2019-2020年高考物理真題分類匯編 磁場(含解析).doc
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2019-2020年高考物理真題分類匯編 磁場(含解析) (xx新課標I-14). 兩相鄰的勻強磁場區(qū)域的磁感應強度大小不同,方向平行。一速度方向與磁感應強度方向垂直的帶電粒子(不計重力),從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后,粒子的 A. 軌道半徑減小,角速度增大 B. 軌道半徑減小,角速度減小 C. 軌道半徑增大,角速度增大 D. 軌道半徑增大,角速度減小 【答案】D 【考點】洛倫茲力的公式;帶電粒子在勻強磁場中的運動 【解析】由于磁場方向與速度方向垂直,粒子只受洛倫茲力作用,帶電粒子在磁場中所受的洛倫茲力提供所需的向心力:qvB=m ,得到軌道半徑r= ,由于洛倫茲力不做功,故帶電粒子的線速度v不變,當粒子從較強到較弱磁場區(qū)域后,B減少時,r增大;由角速度ω= 可判斷角速度減小,故選項D正確。 【xx新課標II-18】18. 指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關于指南針,下列說明正確的是 A. 指南針可以僅具有一個磁極 B. 指南針能夠指向南北,說明地球具有磁場 C.指南針的指向會受到附近鐵塊的干擾 D.在指南針正上方附近沿指針方向放置一直導線,導線通電時指南針不偏轉 【答案】BC 考點:安培定則 【xx新課標II-19】19. 有兩個勻強磁場區(qū)域I和 II,I中的磁感應強度是II中的k倍,兩個速率相同的電子分別在兩磁場區(qū)域做圓周運動。與I中運動的電子相比,II中的電子 A. 運動軌跡的半徑是I中的k倍 B. 加速度的大小是I中的k倍 C. 做圓周運動的周期是I中的k倍 D. 做圓周運動的角速度是I中的k倍 【答案】AC 【解析】 考點:帶電粒子在磁場中的運動;圓周運動 【xx重慶-1】. 題1圖中曲線a、b、c、d為氣泡室中某放射物質(zhì)發(fā)生衰變放出的部分粒子的經(jīng)跡,氣泡室中磁感應強度方向垂直紙面向里。以下判斷可能正確的是 A.a、b為粒子的經(jīng)跡 B. a、b為粒子的經(jīng)跡 C. c、d為粒子的經(jīng)跡 D. c、d為粒子的經(jīng)跡 【答案】D 考點:本題考查放射線的性質(zhì)、帶電粒子在磁場中的運動。 【xx重慶-7】.(15分)音圈電機是一種應用于硬盤、光驅等系統(tǒng)的特殊電動機.題7圖是某音圈電機的原理示意圖,它由一對正對的磁極和一個正方形剛性線圈構成,線圈邊長為,匝數(shù)為,磁極正對區(qū)域內(nèi)的磁感應強度方向垂直于線圈平面豎直向下,大小為,區(qū)域外的磁場忽略不計.線圈左邊始終在磁場外,右邊始終在磁場內(nèi),前后兩邊在磁場內(nèi)的長度始終相等.某時刻線圈中電流從P流向Q,大小為. (1)求此時線圈所受安培力的大小和方向。 (2)若此時線圈水平向右運動的速度大小為,求安培力的功率. 【答案】(1),方向水平向右 ;(2) 考點:本題考查安培力、功率。 【xx重慶-9】.(18分)題9圖為某種離子加速器的設計方案.兩個半圓形金屬盒內(nèi)存在相同的垂直于紙面向外的勻強磁場.其中和是間距為的兩平行極板,其上分別有正對的兩個小孔和,,P為靶點,(為大于1的整數(shù)).極板間存在方向向上的勻強電場,兩極板間電壓為.質(zhì)量為、帶電量為的正離子從點由靜止開始加速,經(jīng)進入磁場區(qū)域.當離子打到極板上區(qū)域(含點)或外殼上時將會被吸收.兩虛線之間的區(qū)域無電場和磁場存在,離子可勻速穿過.忽略相對論效應和離子所受的重力.求: (1)離子經(jīng)過電場僅加速一次后能打到P點所需的磁感應強度大??; (2)能使離子打到P點的磁感應強度的所有可能值; (3)打到P點的能量最大的離子在磁場中運動的時間和在電場中運動的時間。 