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2025年高考物理解密之磁场
一．选择题（共10小题）
1．（2024•天津）如图所示，两根不计电阻的光滑金属导轨平行放置，导轨及其构成的平面均与水平面成某一角度，导轨上端用直导线连接，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。具有一定阻值的金属棒从某高度由静止开始下滑，下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好，则所受的安培力及其加速度、速度、电流，随时间变化的关系图像可能正确的是　　

A． B．
C． D．
2．（2024•成都模拟）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示，将一厚度为的半导体薄片垂直置于磁场中，在薄片的两个侧面、间通以电流时，另外两侧、间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中定向移动形成电流的载流子受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，在、间产生霍尔电压。半导体的载流子有自由电子或空穴（相当于正电荷）两种类型。下列说法正确的是　　

A．若该半导体是空穴导电，则侧的电势低于侧的电势
B．若只增大半导体薄片的厚度，则霍尔电压将增大
C．若只增大磁场的磁感应强度，则霍尔电压将增大
D．若只增大电流，则霍尔电压将减小
3．（2024•苏州三模）极光是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的。假如我们在北极地区仰视，发现正上方如图所示的沿顺时针方向运动弧状极光，则关于这一现象中的高速粒子的说法正确的是　　

A．该粒子带负电
B．该粒子轨迹半径逐渐增大
C．若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转
D．地磁场对垂直射向地球表面的该粒子的阻挡作用在南、北两极附近最强
4．（2024•海安市校级二模）某同学利用手机物理工坊测量当地地磁场的磁感应强度，如图甲所示，以手机显示屏所在平面为平面，在手机上建立直角坐标系，该同学测量时轴始终保持竖直向上，手机平面绕轴匀速转动，手机显示出各轴磁场的实时数据（如图乙所示）。当外界磁场分量与坐标轴正方向相同时则显示正值，相反则显示负值，根据图像可推知，下列说法错误的是　　

A．图中时刻轴正方向指向地球北方
B．图中时刻轴正方向指向地球南方
C．时间内手机刚好绕轴转动了一周
D．通过轴数据可知测量地在南半球
5．（2024•沙坪坝区校级模拟）地球本身是一个大磁体，其磁场分布如图所示。目前学术界对于地磁场的形成机制尚无共识。一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流。基于此理论，下列判断正确的是　　

A．地表电荷为正电荷
B．若地球自转角速度减小，则地表上任一位置的磁感应强度均减小
C．地球赤道上方各点处地磁场的磁感应强度相同
D．赤道上穿过地表单位面积的磁通量比两极处大
6．（2024•重庆模拟）《大国重器》节目介绍的输电系统的三相共箱技术，如图甲所示，管道内部有三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，上方两根输电线缆、连线水平，某时刻、中电流方向垂直于纸面向里，中电流方向垂直于纸面向外，、、中电流大小均为，则　　

A．正三角形中心处的磁感应强度为0
B．、连线中点处的磁感应强度斜向左上方
C．、输电线缆相互吸引
D．、输电线缆相互吸引
7．（2024•浑南区校级三模）磁悬浮地球仪内部存在永磁铁，当底座通电后地球仪可以悬浮在空中，用手转动地球仪，可生动地展现地球在太空中的形态。若用手触碰地球仪使其偏离平衡位置少许，底座中的霍尔元件能检测到磁场的变化，松手后，负反馈机制会使地球仪重新回到平衡位置不掉落，下列说法错误的是　　
A．地球仪悬浮时处于失重状态
B．地球仪利用了电流的磁效应
C．地球仪能够持续转动是因为具有惯性
D．地球仪利用磁场将南北极锁定，使其只能绕地轴旋转
8．（2024•江西模拟）如图所示，粒子甲垂直边界进入垂直纸面向外的匀强磁场时发生核反应：甲乙丙，产生的乙和丙粒子垂直经过磁场的轨迹如图所示。已知乙和丙的电荷量大小相等，轨迹半径之比为，不计重力及空气阻力，则　　

A．甲带正电 B．乙带负电
C．甲、乙的动量大小之比为 D．乙、丙的动量大小之比为
9．（2024•海淀区校级三模）云室是借助过饱和水蒸气在离子上凝结来显示通过它的带电粒子径迹的装置。如图为一张云室中拍摄的照片。云室中加了垂直于纸面向外的磁场。图中、、、、是从点发出的一些正电子或负电子的径迹。有关这些径迹以下判断正确的是　　

