2021届高考物理三轮强化：电磁场综合应用(解析版).docx

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1、2021届高考物理三轮强化：电磁场综合应用1. 如图所示，在两个沿竖直方向的匀强磁场中，分別放入两个完全一样的 水平金属圆盘"和厶它们可以绕竖直轴自由转动，用导线通过电刷将它们 连接当圆盘"顺时针（从上向下看）转动时（）RRA. 圆盘b总是与a沿相同方向转动B.圆盘b总是与a沿相反方向转动C.若弘尽同向，则°、转向相同D.若场反向,则“、转向相同2. 如图甲，一带电物块无初速度地放在传送带底端，皮带轮以恒定大小的速 率沿顺时针方向传动，该装置处于垂直纸而向里的匀强磁场中，物块由底端 E运动至皮带轮顶端F的过程中，其一，图像如图乙所示，物块全程运动的时 间为4.5

2、s,关于带电物块及运动过程的说法正确的是（）A. 该物块带负电B. 传送带的传动速度大小一定为1 m/sC. 若己知传送带的长度，可求出该过程中物块与传送带发生的相对位移D. 在24.5 s内，物块与传送带仍可能有相对运动3如图所示，三根通电长直导线只Q、尺互相平行,垂直纸面放置，其间距均为 4电流大小均为/,方向垂直纸面向里（己知电流为/的长直导线产生的磁场 中，距导线厂处的磁感应强度，严，其中R为常数）.某时刻有一电子（质量为 也、电荷量为0正好经过坐标原点O,速度大小为匕方向沿），轴正方向，则电 子此时所受磁场力（）A. 方向垂直纸面向里,大小为浮乞B.方向指向x轴正方向,大小为窖LC.

3、方向垂直纸面向里，大小为単 D.方向指向X轴正方向，大小为単3a3"4如图所示，一质量为加、电荷量为乜的圆环可在水平放置的足够长的粗糙 细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力,现给圆 环向右的初速度帕在以后的运动过程中，圆环运动的图像可能是图中的 （）A.B.C.D.5关于电场力与洛伦兹力，下列说法正确的是（）A. 电荷只要处在电场中，就会受到电场力，而电荷在磁场中不一定受到洛伦 兹力B. 电场力对电场中的电荷一定会做功，而洛伦兹力对磁场中的电荷不会做功C. 电场力与洛伦兹力一样，受力方向都在电场线或磁感线上D. 不运动的电荷在静止磁场中有可能受到洛伦兹力的作用

4、6如图所示，在倾角为加30。的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为L、质量 为m的直导体棒，导体棒中电流为/，要使导体棒静止在斜面上，需要外加匀 强磁场的磁感应强度B的值不可能为（）B ”7如图，由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框,垂直磁场放置，将A、B两点接入电压恒定的电源两端，通电时,线框受到的安培力为F（除导体框外其 他部分电阻不计），若将ACB移走，则余下部分导体受到的安培力大小为（）XXXBXD.|f8如图所示,质量为弘 长为L的导体棒同v电阻为尺初始时静止于光滑平 行的水平轨道上，轨道间距也为厶电源电动势为E内阻不计匀强磁场的磁感应强度为5其方向与轨道平而成0角斜向上，开关闭合后导体

5、棒开始运动侧（）A.导体棒向左运动B. 开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为罟C. 开关闭合瞬间导体棒MN所受安培力为竺泸D. 开关闭合瞬间导体棒MN的加速度为辔9如图所示，通电导线MN与单匝圆形线圈"共面，位置靠近圆形线圈“左侧 且相互绝缘当MN中电流突然减小时，下列说法正确的是（）A. 线圈"中产生的感应电流方向为顺时针方向B. 线圈"中产生的感应电流方向为逆时针方向C. 线圈"所受安培力的合力方向垂直纸而向里D. 线圈"所受安培力的合力方向水平向左10.如图所示俩平行导轨必山竖直放置在匀强磁场中，匀强磁场方向竖直 向上,将一根金属棒皿放在导

