B.帶電粒子在磁場中運動的速率C.帶電粒子在磁場中運動的時間D.該勻強磁場的磁感應強度4、（2021·全國甲卷·T16）兩足夠長直導線均折成直角，按圖示方式放置在同一平面內，EO與SKIPIF1<0在一條直線上，SKIPIF1<0與OF在一條直線上，兩導線相互絕緣，通有相等的電流I，電流方向如圖所示。若一根無限長直導線通過電流I時，所產生的磁場在距離導線d處的磁感應強度大小為B，則圖中與導線距離均為d的M、N兩點處的磁感應強度大小分別為（）A.B、0 B.0、2B C.2B、2B D.B、B5、（2021·全國乙卷·T16）如圖，圓形區域內有垂直紙面向里的勻強磁場，質量為m、電荷量為SKIPIF1<0的帶電粒子從圓周上的M點沿直徑SKIPIF1<0方向射入磁場。若粒子射入磁場時的速度大小為SKIPIF1<0，離開磁場時速度方向偏轉SKIPIF1<0；若射入磁場時的速度大小為SKIPIF1<0，離開磁場時速度方向偏轉SKIPIF1<0，不計重力，則SKIPIF1<0為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<06、（2021·廣東卷·T5）截面為正方形的絕緣彈性長管中心有一固定長直導線，長管外表面固定著對稱分布的四根平行長直導線，若中心直導線通入電流SKIPIF1<0，四根平行直導線均通入電流SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，電流方向如圖所示，下列截面圖中可能正確表示通電后長管發生形變的是（）AB.C.D.7、（2021·海南卷·T13）如圖，在平面直角坐標系SKIPIF1<0的第一象限內，存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B。大量質量為m、電量為q的相同粒子從y軸上的SKIPIF1<0點，以相同的速率在紙面內沿不同方向先后射入磁場，設入射速度方向與y軸正方向的夾角為SKIPIF1<0。當SKIPIF1<0時，粒子垂直x軸離開磁場。不計粒子的重力。則（）A.粒子一定帶正電B.當SKIPIF1<0時，粒子也垂直x軸離開磁場C.粒子入射速率為SKIPIF1<0D.粒子離開磁場的位置到O點的最大距離為SKIPIF1<08、（2021·湖北卷·T9）一電中性微粒靜止在垂直紙面向里的勻強磁場中，在某一時刻突然分裂成a、b和c三個微粒，a和b在磁場中做半徑相等的勻速圓周運動，環繞方向如圖所示，c未在圖中標出。僅考慮磁場對帶電微粒的作用力，下列說法正確的是（）A.a帶負電荷 B.b帶正電荷C.c帶負電荷 D.a和b的動量大小一定相等9、（2021·浙江省6月卷·T15）如圖所示，有兩根用超導材料制成的長直平行細導線a、b，分別通以SKIPIF1<0和SKIPIF1<0流向相同的電流，兩導線構成的平面內有一點p，到兩導線的距離相等。下列說法正確的是（）A.兩導線受到的安培力SKIPIF1<0B.導線所受的安培力可以用SKIPIF1<0計算C.移走導線b前后，p點的磁感應強度方向改變D.在離兩導線所在的平面有一定距離的有限空間內，不存在磁感應強度為零的位置10、（2021·浙江省6月卷·T7）質量為m的小明坐在秋千上擺動到最高點時的照片如圖所示，對該時刻，下列說法正確的是（）A.秋千對小明的作用力小于SKIPIF1<0B.秋千對小明的作用力大于SKIPIF1<0C.小明的速度為零，所受合力為零D.小明的加速度為零，所受合力為零11、（2021·福建卷·T6）如圖，四條相互平行的細長直導線垂直坐標系xOy平面，導線與坐標平面的交點為a、b、c、d四點。已知a、b、c、d為正方形的四個頂點，正方形中心位于坐標原點O，e為SKIPIF1<0的中點且在y軸上；四條導線中的電流大小相等，其中過a點的導線的電流方向垂直坐標平面向里，其余導線電流方向垂直坐標平面向外。則（）A．O點的磁感應強度為0B．O點的磁感應強度方向由O指向cC．e點的磁感應強度方向沿y軸正方向D．