【答案】(1) (2), (3), 【解析】 試題分析:(1)離子經(jīng)電場加速,由動能定理:,可得 磁場中做勻速圓周運動, 剛好打在P點,軌跡為半圓,由幾何關系可知 聯(lián)立解得 (2)若磁感應強度較大,設離子經(jīng)過一次加速后若速度較小,圓周運動半徑較小,不能直接打在P點,而做圓周運動到達右端,再勻速直線到下端磁場,將重新回到O點重新加速,直到打在P點。設共加速了n次,有: 且 解得:, 要求離子第一次加速后不能打在板上,有,且, 解得: 故加速次數(shù)n為正整數(shù)最大取 即 (3)加速次數(shù)最多的離子速度最大,取,離子在磁場中做n-1個完整的勻速圓周運動和半個圓周打到P點。 由勻速圓周運動 電場中一共加速n次,可等效成連續(xù)的勻加速直線運動.由運動學公式 可得: 考點:本題考查帶電粒子在電場和磁場中的運動、牛頓第二定律、運動學公式。 (xx浙江-25)使用回旋加速器的實驗需要把離子束從加速器中引出,離子束引出的方法有磁屏蔽通道法和靜電偏轉法等。質(zhì)量為m,速度為v的離子在回旋加速器內(nèi)旋轉,旋轉軌道時半徑為r的圓,圓心在O點,軌道在垂直紙面向外的勻強磁場中,磁感應強度為B。為引出離子束,使用磁屏蔽通道法設計引出器。引出器原理如圖所示,一堆圓弧形金屬板組成弧形引出通道,通道的圓心位于點(點圖中未畫出)。引出離子時,令引出通道內(nèi)磁場的磁感應強度降低,從而使離子從P點進入通道,沿通道中心線從Q點射出。已知OQ長度為L。OQ與OP的夾角為, (1)求離子的電荷量q并判斷其正負 (2)離子從P點進入,Q點射出,通道內(nèi)勻強磁場的磁感應強度應降為,求 (3)換用靜電偏轉法引出離子束,維持通道內(nèi)的原有磁感應強度B不變,在內(nèi)外金屬板間加直流電壓,兩板間產(chǎn)生徑向電場,忽略邊緣效應。為使離子仍從P點進入,Q點射出,求通道內(nèi)引出軌跡處電場強度E的方向和大小 【答案】(1),正電荷(2)(3) 【解析】 試題分析:(1)離子做圓周運動 ① 解得,正電荷 ② (2)如圖所示 ,, 引出軌跡為圓弧 ③ 考點:回旋加速器,帶電粒子在電磁場中的運動 (xx四川-7).如圖所示,S處有一電子源,可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子,平板MN垂直于紙面,在紙面內(nèi)的長度L=9.1cm,中點O與S間的距離d=4.55cm,MN與SO直線的夾角為θ,板所在平面有電子源的一側區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應強度B=2.010-4T,電子質(zhì)量m=9.110-31kg,電量e=-1.610-19C,不計電子重力。電子源發(fā)射速度v=1.6106m/s的一個電子,該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長度為l,則 A.θ=90時,l=9.1cm B.θ=60時,l=9.1cm C.θ=45時,l=4.55cm D.θ=30時,l=4.55cm 【答案】AD ( ( 【解析】 試題分析:電子在磁場中受洛倫茲力作用做勻速圓周運動,根據(jù)洛倫茲力大小計算公式和向心力公式有:evB=,解得電子圓周運動的軌道半徑為:r==m=4.5510-2m=4.55cm,恰好有:r=d=L/2,由于電子源S,可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子,因此電子的運動軌跡將是過S點的一系列半徑為r的等大圓,能夠打到板MN上的區(qū)域范圍如下圖所示,實線SN表示電子剛好經(jīng)過板N端時的軌跡,實線SA表示電子軌跡剛好與板相切于A點時的軌跡,因此電子打在板上可能位置的區(qū)域的長度為:l=NA, 考點:帶電粒子在有界磁場中的運動。 【xx山東-24】. 如圖所示,直徑分別為D和2D的同心圓處于同一豎直面內(nèi),O為圓心,GH為大圓的水平直徑。兩圓之間的環(huán)形區(qū)域(Ⅰ區(qū))和小圓內(nèi)部(Ⅱ區(qū))均存在垂直圓面向里的勻強磁場。