6、轨上，使其水平且始终与导轨保持良好接触.现 在金属棒陀中通有大小变化的电流/,同时释放金属棒W使其运动.己知电 流/与时间的关系为心灯伙为常数且"0）,方向如图所示，金属棒与导轨间 的动摩擦因数一定以竖直向下为正方向，则下列关于金属棒M的速度s加速度"随时间变化的关系图像中，可能正确的是（）A.c0 tis11 如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为5导轨宽度为厶一端与电源连接一质量为m的金属棒”垂直于平行导轨 放置并与导轨接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为“=半,在安培力的作用下，金属棒以速度心向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向,可使流过

7、金属棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为（）A.30°B.37°C.45°D.60°12. 如图所示,用三条相同细线悬挂的水平圆形线圈共有N匝,线圈由粗细均 匀、单位长度质量为2 g的导线绕制而成,三条细线呈对称分布，稳定时线圈 平而水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线垂直于 线圈平而且通过其圆心O,测得线圈的导线所在处磁感应强度B的方向与 水平方向成60°角,线圈中通过的电流为0A,若三条细线上的张力为零 （重力加速度g取10 m/”）.则磁感应强度B的大小为（）A.4TB.等TC.琴TD.0.4 T13.

8、如图所示，三根通电长直导线“、b、。都垂直于纸而放置，彼此之间的距离 都相等卩、c中电流等大反向,“中电流方向相同皿中电流大小为c中电流 大小的一半.己知u受到c所产生磁场的安培力为F,若直线电流在某点所产 生磁感应强度的大小与电流大小成正比,与该点到直线电流的距离成反比， 则下列说法正确的是（）abAJ、。对“作用力的合力大小等于FB. "、i对“作用力的合力方向垂直于“、（连线C. d、C对b作用力的合力方向垂直于d、C连线D. d、c对b作用力的合力大小等于万尸14. 如图所示,"为带正电的小物块0为不带电的绝缘物块"“叠放于粗糙的 水平地而上，地而上方有垂

9、直于纸面向里的匀强磁场，现用水平恒力F拉b 物块,使“、方一起无相对滑动地向左加速运动，在加速运动阶段（）X g X X XA,、方一起运动的加速度减小B.“、方一起运动的加速度增大C,、方物块间的摩擦力减小D.“、b物块间的摩擦力增大15. 如图所示，条形磁铁静止在水平粗糙桌面上，它的右上方附近固定有一根 长直导线，导线中通有方向垂直纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流，与原来 没有放置通电导线时相比较，磁铁受到的支持力N和摩擦力/的变化情况是 （）gSNA.N减小了 B.N增大了C/始终为0 D：f不为0,且方向向右16. 赤道上的地磁场可看成沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度约为4.0X10

10、-T, 该地一根长500 m的导线中的电流为10 A,则该导线受到的安培力可能是（）A.OB.O.l NC.O.3 ND.0.4 N17. 关于通电直导线在磁场中所受的安培力，下列说法正确的是（）A. 通电直导线处于匀强磁场中一定受到安培力的作用B. 安培力的大小与通电直导线和匀强磁场方向的夹角无关C. 匀强磁场中，将直导线从中点折成直角，安培力的大小可能变为原来的亭D. 两根通有同向电流的平行直导线之间，存在着相互吸引的安培力18. 如图所示，固定的水平长直导线中通有电流/,矩形线框与导线在同一竖 直平而内，且一边与导线平行.线框由静止释放，在下落过程中（）:A.穿过线框的磁通量保持不变B.