e點的磁感應強度方向沿y軸負方向【2020年真題】1、（2020·浙江7月卷·T9）特高壓直流輸電是國家重點能源工程。如圖所示，兩根等高、相互平行的水平長直導線分別通有方向相同的電流SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。a、b、c三點連線與兩根導線等高并垂直，b點位于兩根導線間的中點，a、c兩點與b點距離相等，d點位于b點正下方。不考慮地磁場的影響，則（）A.b點處的磁感應強度大小為0B.d點處的磁感應強度大小為0C.a點處的磁感應強度方向豎直向下D.c點處磁感應強度方向豎直向下2、（2020·全國=1\*ROMANI卷·T18）一勻強磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外，其邊界如圖中虛線所示，SKIPIF1<0為半圓，ac、bd與直徑ab共線，ac間的距離等于半圓的半徑。一束質量為m、電荷量為q（q>0）的粒子，在紙面內從c點垂直于ac射入磁場，這些粒子具有各種速率。不計粒子之間的相互作用。在磁場中運動時間最長的粒子，其運動時間為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<03、（2020·全國=3\*ROMANIII卷·T14）如圖，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環。圓環初始時靜止。將圖中開關S由斷開狀態撥至連接狀態，電路接通的瞬間，可觀察到（）A.撥至M端或N端，圓環都向左運動B.撥至M端或N端，圓環都向右運動C.撥至M端時圓環向左運動，撥至N端時向右運動D.撥至M端時圓環向右運動，撥至N端時向左運動4、（2020·全國=3\*ROMANIII卷·T18）真空中有一勻強磁場，磁場邊界為兩個半徑分別為a和3a的同軸圓柱面，磁場的方向與圓柱軸線平行，其橫截面如圖所示。一速率為v的電子從圓心沿半徑方向進入磁場。已知電子質量為m，電荷量為e，忽略重力。為使該電子的運動被限制在圖中實線圓圍成的區域內，磁場的磁感應強度最小為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<05、（2020·天津卷·T7）如圖所示，在Oxy平面的第一象限內存在方向垂直紙面向里，磁感應強度大小為B的勻強磁場。一帶電粒子從y軸上的M點射入磁場，速度方向與y軸正方向的夾角SKIPIF1<0。粒子經過磁場偏轉后在N點（圖中未畫出）垂直穿過x軸。已知SKIPIF1<0，粒子電荷量為q，質量為m，重力不計。則（）A.粒子帶負電荷 B.粒子速度大小為SKIPIF1<0C.粒子在磁場中運動的軌道半徑為a D.N與O點相距SKIPIF1<06、（2020·浙江1月卷·T11）如圖所示，在光滑絕緣水平面上，兩條固定的相互垂直彼此絕緣的導線通以大小相同的電流I。在角平分線上，對稱放置四個相同的正方形金屬框。當電流在相同時間間隔內增加相同量，則（）

A.1、3線圈靜止不動，2、4線圈沿著對角線向內運動B.1、3線圈靜止不動，2、4線圈沿著對角線向外運動C.2、4線圈靜止不動，1、3線圈沿著對角線向內運動D.2、4線圈靜止不動，1、3線圈沿著對角線向外運動7、（2020·海南卷·T6）如圖，在一個蹄形電磁鐵的兩個磁極的正中間放置一根長直導線，當導線中通有垂直于紙面向里的電流I時，導線所受安培力的方向為（）A.向上 B.向下 C.向左 D.向右8、（2020·全國=2\*ROMANII卷·T24）如圖，在0≤x≤h，SKIPIF1<0區域中存在方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度B的大小可調，方向不變。一質量為m，電荷量為q（q>0）的粒子以速度v0從磁場區域左側沿x軸進入磁場，不計重力。