間距為d的兩平行金屬極板間有一勻強電場,上極板開有一小孔。一質(zhì)量為m,電量為+q的粒子由小孔下方d/2處靜止釋放,加速后粒子以豎直向上的速度v射出電場,由點緊靠大圓內(nèi)側射入磁場。不計粒子的重力。 (1)求極板間電場強度的大小; (2)若粒子運動軌跡與小圓相切,求區(qū)磁感應強度的大小; (3)若Ⅰ區(qū),Ⅱ區(qū)磁感應強度的大小分別為2mv/qD,4mv/qD,粒子運動一段時間后再次經(jīng)過H點,求這段時間粒子運動的路程。 【答案】(1)(2)或(3)5.5πD (3)若Ⅰ區(qū)域的磁感應強度為,則粒子運動的半徑為;Ⅱ區(qū)域的磁感應強度為,則粒子運動的半徑為; 設粒子在Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)做圓周運動的周期分別為T1、T2,由運動公式可得: ; 據(jù)題意分析,粒子兩次與大圓相切的時間間隔內(nèi),運動軌跡如圖所示,根據(jù)對稱性可知,Ⅰ區(qū)兩段圓弧所對的圓心角相同,設為,Ⅱ區(qū)內(nèi)圓弧所對圓心角為,圓弧和大圓的兩個切點與圓心O連線間的夾角設為,由幾何關系可得:;; 粒子重復上述交替運動回到H點,軌跡如圖所示,設粒子在Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)做圓周運動的時間分別為t1、t2,可得:; 設粒子運動的路程為s,由運動公式可知:s=v(t1+t2) 聯(lián)立上述各式可得:s=5.5πD 考點:帶電粒子在勻強磁場中的運動;動能定理。 【xx廣東-16】16、在同一勻強磁場中,a粒子()和質(zhì)子()做勻速圓周運動,若它們的動量大小相等,則a粒子和質(zhì)子 A、運動半徑之比是2:1 B、運動周期之比是2:1 C、運動速度大小之比是4:1 D. 受到的洛倫茲力之比是2:1 【答案】B 【考點】動量;洛倫茲力的公式;帶電粒子在勻強磁場中的運動 【解析】a粒子和質(zhì)子質(zhì)量之比為4 :1,電荷量之比為2 :1 ,由于動量相同,故速度之比為1 :4,選項C錯誤;在同一勻強磁場B中,帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的半徑r = ,得兩者的運動半徑之比為1 :2,選項A錯誤;帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期T = ,得周期之比為2 :1,選項B正確;由帶電粒子在勻強磁場中受到的洛倫茲力f = qvB,得受到的洛倫茲力之比為1 :2,選項D錯誤。 【xx福建-18】18.如圖,由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強磁場B中。一接入電路電阻為R的導體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動,滑動過程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中( ) A.PQ中電流先增大后減小 B.PQ兩端電壓先減小后增大 C.PQ上拉力的功率先減小后增大 D.線框消耗的電功率先減小后增大 【答案】:C 【xx福建-22】22. 如圖,絕緣粗糙的豎直平面MN左側同時存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場,電場方向水平向右,電場強度大小為E,磁場方向垂直紙面向外,磁感應強度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小滑塊從A點由靜止開始沿MN下滑,到達C點時離開MN做曲線運動。A、C兩點間距離為h,重力加速度為g。 (1)求小滑塊運動到C點時的速度大小vc; (2)求小滑塊從A點運動到C點過程中克服摩擦力做的功Wf; (3)若D點為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運動過程中速度最大的位置,當小滑塊運動到D點時撤去磁場,此后小滑塊繼續(xù)運動到水平地面上的P點。