11、线框中感应电流方向保持不变C.线框所受安培力的合力方向保持不变D.线框的机械能不断增大19. 两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上 接触良好的导体棒AB和CD可以自由滑动.当导体棒肋在外力F的作用下向右运动时，下列说法中正确的是（）A.导体棒CD内有电流通过，方向是D CB.导体棒CQ内有电流通过,方向是Ct DC.磁场对导体棒CD的作用力向左D.磁场对导体棒的作用力向左20. 质量为加的通电细杆“置于倾角为。的导轨上，导轨宽度为，杆“与导 轨间的动摩擦因数为"，有电流时，"恰好在导轨上静止，如图所示，四个侧视 图中标示出了四种可能的匀强磁场方向,

12、其中杆"与导轨之间的摩擦力可能为零的是（）21. 如图所示,斜面上表面光滑绝缘，倾角为&，斜而上方有一垂直纸而向里的 匀强磁场，磁感应强度为5现有一个质量为加、带电荷量为乜的小球在斜 而上被无初速度释放，假设斜而足够长，则小球从释放开始，下滑多远后离开斜面.22. 水平而上有电阻不计的U形金属导轨NMPQ,它们之间的宽度为乙M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）现垂直于导轨放一根质量为皿、接 入电阻为R的金属棒”，并加一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小 为5方向斜向右上方与水平面夹角为* ,如图所示重力加速度为g,求:N（1）当肋棒静止时，"棒受到的摩擦力

13、和支持力各为多少；若B的大小和方向均能改变，则要使"棒所受支持力为零,3的最小值及 其方向.23. 如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度厶=5, 一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接阻值R = 0.40G的 电阻，质量"匸0.01住、电阻r = 0.300的金属棒“紧贴在导轨上.现使金属棒“b 由静止开始下滑,下滑过程中”始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离X与时间的关系如图乙所示，图像中的0A段为曲线，脑段为直线，导轨电阻不计,g = 10m/s，(忽略金属棒"b运动过程中对原磁场的影响)，求 ：金属棒"

14、在1.5-2.1 S内的速度大小及磁感应强度B的大小；金属棒”在开始运动的1.5 s内，通过电阻R的电荷量；(3)金属棒”在开始运动的1.5 s内，电阻R上产生的热量.24. 电磁轨道炮原理如图所示，炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行轨 道之间，并与轨道壁密接开始时炮弹在轨道的一端，通有电流后炮弹会被磁 场力加速，最后从位于轨道另一端的岀口高速射出设两轨道之间的距离 心o. 1 m，轨道长L = 5.0m，炮弹质量心0.3 kg .轨道上的电流/的方向如图中箭头 所示可认为,炮弹在轨道内运动时做匀加速运动，它所在处磁场的磁感应强 度始终为B = 2.0T,方向垂直纸面向里.若炮弹在出口处

15、速度为p = 2.0xl0炮弹在轨道中运动的加速度大小； 通过轨道的电流/25. 如图所示，在倾角为加37。的光滑斜而上水平放置一根长为“0.2m的直导 线皿,两端以很软的轻质导线通入心5 A的电流.将整个装置放入一个竖直向 上的B = 0.6T的匀强磁场中时，陀恰好平衡，求导线M的重力大小,(sin37o = 0.6,cos37°=0.8)ni/s,忽 略摩擦力与重力的影响求：参考答案1答案：D解析：若色、尽均向上，从上向下看，"盘顺时针转动，其半径切割磁感线，根 据右手定则可知，感应电流方向为RTOTbJOjr©盘电流方向为b'o'根 据左手定

16、则,安培力沿逆时针方向（俯视）;若弘均向下，从上向下看皿盘 顺时针转动，其半径切割磁感线，根据右手定则可知，感应电流方向为 OT“JOJbJO0盘电流方向为ojz/,根据左手定则，安培力沿逆时针方 向（俯视）;若色向上,场向下,从上向下看皿盘顺时针转动，其半径切割磁感 线，根据右手定则可知，感应电流方向为2OTbJOi;b盘电流方向为 戻TO：根据左手定则,安培力沿顺时针方向（俯视）;若坊向下禹向上，从上 向下看，"盘顺时针转动，其半径切割磁感线，根据右手定则可知，感应电流 方向为o»JOJbJO；b盘电流方向为OJZ/,根据左手定则，安培力沿顺 时针方向（俯视）故D正确.