A．、都是正电子的径迹
B．径迹对应的粒子动量最大
C．径迹对应的粒子动能最大
D．径迹对应的粒子运动时间最长
10．（2024•东西湖区校级模拟）如图所示，有一范围足够大的水平匀强磁场，磁感应强度为，一个质量为、电荷量为的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直长杆上，环与杆间的动摩擦因数为。现使圆环以初速度向上运动，经时间圆环回到出发点，不计空气阻力，取竖直向上为正方向。下列描述该过程中圆环的速度随时间、摩擦力随时间、动能随位移、机械能随位移变化规律的图象中，不可能正确的是　　

A． B．
C． D．
二．多选题（共5小题）
11．（2024•开福区校级模拟）如图所示，在某空间的一个区域内有一直线与水平面成角，在两侧存在垂直于纸面且方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小为。从直线上的点水平向右射出速率为的粒子，粒子带正电，比荷为，若粒子运动过程中经过直线上的点，粒子从点运动到点的时间为。已知，不计粒子重力。则　　

A．可能为 B．可能为
C．可能为 D．一定为
12．（2024•龙凤区校级模拟）如图所示，在平面的第一、二象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，在第三、四象限范围内有沿轴正方向的匀强电场，在坐标原点有一个粒子源可以向轴上方以不同速率向各个方向发射质量为、电荷量为的带正电粒子，轴上的点坐标为，轴上的点坐标为。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用。下列说法中正确的是　　

A．所有经过点的粒子最小速度为
B．若以最小速率经过点的粒子又恰好能过点，则电场强度大小为
C．沿不同方向进入匀强磁场的粒子要经过点，速度大小一定不同
D．所有经过点的粒子在匀强电场中运动的时间均相同
13．（2024•福建）如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，铜环两端、处于同一水平线。若环中通有大小为、方向从到的电流，细绳处于绷直状态，则　　

A．两根细绳拉力均比未通电流时的大
B．两根细绳拉力均比未通电流时的小
C．铜环所受安培力大小为
D．铜环所受安培力大小为
14．（2024•罗湖区校级模拟）如图甲，用强磁场将百万度高温的等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克。我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩。多个磁场才能实现磁约束，其中之一叫纵向场，图乙为其横截面的示意图，越靠管的右侧磁场越强。尽管等离子体在该截面上运动的曲率半径远小于管的截面半径，但如果只有纵向场，带电粒子还会逐步向管壁“漂移”，导致约束失败。不计粒子重力，若仅在纵向场中，下列说法正确的是　　

A．正离子在纵向场中沿逆时针方向运动
B．带电粒子在纵向场中的速度大小不变
C．在纵向场中，带电粒子将发生左右方向的漂移
D．在纵向场中，带电粒子将发生上下方向的漂移
15．（2024•湖南一模）蜜蜂飞行时依靠蜂房、采蜜地点和太阳三个点进行定位做“8”字形运动，以此告知同伴蜜源方位。某兴趣小组用带电粒子在电场和磁场中的运动模拟蜜蜂的运动。如图所示，空间存在范围足够大垂直纸面、方向相反的匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，其上、下边界分别为、，间距为。与之间存在沿水平方向且大小始终为的匀强电场，当粒子通过进入电场中运动时，电场方向水平向右；当粒子通过进入电场中运动时，电场方向水平向左。现有一质量为、电荷量为的粒子在纸面内以初速度从点垂直射入电场，一段时间后进入磁场Ⅱ，之后又分别通过匀强电场和磁场Ⅰ，以速度回到点，磁场Ⅱ的磁感应强度，不计粒子重力。则下列说法正确的是　　

A．粒子在水平向右的电场中运动的位移大小为
B．粒子在磁场Ⅱ中运动的速度大小
C．粒子在磁场Ⅱ中做匀速圆周运动的弦长为
D．磁场Ⅰ的磁感应强度大小
三．填空题（共5小题）
16．（2024•思明区校级模拟）在城市建设施工中，经常需要确定地下金属管线的位置，如图所示，有一种探测方法是，首先给金属长直管线通上电流，再用可以测量磁场强弱、方向的仪器进行以下操作：①用测量仪在金属管线附近的水平地面上找到磁场的最强的某点，记为；②在点附近的地面上，找到与点磁感应强度相同的若干点，将这些点连成直线；③在地面上过点垂直于的直线上，找到磁场方向与地面夹角为的、两点，测得、两点距离为，由此可确定金属管线 　　（填“平行”或“垂直” 于，深度为 　　。

17．（2024•松江区校级三模）图是磁电式电表内部结构示意图，该电表利用的物理原理是 　　，写出一条能提高该电表的灵敏度措施是：　　。

18．（2024•泉州模拟）利用霍尔效应制成的传感器被广泛应用于自动控制等领域。如图，宽为的金属板置于匀强磁场中，磁场方向与金属板垂直，磁感应强度大小为。当金属板通入如图所示的电流时，金属板 　　（填“上”、“下” 表面聚集电子，产生霍尔电压；若已知电子定向移动速率为，则金属板上产生的霍尔电压为 　　。