已知小滑塊在D點時的速度大小為vD,從D點運動到P點的時間為t,求小滑塊運動到P點時速度的大小vp. 【答案】:(1)E/B (2)(3) 【解析】 試題分析:(1)由題意知,根據(jù)左手定則可判斷,滑塊在下滑的過程中受水平向左的洛倫茲力,當洛倫茲力等于電場力qE時滑塊離開MN開始做曲線運動,即Bqv=qE 解得:v=E/B (2)從A到C根據(jù)動能定理: 解得: (3)設重力與電場力的合力為F,由圖意知,在D點速度vD的方向與F地方向垂直,從D到P做類平拋運動,在F方向做勻加速運動a=F/m,t時間內(nèi)在F方向的位移為 從D到P,根據(jù)動能定理:,其中 聯(lián)立解得: 【xx江蘇-4】4.如圖所示,用天平測量勻強磁場的磁感應強度,下列各選項所示的載流線圈匝數(shù)相同,邊長NM相等,將它們分別掛在天平的右臂下方,線圈中通有大小相同的電流,天平處于平衡狀態(tài),若磁場發(fā)生微小變化,天平最容易失去平衡的是 【答案】A 【xx江蘇-15】15.(16分)一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示,電荷量均為+q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為的加速電場,其初速度幾乎為零,這些離子經(jīng)過加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場,最后打在底片上,已知放置底片區(qū)域已知放置底片的區(qū)域MN =L,且OM =L。某次測量發(fā)現(xiàn)MN中左側區(qū)域MQ損壞,檢測不到離子,但右側區(qū)域QN仍能正常檢測到離子. 在適當調(diào)節(jié)加速電壓后,原本打在MQ的離子即可在QN檢測到。 (1)求原本打在MN中點P的離子質(zhì)量m; (2)為使原本打在P的離子能打在QN區(qū)域,求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍; (3)為了在QN區(qū)域將原本打在MQ區(qū)域的所有離子檢測完整,求需要調(diào)節(jié)U的最少次數(shù)。(??;) 【答案】(1) (2) (3)3次 【解析】(1)離子在電場中加速: 在磁場中做勻速圓周運動: 解得: 代入,解得 【xx海南-1】如圖,a是豎直平面P上的一點,P前有一條形磁鐵垂直于P,且S極朝向a點,P后一電子在偏轉線圈和條形磁鐵的磁場的共同作用下,在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過a點。在電子經(jīng)過a點的瞬間。條形磁鐵的磁場對該電子的作用力的方向() A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 【答案】A 【xx天津-12】12.(20分)現(xiàn)代科學儀器常利用電場、磁場控制帶電粒子的運動。真空中存在著如圖所 示的多層緊密相鄰的勻強電場和勻強磁場,電場與磁場的寬度均為d。電場強度為E. 方向水平向右;磁感應強度為B.方向垂直紙面向里。電場、磁場的邊界互相平行且與電場方向垂直。一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子在第1層電場左側邊界某處由靜止釋放.粒子始終在電場、磁場中運動,不計粒子重力及運動時的電磁輻射。 (1)求粒子在第2層磁場中運動時速度v2的大小與軌跡半徑r2 (2)粒子從第n層磁場右側邊界穿出時,速度的方向與水平方向的夾角為θn .試求sinθ ; (3)若粒子恰好不能從第n層磁場右側邊界穿出.試問在其他條件不變的情況下,也進入第n層磁場.但比荷較該粒子大的粒子能否穿出該層磁場右側邊界,請簡要推理說明之。 【答案】- 配套講稿:
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