17、2答案：D解析：市题图乙可知，物块先做加速度减小的加速运动再做匀速运动，物块 的最大速度是1 m/s.对物块进行受力分析可知,开始时物块受到重力、支持 力和摩擦力的作用殳动摩擦因数为"，沿斜面的方向有"巴- “wsin&w ；物 块运动后，又受到洛伦兹力的作用，加速度逐渐减小，可知一定是乓逐渐减小， 即洛伦兹力的方向与伦相同.物块沿传送带向上运动，由左手定则可知，物块 带正电，故A错误.由吨sin 0 = gig cos 0 -几）、f絡=qvB J知,只要传送带的速度大 于等于1 m/s,则物块达到最大速度1 m/s后受力平衡，与传送带的速度无关， 所以传送带的速

18、度可能等于1 m/s,也可能大于1 m/s,物块最终可能相对于 传送带静止，也可能相对于传送带运动，故B错误,D正确.由以上的分析可知, 传送带的速度不能确定,所以不能求出该过程中物块与传送带发生的相对 位移，故C错误.3答案：A解析：卩、Q两根导线距离O点的距离相等，根据安培定则，在O点产生的磁 感应强度方向相反，大小相等，合磁感应强度为零，所以O点实际磁感应强度 等于R在O点产生的磁感应强度，根据安培定则,0点的磁感应强度方向沿 x轴负方向,RO卑,磁感应强度的大小b = J学，根据左手定则，电子2r 3a所受洛伦兹力方向垂直纸而向里,大小为Fm，"啤竺.故A正确,B、C、D 3

19、a错误.4. 答案：D解析：若在刚开始运动时，圆环的洛伦兹力恰好等重力，即和勺=吨,此时没 有支持力，即也没有摩擦力，所以圆环做匀速直线运动，图像有可能;若刚开 始速度较大,洛伦兹力较大，导致圆环所受支持力向下，则摩擦力阻碍物体运 动，导致速度变小,则支持力变小，加速度也减小,最终物体应该做匀速直线运 动，所以图像有可能若刚开始洛伦兹力小于重力，则圆环所受支持力向上, 则摩擦力使得速度越来越小，直到停止，此过程支持力增大，摩擦力增大，加速 度增大，图像、不可能，故选D.5. 答案：A解析：电荷只要处在电场中，就会受到电场力,而电荷在磁场中不一定受到 洛伦兹力,只有当电荷与磁场发生相对运动且相对

20、运动方向与磁场方向不 平行时，电荷才会受到洛伦兹力，选项A正确,D错误;如果电荷在电场中不动 或沿等势而移动,电场力不做功，选项B错误;洛伦兹力的方向与磁感线垂直, 与运动方向也垂直，选项C错误.6答案：D解析：当磁场方向垂直于斜面向下时所需磁感应强度最小,市共点力平衡 有卿siniL,解得"竺沪L笔，方向垂直于斜面向下，故A、B、C项的 值均可能,D项的值不可能.7答案：D解析：设等边三角形的边长为乙每条边的电阻为几根据左手定则判断出各 边受到的安培力的方向，如图，根据欧姆定律,ACB中的电流1、=譽,AB中的电 流厶=4，则人"严盼=讐心吩=学，三根电阻丝受到的合安培力

21、大小 F = F1sin30ft + F2sin30° + F.=ACB移走，则余下部分导体AB受到的安培力 大小为f3 = b/;l = = |f,d正确.&答案：B解析：开关闭合，由左手定则可知，导体棒受到的安培力斜向右下，导体棒向F右运动,A错误;当开关闭合瞬间，根据安培力公式F = BIL,且心詈，可得 F罟,B止确,C错误;当开关闭合瞬间，安培力的方向与导轨成（90。"）角，由 丫顿第二定律与安培力的大小可知，加速度心坐泸,D错误.9答案：A解析：市题图可知，通电导线与线圈"共而，位置靠近圆形线圈左侧且 相互绝缘，导线两侧的磁感应强度对称分布，由