19．（2023•金山区二模）已知环形电流在圆心处的磁感应强度大小与其半径成反比。纸面内闭合线圈由两个相同的同心半圆电阻丝构成，电流从流入，由流出，如图所示。流经上半圆的电流在圆心点产生磁场的磁感应强度为，方向 　　；线圈中电流在点产生磁场的磁感应强度大小为 　　。

20．（2023•黄浦区二模）四根完全相同的长直导线互相平行，它们的截面处于正方形的四个顶点，导线中都通有大小相同的电流，方向如图所示。正方形对角线的交点为，通电导线在点产生的磁感应强度为，四根通电导线在点产生磁场的磁感应强度大小为 　　，方向为 　　。

四．解答题（共5小题）
21．（2025•邯郸一模）如图所示，边长为的正方形区域（含边界）内存在匀强电场，电场强度方向向下且与边平行。一质量为、电荷量为的带电粒子从点沿方向以初速度射入匀强电场，恰好能从点飞出。不计粒子重力。
（1）求粒子在电场中运动的时间及速度偏转角的正切值；
（2）若将正方形区域内的匀强电场换成垂直纸面向外的匀强磁场，粒子仍以相同速度从点进入磁场，粒子以相同偏转角从边飞出。求磁感应强度与电场强度的比值。

22．（2024•福建）如图，直角坐标系中，第Ⅰ象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场。第Ⅱ、Ⅲ象限中有两平行板电容器、，其中垂直轴放置，极板与轴相交处存在小孔、；垂直轴放置，上、下极板右端分别紧贴轴上的、点。一带电粒子从静止释放，经电场直线加速后从射出，紧贴下极板进入，而后从进入第Ⅰ象限；经磁场偏转后恰好垂直轴离开，运动轨迹如图中虚线所示。已知粒子质量为、带电量为，、间距离为，、的板间电压大小均为，板间电场视为匀强电场，不计重力，忽略边缘效应。求：

（1）粒子经过时的速度大小；
（2）粒子经过时速度方向与轴正向的夹角；
（3）磁场的磁感应强度大小。
23．（2024•罗湖区校级模拟）亥姆霍兹线圈是一对平行的完全相同的圆形线圈。如图所示，两线圈通入方向相同的恒定电流，线圈间形成平行于中心轴线的匀强磁场，沿建立轴，一足够大的圆形探测屏垂直于轴放置，其圆心点位于轴上。在线圈间加上平行于轴的匀强电场，粒子源从轴上的点以垂直于轴的方向持续发射初速度大小为的粒子。已知粒子质量为，电荷量为，电场强度大小为，磁感应强度大小为，电场和磁场均沿轴正方向，不计粒子重力和粒子间相互作用。若未加电场，粒子可以在线圈间做匀速圆周运动。
（1）若未加电场，求粒子做圆周运动的半径；
（2）加入电场后，沿轴方向左右调节探测屏，求粒子打在探测屏上的点距探测屏圆心点的最远距离；
（3）加入电场后，沿轴方向左右调节探测屏，若要使粒子恰好打在探测屏的圆心点，求此时点与粒子源间的距离。

24．（2024•重庆）有人设计了一种粒子收集装置。如图所示，比荷为的带正电的粒子，由固定于点的发射枪，以不同的速率射出后，沿射线方向运动，能收集各方向粒子的收集器固定在上方的点，在上，且垂直于。若打开磁场开关，空间将充满磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，速率为的粒子运动到点时，打开磁场开关，该粒子全被收集，不计粒子重力，忽略磁场突变的影响。
（1）求间的距离。
（2）速率为的粒子射出瞬间打开磁场开关，该粒子仍被收集，求间的距离。
（3）速率为的粒子射出后，运动一段时间再打开磁场开关，该粒子也能被收集。以粒子射出的时刻为计时点。求打开磁场的那一时刻。

25．（2024•江苏四模）如图所示，直线与轴之间有垂直于平面向外的匀强磁场区域Ⅱ，直线与间有沿轴负方向的匀强电场，电场强度，另有一半径的圆形匀强磁场区域，磁感应强度，方向垂直坐标平面向外，该圆与直线和轴均相切，且与轴相切于点。一带负电的粒子从点沿轴的正方向以速度进入圆形磁场区域，经过一段时间进入匀强磁场区域Ⅱ，且第一次进入匀强磁场区域Ⅱ时的速度方向与直线垂直。粒子速度大小，粒子的比荷为，粒子重力不计。已知，，求：
（1）粒子在圆形匀强磁场区域工中做圆周运动的半径大小；
（2）坐标的值；
（3）要使粒子能运动到轴的负半轴，则匀强磁场区域Ⅱ的磁感应强度应满足的条件。

