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(biāo)I-14). 兩相鄰的勻強(qiáng)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同，方向平行。一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子（不計重力），從較強(qiáng)磁場區(qū)域進(jìn)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(qiáng)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(dāng)粒子從較強(qiáng)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(biāo)II-18】18. 指南針是我國古代四大發(fā)明之一。關(guān)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(dǎo)線，導(dǎo)線通電時指南針不偏轉(zhuǎn) 【答案】BC 考點：安培定則 【xx新課標(biāo)II-19】19. 有兩個勻強(qiáng)磁場區(qū)域I和 II，I中的磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)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(jī)是一種應(yīng)用于硬盤、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動機(jī).題7圖是某音圈電機(jī)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(gòu)成，線圈邊長為，匝數(shù)為，磁極正對區(qū)域內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(shè)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)入磁場區(qū)域.當(dāng)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(yīng)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(yīng)強(qiáng)度大??； （2）能使離子打到P點的磁感應(yīng)強(qiáng)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(guān)系可知 聯(lián)立解得 （2）若磁感應(yīng)強(qiáng)度較大，設(shè)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(dá)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(shè)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(xué)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(xué)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(zhuǎn)法等。質(zhì)量為m，速度為v的離子在回旋加速器內(nèi)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)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(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。為引出離子束，使用磁屏蔽通道法設(shè)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(yīng)強(qiáng)度降低，從而使離子從P點進(jìn)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(fù) （2）離子從P點進(jìn)入，Q點射出，通道內(nèi)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)降為，求 （3）換用靜電偏轉(zhuǎn)法引出離子束，維持通道內(nèi)的原有磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)。為使離子仍從P點進(jìn)入，Q點射出，求通道內(nèi)引出軌跡處電場強(qiáng)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(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)磁場。間距為d的兩平行金屬極板間有一勻強(qiáng)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(cè)射入磁場。不計粒子的重力。 （1）求極板間電場強(qiáng)度的大??； （2）若粒子運動軌跡與小圓相切，求區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??； （3）若Ⅰ區(qū)，Ⅱ區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)強(qiáng)度為，則粒子運動的半徑為；Ⅱ區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，則粒子運動的半徑為； 設(shè)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(shè)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(shè)為，由幾何關(guān)系可得：；； 粒子重復(fù)上述交替運動回到H點，軌跡如圖所示，設(shè)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(shè)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(qiáng)磁場中的運動；動能定理。 【xx廣東-16】16、在同一勻強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)磁場B中，帶電粒子在勻強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(xì)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(qiáng)磁場B中。一接入電路電阻為R的導(dǎo)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(cè)同時存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向水平向右，電場強(qiáng)度大小為E，磁場方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)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(dá)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(dāng)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(dāng)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(shè)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(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)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(cè)區(qū)域MQ損壞，檢測不到離子，但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測到離子. 在適當(dāng)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?qū)⒃敬蛟贛Q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)。（取；） 【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(zhuǎn)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(xué)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(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場與磁場的寬度均為d。電場強(qiáng)度為E． 方向水平向右；磁感應(yīng)強(qiáng)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(cè)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(cè)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(cè)邊界穿出．試問在其他條件不變的情況下，也進(jìn)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(cè)邊界，請簡要推理說明之。 【答案】