22、安培定则可知线圈中的合磁 通量方向垂直纸而向里;当中电流突然减小时，由楞次定律可知,感应电 流产生的磁场方向垂直纸而向里,由安培定则可知，感应电流为顺时针方向, 再由左手定则可知，线圈U左侧受到的安培力水平向右，而右侧受到的安培 力也水平向右，故线圈"所受安培力的合力水平向右A正确.10.答案：B解析：金属棒开始时加速度方向向下，与速度方向相同，做加速运动，加速度 逐渐减小，即做加速度逐渐减小的加速运动，加速度为零时，速度最大,然后加 速度方向向上，加速度逐渐增大，做加速度逐渐增大的减速运动，故B止确,A 错误;根据牛顿第二定律得，金属棒的加速度“二竺严/ =叭 *B1L = pBL

23、kt，联立解得加速度心g - 晋t，故C、D错 误.11答案：A解析：假设流过金属棒的电流最小时，安培力方向与竖直方向的夹角是。， 对金属棒受力分析，如图所示，则sin0诃,N+ILBcos6 = mg，解得ILB = siiO（）s0 , mi Sin 0 + cos 8 = J1 + / sin（& + 卩），tan © = “ =牛，即卩=30°,故 '打 ° = 60° 时，可使流过金属棒的电流最小,此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角解析：设线圈半径为八单匝线圈质血"2心2x2 （kg）,磁场的水平分量为 Bsin30

24、。,线圈受到的安培力竖直向上的分力为F = NxBsin30ex/x2时,rf于细线 中的张力为零，则线圈所受安培力竖直向上的分力等于线圈的重力，有 /Vx2jtrx2xlO-3xlO = xBsin3O°x/x27tr,解得 B = 0.4T,故选 D.13.答案：AD解析：设C在"处产生的磁感应强度大小为5根据安培定则可知,“、。在。 点产生的磁场方向如图所示，根据平行四边形定则可知,注;设”中电流大小为川受到C所产生磁场的安培力为F,即F = BIL以b、C对"作用力的合 力大小等于F4正确;根据A项分析可知皿处合磁感应强度方向如图所示， 再根据左手定则可知

25、3、c对"作用力的合力方向不垂直于"、C连线,B错误; 根据安培定则宀c在b点产生的磁场的磁感应强度合成后如图所示,由左手 定则可知“ C对b作用力的合力方向不垂直于“、C连线,C错误;"受C的安 培力为F.C在“处产生的磁感应强度大小为5则"在b处产生的磁感应强度大小为%。在b处产生的磁感应强度大小为B,根据几何知识可得B；+ （耳）2 一x cos 120。=斗B,所以“、。对b作用力的合力大小F = B 2IL = *F ,D 正确.14.答案：AC解析：对整体受力分析,由牛顿第二定律可得F-“N = (M.+MJ“,N = (M.+MJg+帥,，

26、随着增大，则N增大，"减小，所以整体做 加速度减小的加速运动，故A正确,B错误;对"隔离分析，一沽，所以"、方 物块间的摩擦力减小，故C正确,D错误.15. 答案：BD解析：以导线为研究对象，由左手定则判断可知导线所受安培力斜向右上 方，根据牛顿第三定律可知，导线对磁铁的反作用力方向斜向左下方，磁铁有 向左运动的趋势，受到向右的摩擦力，同时磁铁对桌面的压力增大原而对磁 铁的支持力N增大，故B、D正确.16. 答案：AB解析：当B与/垂直时，安培力最大,F詡"0.2N ；当B与/平行时，安培力为 零，为最小值，可知安培力的大小范围是0WY0.2N,故A、B