2025年高考物理解密之磁场
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．（2024•天津）如图所示，两根不计电阻的光滑金属导轨平行放置，导轨及其构成的平面均与水平面成某一角度，导轨上端用直导线连接，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。具有一定阻值的金属棒从某高度由静止开始下滑，下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好，则所受的安培力及其加速度、速度、电流，随时间变化的关系图像可能正确的是　　

A． B．
C． D．
【答案】
【考点】安培力作用下的运动学问题（力与运动的关系）
【专题】推理论证能力；推理法；电磁感应与电路结合；定量思想
【分析】根据题意设置相应条件，由安培力的公式结合导体棒切割磁感线产生感应电动势公式、牛顿第二定律分析、、以及的变化情况；
根据闭合电路的欧姆定律导出电流表达式，再分析图像的变化情况。
【解答】解：根据题意，设导体棒的电阻为，导轨间距为，磁感应强度大小为，导体棒速度为时，受到的安培力为，可知，由牛顿第二定律可得，导体棒的加速度为可知，随着速度的增大，导体棒的加速度逐渐减小，当加速度为零时，导体棒开始做匀速直线运动，则图像的斜率逐渐减小直至为零时，速度保持不变，由于安培力与速度成正比，则图像的斜率逐渐减小直至为零时，保持不变，故正确，错误；
根据题意，由公式可得感应电流为，由数学知识可得，由于加速度逐渐减小，则图像的斜率逐渐减小，故错误。
故选：。
【点评】考查电磁感应的相关问题，结合闭合电路的欧姆定律，牛顿运动定律等列式求解分析。
2．（2024•成都模拟）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示，将一厚度为的半导体薄片垂直置于磁场中，在薄片的两个侧面、间通以电流时，另外两侧、间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中定向移动形成电流的载流子受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，在、间产生霍尔电压。半导体的载流子有自由电子或空穴（相当于正电荷）两种类型。下列说法正确的是　　

A．若该半导体是空穴导电，则侧的电势低于侧的电势
B．若只增大半导体薄片的厚度，则霍尔电压将增大
C．若只增大磁场的磁感应强度，则霍尔电压将增大
D．若只增大电流，则霍尔电压将减小
【答案】
【考点】霍尔效应与霍尔元件
【专题】定量思想；带电粒子在复合场中的运动专题；推理能力；推理法
【分析】、根据左手定则得出粒子的偏转方向，从而得出电势的高低；
、粒子受到的电场力和洛伦兹力平衡，由此列式得出霍尔电压的表达式，进而判断哪个选项正确。
【解答】解：．若该半导体是空穴导电，即相当于正电荷导电，根据左手定则可知，正电荷在洛伦兹力作用下向侧聚集，可知侧电势高于侧电势，故错误；
．由于、间产生电场，稳定时电场力与洛伦兹力平衡，设、间距离为，霍尔元件长为，则有

设单位体积内电荷的数目为，根据电流的微观定义式有

解得

可知，若增大半导体薄片的厚度，则霍尔电压将减小，故错误；
．若增大磁感应强度，则霍尔电压将增大，故正确；
．若增大电流，则霍尔电压将增大，故错误。
故选：。
【点评】本题主要考查了霍尔效应的相关应用，根据左手定则得出粒子的受力方向，结合电场力和洛伦兹力的等量关系即可完成分析。
3．（2024•苏州三模）极光是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的。假如我们在北极地区仰视，发现正上方如图所示的沿顺时针方向运动弧状极光，则关于这一现象中的高速粒子的说法正确的是　　

