2024高考物理真题分项解析
专题14 磁场和安培力
1. （（2024年6月浙江省物理选考））如图所示，一根固定的足够长的光滑绝缘细杆与水平面成角。质量为m、电荷量为+q的带电小球套在细杆上。小球始终处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中。磁场方向垂直细杆所在的竖直面，不计空气阻力。小球以初速度沿细杆向上运动至最高点，则该过程（ ）
A. 合力冲量大小为mv0cos
B. 重力冲量大小为
C. 洛伦兹力冲量大小为
D. 若，弹力冲量为零
【答案】CD
【解析】
根据动量定理
故合力冲量大小为，故A错误；
小球上滑的时间为
重力的冲量大小为
故B错误；
C．小球所受洛伦兹力为
，
随时间线性变化，故洛伦兹力冲量大小为
故C正确；
D．若，0时刻小球所受洛伦兹力为
小球在垂直细杆方向所受合力为零，可得
即
则小球在整个减速过程的图像如图
图线与横轴围成的面积表示冲量可得弹力的冲量为零，故D正确。
故选CD。
2. （2024高考重庆卷）小明设计了如图所示的方案，探究金属杆在磁场中的运动情况，质量分别为2m、m的金属杆P、Q用两根不可伸长的导线相连，形成闭合回路，两根导线的间距和P、Q的长度均为L，仅在Q的运动区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向左的匀强磁场。Q在垂直于磁场方向的竖直面内向上运动，P、Q始终保持水平，不计空气阻力、摩擦和导线质量，忽略回路电流产生的磁场。重力加速度为g，当P匀速下降时，求
（1）P所受单根导线拉力的大小；
（2）Q中电流的大小。
【答案】（1）mg；（2）
【解析】
（1）由P匀速下降可知，P处于平衡状态，所受合力为0，设导线拉力大小为T，对P有
2T = 2mg
解得
T = mg
（2）设Q所受安培力大小为F，对P、Q整体受力分析，有
mg＋F = 2mg
又
F = BIL
解得
3. （2024高考湖南卷）如图，有一硬质导线Oabc，其中是半径为R的半圆弧，b为圆弧的中点，直线段Oa长为R且垂直于直径ac。该导线在纸面内绕O点逆时针转动，导线始终在垂直纸面向里的匀强磁场中。则O、a、b、c各点电势关系为（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
如图，相当于Oa、Ob、Oc导体棒转动切割磁感线，根据右手定则可知O点电势最高；
根据
同时有
可得
得
故选C。
4. （2024年高考福建卷）将半径为r铜导线半圆环AB用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上， AB置于垂直纸面向外的大小为B的磁场中，现给导线通以自A到B大小为I的电流，则（ ）
A. 通电后两绳拉力变小 B. 通电后两绳拉力变大
C. 安培力为 D. 安培力为
【参考答案】
【名师解析】现给导线通以自A到B大小为I的电流，由左手定则，可知导线所受安培力向下，安培力大小为2BIr，所以通电后两绳拉力变大，BD正确。
5. （2024高考江西卷）石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能．现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子（电子）浓度。如图（a）所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。当时，测得关系图线如图（b）所示，元电荷，则此样品每平方米载流子数最接近（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
设样品每平方米载流子(电子)数为n，电子定向移动的速率为v，则时间t内通过样品的电荷量
q=nevtb
根据电流的定义式得
当电子稳定通过样品时，其所受电场力与洛伦兹力平衡，则有
联立解得
结合图像可得
解得
故选D。
6. （2024年1月浙江选考）磁电式电表原理示意图如图所示，两磁极装有极靴，极靴中间还有一个用软铁制成的圆柱。极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，两者之间有可转动的线圈。a、b、c和d为磁场中的四个点。下列说法正确的是（ ）
A. 图示左侧通电导线受到安培力向下
B. a、b两点的磁感应强度相同
C. 圆柱内的磁感应强度处处为零
D. c、d两点的磁感应强度大小相等
【答案】A
【解析】
由左手定则可知，图示左侧通电导线受到安培力向下，选项A正确；
a、b两点的磁感应强度大小相同，但是方向不同，选项B错误；
磁感线是闭合的曲线，则圆柱内的磁感应强度不为零，选项C错误；
因c点处的磁感线较d点密集，可知 c点的磁感应强度大于d点的磁感应强度，选项D错误。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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