27、止确,C、D错误.17. 答案：CD解析：安培力F = B亿sin。,其中0为电流方向与磁场方向的夹角，安培力的大 小与通电直导线和匀强磁场方向的夹角有关如-0°时，就算有电流和磁场 也不会有安培力，故A、B错误;若导线与磁场垂直，将导线弯折后,导线所 在平而仍与磁场垂直，则两个半段导线受到的安培力大小都为原来的一半， 方向相互垂直，合力为原来的吕，故C止确;根据电流与电流之间的相互作 用可知，两根通有同方向电流的平行直导线之间，存在着相互吸引的安培 力，故D正确.18. 答案：BC解析：根据右手螺旋定则知，直导线下方的磁场方向垂直纸而向里,线框由 静止释放,在下落过程中，穿过线框的

28、磁通量减小，根据楞次定律知，感应电流 的方向为顺时针方向，即方向保持不变，故A错误,B止确;根据左手定则，线 框上边所受的安培力方向向上，线框下边所受的安培力方向向下，由于线框 上边所处位置的磁场强,所以线框上边所受的安培力大小大于线框下边所 受的安培力大小,所以线框所受安培力的合力方向竖直向上，故C正确;在线 框下落的过程中，除重力做功以外，还有安培力做负功，所以线框的机械能减 小，故D错误.19. 答案：BD解析：导体棒AB切割磁感线产生感应电流，根据右手定则判断可知，AB 中感应电流的方向为BTA,则导体棒CD内有电流通过，方向是CTD,故 A错误，B止确.由左手定则判断可知，磁场对导体

29、棒CD的作用力向右， 对导体棒初的作用力向左，故C错误，D止确.20. 答案：AB解析：根据左手定则可知,A中安培力方向水平向右，摩擦力可能为零,B中 安培力竖直向上，摩擦力可能为零,A、B正确;C中安培力竖直向下,一定受到摩擦力才能平衡,D中安培力水平向左，一定受摩擦力作用，故C、D错误.Q口木2?专 sin。解析：小球沿斜而下滑,在离开斜而前，受到的洛伦兹力F垂直于斜而向上, 受力分析如图所示.沿斜而方I旬有吨sin 0 = ma ；垂直斜而方向有F + 耳-吨cos8 = 0 .其中洛伦兹力为",设下滑距离X后小球离开斜而，此时斜而对小球的支持力FH,由运动学公式有宀2以，联立

30、以上各式解得"翳鴛讐,方向水平向右解析：从b向“看,金属棒受力如图所示，竖直方向有N + Fcos0 = mS冰平 方向有/"sin。,而F =二，联立可得八竽sin&Nsg-辔COS&.aKKB若血棒受到的支持力为零，则”防竽cose,所以"云黠，当30 = 1时0 有最小值皿=警,此时F = 方向竖直向上，依据左手定则,可知此时磁感 应强度方向水平向右.23. 答案：(1)7 m/s;0.1 T(2) 1 C(3) 0.26 J解析：金属棒也在加段做匀速运咖X题图乙得心手7m/s,根据闭合电 路欧姆定律可得I晋,根据平衡条件有吨顷,解得B =

31、0.1T.根据电荷暈公式有q =，根据闭合电路欧姆定律可得丁 =恆亀磁迪量的变化量2 = L2 B、解得q = C.根据能応守恒定律有，回路中产生的总热量0 =叱-*加，解得 0.455J,所 R以 a=2=0.261.24. 答案：(1)4.OX1OS m/s2(2) 6.0 x10s A解析：(1)(2)在轨道通有电流/时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为F = IdB,设炮弹的加速度大小为",则有F =咖，炮弹在两轨道间做匀加速运动，有v2=2</L,联立解得«=4.0xl05m/s2 ,/ = 6.0xl05 A.25.答案：0.8 N解析:对皿受力分析，如图所示根据平衡条件，在沿斜而方向上有 B/Lcos& = Gsin&,得 G ="夕:、& =0.8 N ,导线 PQ 的重力大小为 0.8 N.