A．该粒子带负电
B．该粒子轨迹半径逐渐增大
C．若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转
D．地磁场对垂直射向地球表面的该粒子的阻挡作用在南、北两极附近最强
【答案】
【考点】地磁场；洛伦兹力的概念
【专题】定性思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力
【分析】由于空气阻力的作用，粒子速度逐渐减小，其运动半径逐渐减小，因此圆周运动半径逐渐减小，从而确定高速粒子在北极上空运动的方向。结合地磁场方向向下指向地面，由左手定则可以判断粒子带正电．
【解答】解：、根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式，运动过程中粒子因空气阻力做负功，动能变小，速度减小，则半径减小。在北极上空有向下的磁场，由地面上仰视粒子顺时针方向运动，则由左手定则得粒子带正电，故错误；
、若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，则由左手定则得会向东偏转，故正确；
、粒子垂直射向地球，纬度越高，粒子运动方向和磁场方向夹角越小，受到时洛伦兹力越小，越容易射入地球大气，阻挡作用弱；相反在低纬度地区，粒子运动方向和磁场方向夹角大，根据洛伦兹力的公式可知，受到时洛伦兹力大，粒子不容易射入地球大气，阻挡作用强，所以地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在赤道附近最强，故错误。
故选：。
【点评】题目以常见的自然现象为背景命题，考查了地磁场、左手定则、带电粒子在磁场中的运动等知识点．极光在地球上看为顺时针方向，用左手定则可断定高速粒子的电性。
4．（2024•海安市校级二模）某同学利用手机物理工坊测量当地地磁场的磁感应强度，如图甲所示，以手机显示屏所在平面为平面，在手机上建立直角坐标系，该同学测量时轴始终保持竖直向上，手机平面绕轴匀速转动，手机显示出各轴磁场的实时数据（如图乙所示）。当外界磁场分量与坐标轴正方向相同时则显示正值，相反则显示负值，根据图像可推知，下列说法错误的是　　

A．图中时刻轴正方向指向地球北方
B．图中时刻轴正方向指向地球南方
C．时间内手机刚好绕轴转动了一周
D．通过轴数据可知测量地在南半球
【答案】
【考点】地磁场；磁感应强度的定义与物理意义
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；实验探究能力
【分析】磁感应强度是矢量，根据平行四边形定则计算合磁感应强度的大小。
【解答】解：地磁场的极在地球南极附近，极在地球北极附近，在南半球，地磁场方向斜向上，竖直分量竖直向上，水平分量指向北方；在北半球，地磁场方向斜向下，竖直分量竖直向下，水平分量指向北方，如下图所示，

、根据北半球地磁场保持水平分量为向北，因此当手机绕轴转动过程，地磁场水平分量在轴和轴的分量，将出现正弦或余弦式的变化，图中时刻轴正方向磁场数值达到最大，说明此时刻轴正方向指向地球北方，故正确；
、图中时刻轴负方向磁场数值达到最大，说明时刻轴正方向指向地球南方，故正确；
、由图中轴数据为负，即磁场有竖直向下分量且基本保持不变，可知测量地在北半球，故错误；
、时间内轴方向磁场变化刚好一个周期，说明时间内手机刚好绕轴转动了一周，故正确；
本题选择错误的，
故选：。
【点评】本题考查对磁感应强度的理解，明确磁感应强度是矢量，满足平行四边形定则。
5．（2024•沙坪坝区校级模拟）地球本身是一个大磁体，其磁场分布如图所示。目前学术界对于地磁场的形成机制尚无共识。一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流。基于此理论，下列判断正确的是　　

A．地表电荷为正电荷
B．若地球自转角速度减小，则地表上任一位置的磁感应强度均减小
C．地球赤道上方各点处地磁场的磁感应强度相同
D．赤道上穿过地表单位面积的磁通量比两极处大
【答案】
【考点】通电直导线周围的磁场；磁通量的概念和计算公式的定性分析
【专题】定性思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力
【分析】根据安培定则和地球自转方向分析判断；若地球自转角速度减小，分析则等效电流的变化，从而分析磁感应强度的变化；据地球赤道上方各点处地磁场的磁感应强度的特点分析；根据磁通量定义分析。
【解答】解：．根据题意，地磁场来源于地表电荷随地球自转产生的环形电流，根据安培定则和地球自转方向为自西向东，地磁场内部磁感线方向由北到南，可以判断地表电荷为负电荷，故错误；
．若地球自转角速度减小，则线速度减小，则等效电流越小，磁感应强度减小，故正确；
．地球赤道上方各点处地磁场的磁感应强度方向相同，大小不同，故错误；
．赤道处磁感线与地面平行，穿过地表单位面积的磁通量为0，两极最大，故错误。
故选：。
【点评】本题主要考查电流与磁场的关系，在做题中要注意，磁感线是闭合曲线。
6．（2024•重庆模拟）《大国重器》节目介绍的输电系统的三相共箱技术，如图甲所示，管道内部有三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，上方两根输电线缆、连线水平，某时刻、中电流方向垂直于纸面向里，中电流方向垂直于纸面向外，、、中电流大小均为，则　　