（1）若粒子經磁場偏轉后穿過y軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這種情況下磁感應強度的最小值Bm；（2）如果磁感應強度大小為SKIPIF1<0，粒子將通過虛線所示邊界上的一點離開磁場。求粒子在該點的運動方向與x軸正方向的夾角及該點到x軸的距離。第二部分：練新題1、（2023屆·河南安陽市高三上學期開學考試）中科院等離子體物理研究所設計制造了全超導非圓界面托卡馬克實驗裝置（EAST），這是我國科學家率先建成的世界上第一個全超導核聚變“人造太陽”實驗裝置。將原子核在約束磁場中的運動簡化為帶電粒子在勻強磁場中的運動，如圖所示。磁場方向水平向右，磁感應強度大小為B，甲粒子速度方向與磁場垂直，乙粒子速度方向與磁場方向平行，丙粒子速度方向與磁場方向間的夾角為SKIPIF1<0，所有粒子的質量均為m，電荷量均為SKIPIF1<0，且粒子的初速度方向在紙面內，不計粒子重力和粒子間的相互作用，則（）A.甲粒子受力大小為SKIPIF1<0，方向水平向右B.乙粒子的運動軌跡是拋物線C.丙粒子在紙面內做勻速圓周運動，其動能不變D.從圖中所示狀態，經過SKIPIF1<0時間后，丙粒子位置改變了SKIPIF1<02、（2023屆·河南安陽市高三上學期開學考試）Ioffe-Pritchard磁阱常用來約束帶電粒子的運動。如圖所示，在SKIPIF1<0平面內，以坐標原點O為中心，邊長為SKIPIF1<0的正方形的四個頂點上，垂直于平面放置四根通電長直導線，電流大小相等，方向已標出，“×”表示電流方向垂直紙面向里，“?”表示電流方向垂直紙面向外。已知電流為I的無限長通電直導線在距其r處的圓周上產生的磁感應強度大小為SKIPIF1<0，k為比例系數。下列說法正確的是（）A.直導線2、4相互排斥，直導線1、2相互吸引B.直導線1、4在O點的合磁場的方向沿x軸負方向C.直導線1、4在O點的合磁場的磁感應強度大小為SKIPIF1<0D.直導線2、4對直導線1的作用力是直導線3對直導線1的作用力大小的2倍3、（2023屆·河南創新發展聯盟高三上學期開學考試）如圖所示，從右向左看，帶正電的金屬圓環繞軸SKIPIF1<0順時針勻速旋轉，金屬圓環的左側有通有逆時針方向電流的超導圓環，兩環共軸放置，其中O點為左邊超導圓環的圓心，SKIPIF1<0點為右邊金屬圓環的圓心。下列說法正確的是（）A.超導圓環不受安培力作用 B.兩環在磁場力作用下相互排斥C.兩環在磁場力作用下相互吸引 D.SKIPIF1<0、SKIPIF1<0兩點連線的中點的磁感應強度不可能為零4、（2023屆·湖南九校聯考高三上學期開學考試）如圖甲所示，軟導線放在光滑絕緣水平面上，兩端分別固定在P、Q兩點，P、Q間距離為L，空間有垂直水平面向上，磁感應強度大小為B的勻強磁場，通過P、Q兩點通入大小為I、方向如圖乙所示恒定電流，同時給軟導線上A點施加一個水平力，使軟導線形狀如圖乙所示，PA段與QA段軟導線長度之比為SKIPIF1<0，則下列判斷正確的是（）

A.PA段與QA段軟導線受到的安培力大小之比一定為SKIPIF1<0B.作用在A點的水平拉力方向一定與PQ連線垂直C.整個軟導線受到的安培力大小為BILD.撤去拉力整個軟導線最后靜止時受到的安培力與未撤去拉力時整個軟導線受到的安培力大小不相等5、（2023屆·江蘇鎮江市一中高三上學期開學考試）一光滑絕緣的正方體固定在水平面內。SKIPIF1<0導體棒可繞過其中點的轉軸在正方體的上表面內自由轉動，SKIPIF1<0導體棒固定在正方體的下底面。開始時兩棒相互垂直并靜止，兩棒中點SKIPIF1<0連線在正方體的中軸線上。現對兩棒同時通有圖示（A到B、D到C）方向的電流。下列說法中正確的是（）A.通電后SKIPIF1<0棒仍將保持靜止 B.通電后SKIPIF1<0棒將要順時針轉動（俯視）C.通電后SKIPIF1<0棒將要逆時針轉動（俯視） D.通電瞬間線段SKIPIF1<0間存在磁感應強度為零的位置6、（2023屆·山東學情空間區域校驗共同體高三上學期開學考試）A、B是兩種放射性元素的原子核