A．正三角形中心处的磁感应强度为0
B．、连线中点处的磁感应强度斜向左上方
C．、输电线缆相互吸引
D．、输电线缆相互吸引
【答案】
【考点】通电直导线周围的磁场；两根通电导线之间的作用力
【专题】定性思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理能力
【分析】、根据右手定则判断出每根电缆在处或中点处的磁感应强度，再根据矢量的合成法则求合磁感应强度；
、根据通向电流互相吸引反向电流互相排斥，可判断、输电线缆间的作用力。
【解答】解：、根据右手定则可判断输电线缆在点的磁感应强度方向垂直指向左下方，输电线缆在点的磁感应强度方向垂直指向右下方，根据对称性可知，输电线缆在处产生的磁感应强度大小相等，根据矢量的合成法则可判断、输电线缆在处的合磁感应强度方向竖直向下，而输电线在点的磁感应强度方向垂直水平向右，所以处合磁感应强度方向应斜向右下方，故错误；
、输电线缆在、连线中点处的磁感应强度方向竖直向下，输电线缆在点的磁感应强度方向竖直向下，输电线在、连线中点的磁感应强度方向水平向右，所以、连线中点合磁感应强度方向斜向右下方，故错误；
、根据同向电流相互吸引，反向电流相互排斥可知，、输电线缆相互吸引，、输电线缆相互排斥，故正确，错误；
故选：。
【点评】本题主要考查电流产生的磁场方向的判断方法，解题关键是右手定则的应用及矢量的合成法则。
7．（2024•浑南区校级三模）磁悬浮地球仪内部存在永磁铁，当底座通电后地球仪可以悬浮在空中，用手转动地球仪，可生动地展现地球在太空中的形态。若用手触碰地球仪使其偏离平衡位置少许，底座中的霍尔元件能检测到磁场的变化，松手后，负反馈机制会使地球仪重新回到平衡位置不掉落，下列说法错误的是　　
A．地球仪悬浮时处于失重状态
B．地球仪利用了电流的磁效应
C．地球仪能够持续转动是因为具有惯性
D．地球仪利用磁场将南北极锁定，使其只能绕地轴旋转
【答案】
【考点】惯性与质量；超重与失重的概念、特点和判断；安培力的概念
【专题】定性思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理能力
【分析】地球仪处于平衡状态，根据加速度分析地球仪是否处于超失重状态；根据磁悬浮地球仪底部线圈通电产生磁场分析；地球仪能够持续转动是因为具有惯性；地球仪利用磁场将南北极锁定，使其只能绕地轴旋转。
【解答】解：磁悬浮地球仪的球体中装有永磁铁，底部线圈通电产生磁场，磁场力与重力平衡而悬浮，地球仪处于平衡状态，地球仪的加速度为零，既不处于超重状态，也不处于失重状态，故错误；
磁悬浮地球仪底部线圈通电产生磁场，地球仪利用了电流的磁效应，故正确；
地球仪能够持续转动是因为具有惯性，故正确；
地球仪利用磁场将南北极锁定，使其只能绕地轴旋转，故正确。
本题选错误的，故选。
【点评】本题考查了超失重现象、电流的磁效应、惯性等相关知识，注意物理知识的具体应用。
8．（2024•江西模拟）如图所示，粒子甲垂直边界进入垂直纸面向外的匀强磁场时发生核反应：甲乙丙，产生的乙和丙粒子垂直经过磁场的轨迹如图所示。已知乙和丙的电荷量大小相等，轨迹半径之比为，不计重力及空气阻力，则　　

A．甲带正电 B．乙带负电
C．甲、乙的动量大小之比为 D．乙、丙的动量大小之比为
【答案】
【考点】牛顿第二定律与向心力结合解决问题；洛伦兹力、磁场、粒子运动方向和电荷性质的相互判断；带电粒子在匀强磁场中的圆周运动
【专题】定量思想；推理法；带电粒子在磁场中的运动专题；推理能力
【分析】由左手定则判断乙和丙的带电性质，根据电荷守恒定律分析甲的带电性质；根据洛伦兹力提供向心力求得粒子的动量与运动半径的关系，可得到乙和丙的动量大小之比。根据动量守恒定律分析甲、乙的动量大小之比。
【解答】解：、粒子乙在磁场中顺时针偏转，粒子丙在磁场中逆时针偏转，由左手定则判断，乙带正电，丙带负电。已知乙和丙的电荷量大小相等，根据电荷守恒定律，可知甲不带电，故错误；
、粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，可得：

又有动量
联立可得：
可见粒子的动量大小与圆周运动半径为正比关系，已知乙和丙的电荷量大小相等，轨迹半径之比为，则乙、丙的动量大小之比为。
粒子甲发生核反应的过程满足动量守恒定律，以甲的运动方向为正方向，则有：
，可得甲、乙的动量大小之比为，故正确，错误。
故选：。
【点评】本题考查了带电粒子在磁场中运动问题，要知道带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力。原子核发生核反应的过程满足动量守恒定律。
9．（2024•海淀区校级三模）云室是借助过饱和水蒸气在离子上凝结来显示通过它的带电粒子径迹的装置。如图为一张云室中拍摄的照片。云室中加了垂直于纸面向外的磁场。图中、、、、是从点发出的一些正电子或负电子的径迹。有关这些径迹以下判断正确的是　　

A．、都是正电子的径迹
B．径迹对应的粒子动量最大
C．径迹对应的粒子动能最大
D．径迹对应的粒子运动时间最长
【答案】
【考点】带电粒子在匀强磁场中的圆周运动
【专题】定量思想；推理法；带电粒子在磁场中的运动专题；分析综合能力
【分析】根据左手定则判断粒子所带电性，根据粒子做圆周运动的半径和圆心角，分析粒子的速度、动能、动量和运动时间。
【解答】解：．带电粒子在垂直于纸面向外的磁场中运动，根据左手定则可知、、都是正电子的径迹，、都是负电子的径迹，故错误；
．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有

解得

由图可知径迹对应的粒子的运动半径最小，径迹对应的粒子的速度最小，根据

可知径迹对应的粒子动量最小，故错误；
．根据

可知

即径迹对应的粒子动能不是最大的，故错误；
．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有
，
则

所以

粒子在磁场中的运动时间

其中为粒子在磁场中的偏转角度，由图可知径迹对应的偏转角度最大，则径迹对应的粒子运动时间最长，故正确。
故选：。
【点评】本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，比较简单，从图中正确得出粒子做圆周运动的半径和圆心角是解题关键。
10．（2024•东西湖区校级模拟）如图所示，有一范围足够大的水平匀强磁场，磁感应强度为，一个质量为、电荷量为的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直长杆上，环与杆间的动摩擦因数为。现使圆环以初速度向上运动，经时间圆环回到出发点，不计空气阻力，取竖直向上为正方向。下列描述该过程中圆环的速度随时间、摩擦力随时间、动能随位移、机械能随位移变化规律的图象中，不可能正确的是　　

A． B．
C． D．
【答案】
【考点】带电粒子在叠加场中做直线运动
【专题】定量思想；推理法；带电粒子在电场中的运动专题；分析综合能力
【分析】小球受重力、洛伦兹力、支持力和滑动摩擦力，然后根据牛顿第二定律列式，推导出纵坐标与横坐标的关系式，由此进行解答。
【解答】解：．小球向上运动的过程中受重力、洛伦兹力、支持力和向下的滑动摩擦力，向上运动，重力和摩擦力做负功，速度不断减小，洛伦兹力不断减小，支持力减小，故滑动摩擦力减小，合力减小，物体做加速度不断减小的加速运动，当速度减为零时，向上的位移最大，摩擦力等于0，而加速度等于重力加速度；小球达到最高点后向下运动的过程中受重力、洛伦兹力、支持力和向上的滑动摩擦力，由于速度不断变大，洛伦兹力不断变大，支持力变大，故滑动摩擦力变大，合力减小，物体做加速度不断减小的加速运动，当加速度减为零时，速度最大；
由以上的分析可知，小球先向上运动，加速度逐渐减小；后小球向下运动，加速度仍然继续减小．负号表示速度的方向前后相反．由以上的分析可知，小球先向上运动，摩擦力的方向向下，逐渐减小；后小球向下运动，摩擦力的方向向上，逐渐增大，故是可能的；
．小球向上运动的过程中，有

由于逐渐减小，所以动能的变化率逐渐减小，故不可能；
．小球运动的过程中摩擦力做功使小球的机械能减小，向上运动的过程中
△△
由于向上运动的过程中逐渐减小，所以机械能的变化率逐渐减小；而向下运动的过程中摩擦力之间增大，所以机械能的变化率逐渐增大，故是可能的。
本题选不可能的，故选：。
【点评】本题关键分析清楚带电小球的运动情况，明确：向上运动的过程中摩擦力逐渐减小，向下运动的过程中摩擦力逐渐增大，加速度、速度和动能、机械能都随之发生 变化。
二．多选题（共5小题）
11．（2024•开福区校级模拟）如图所示，在某空间的一个区域内有一直线与水平面成角，在两侧存在垂直于纸面且方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小为。从直线上的点水平向右射出速率为的粒子，粒子带正电，比荷为，若粒子运动过程中经过直线上的点，粒子从点运动到点的时间为。已知，不计粒子重力。则　　

A．可能为 B．可能为
C．可能为 D．一定为
【答案】
【考点】带电粒子在直线边界磁场中的运动
【专题】推理法；推理论证能力；定量思想；带电粒子在磁场中的运动专题
【分析】根据洛伦兹力做向心力得到粒子在两磁场中运动轨道半径相等，且得到速率和半径的关系，结合几何关系和对称性求磁感应强度的可能值；
然后根据每次偏转角，结合时间公式求总时间。
【解答】解：、由题意可知粒子可能的运动轨迹如图所示，

粒子每次经过直线均偏转，由几何关系，将分成等份，可知半径：
根据洛伦兹力提供向心力：
联立可得：，故正确，错误；
、粒子从点运动到点的时间为为：，故错误，正确。
故选：。
【点评】带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力做向心力，故常根据速度及磁感应强度求得半径，然后根据几何关系求得运动轨迹；或反过来由轨迹根据几何关系求解半径，进而求得速度、磁感应强度。
12．（2024•龙凤区校级模拟）如图所示，在平面的第一、二象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，在第三、四象限范围内有沿轴正方向的匀强电场，在坐标原点有一个粒子源可以向轴上方以不同速率向各个方向发射质量为、电荷量为的带正电粒子，轴上的点坐标为，轴上的点坐标为。不计粒子的重力及粒子之间的相互作用。下列说法中正确的是　　

A．所有经过点的粒子最小速度为
B．若以最小速率经过点的粒子又恰好能过点，则电场强度大小为
C．沿不同方向进入匀强磁场的粒子要经过点，速度大小一定不同
D．所有经过点的粒子在匀强电场中运动的时间均相同
【答案】
【考点】带电粒子由磁场进入电场中的运动
【专题】带电粒子在复合场中的运动专题；推理法；定量思想；推理能力
【分析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆周运动半径最小时，粒子经过点时速度最小，由洛伦兹力提供向心力，结合几何关系求解最小速度；速度最小的粒子由点到点做类平抛运动，根据牛顿第二定律与运动学公式求解电场强度；经过、两点的不同圆半径可以相等，也可以不相等，运动半径相等时粒子速度大小相等；沿不同方向进入磁场的粒子，经过点时垂直电场方向的分速度为定值，粒子沿轴负方向做匀速直线运动通过磁场。
【解答】解：、粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得：
，可得：
当为粒子运动轨迹的直径时（即，圆周运动半径最小，粒子经过点时速度最小，可得：，故正确；
、粒子以最小速率经过点时，在磁场中的轨迹恰好为半个圆周，到达点时速度方向垂直于轴，由点到点做类平抛运动。
沿轴负方向做匀速直线运动，则有：
沿轴正方向做匀加速直线运动，则有：
由牛顿第二定律得：
联立解得电场强度，故错误；
、经过点圆弧轨迹均以为弦，如图1所示为经过、两点的半径相等的圆与圆，粒子可以分别沿这两个等大的圆在磁场中的圆弧部分做圆周运动经过点，由于运动半径相等，故粒子速度大小相同，故错误；

、设沿不同方向进入磁场的粒子，经过点的速度方向与轴夹角为，如图2所示。

由几何关系得：，同理由：，可得：
在点垂直电场方向的分速度为：，可见为定值。
粒子穿过电场过程沿轴负方向做匀速直线运动，则有：，因为定值，故所有经过点的粒子在匀强电场中运动的时间均相同，故正确。
故选：。
【点评】本题考查带电粒子在磁场和电场的运动规律，对于带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量；对于带电粒子在电场中做匀变速曲线运动时，应用运动的分解与合成解答。
13．（2024•福建）如图，用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外，铜环两端、处于同一水平线。若环中通有大小为、方向从到的电流，细绳处于绷直状态，则　　

A．两根细绳拉力均比未通电流时的大
B．两根细绳拉力均比未通电流时的小
C．铜环所受安培力大小为
D．铜环所受安培力大小为
【答案】
【考点】左手定则判断安培力的方向；安培力的计算公式及简单应用
【专题】定量思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用；推理论证能力
【分析】应用等效法，通电半圆形铜环等效长度为直径，根据公式计算安培力，根据左手定则判断方向，根据平衡条件判断通电前后绳子拉力大小关系。
【解答】解：通电半圆形铜环可等效为长度为直径的通电直导线，电流方向，根据左手定则可知半圆形铜环受到的安培力方向竖直向下，大小，根据受力分析可得，通电后，绳子拉力，两根细绳拉力均比未通电流时的大，故正确，错误；
故选：。
【点评】本题主要考查非直通电导线受安培力的计算，根据等效法进行解答。
14．（2024•罗湖区校级模拟）如图甲，用强磁场将百万度高温的等离子体（等量的正离子和电子）约束在