2019-2020年高考物理真題分類匯編 磁場(chǎng)（含解析）.doc

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2019-2020年高考物理真題分類匯編 磁場(chǎng)（含解析） (xx新課標(biāo)I-14). 兩相鄰的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(jì)重力），從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)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(diǎn)】洛倫茲力的公式；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 【解析】由于磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)區(qū)域后，B減少時(shí)，r增大；由角速度ω= 可判斷角速度減小，故選項(xiàng)D正確。 【xx新課標(biāo)II-18】18. 指南針是我國(guó)古代四大發(fā)明之一。關(guān)于指南針，下列說(shuō)明正確的是 A. 指南針可以僅具有一個(gè)磁極 B. 指南針能夠指向南北，說(shuō)明地球具有磁場(chǎng) C.指南針的指向會(huì)受到附近鐵塊的干擾 D.在指南針正上方附近沿指針?lè)较蚍胖靡恢睂?dǎo)線，導(dǎo)線通電時(shí)指南針不偏轉(zhuǎn) 【答案】BC 考點(diǎn)：安培定則 【xx新課標(biāo)II-19】19. 有兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域I和 II，I中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是II中的k倍，兩個(gè)速率相同的電子分別在兩磁場(chǎng)區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)。與I中運(yùn)動(dòng)的電子相比，II中的電子 A. 運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的周期是I中的k倍 D. 做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度是I中的k倍 【答案】AC 【解析】 考點(diǎn)：帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；圓周運(yùn)動(dòng) 【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(diǎn)：本題考查放射線的性質(zhì)、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。 【xx重慶-7】.（15分）音圈電機(jī)是一種應(yīng)用于硬盤(pán)、光驅(qū)等系統(tǒng)的特殊電動(dòng)機(jī).題7圖是某音圈電機(jī)的原理示意圖，它由一對(duì)正對(duì)的磁極和一個(gè)正方形剛性線圈構(gòu)成，線圈邊長(zhǎng)為，匝數(shù)為，磁極正對(duì)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(chǎng)忽略不計(jì).線圈左邊始終在磁場(chǎng)外，右邊始終在磁場(chǎng)內(nèi)，前后兩邊在磁場(chǎng)內(nèi)的長(zhǎng)度始終相等.某時(shí)刻線圈中電流從P流向Ｑ，大小為． （１）求此時(shí)線圈所受安培力的大小和方向。 （２）若此時(shí)線圈水平向右運(yùn)動(dòng)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(diǎn)：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(jì)方案.兩個(gè)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(chǎng).其中和是間距為的兩平行極板，其上分別有正對(duì)的兩個(gè)小孔和，，P為靶點(diǎn)，（為大于1的整數(shù)）.極板間存在方向向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩極板間電壓為.質(zhì)量為、帶電量為的正離子從點(diǎn)由靜止開(kāi)始加速，經(jīng)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域.當(dāng)離子打到極板上區(qū)域（含點(diǎn)）或外殼上時(shí)將會(huì)被吸收.兩虛線之間的區(qū)域無(wú)電場(chǎng)和磁場(chǎng)存在，離子可勻速穿過(guò).忽略相對(duì)論效應(yīng)和離子所受的重力.求： （1）離子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)僅加速一次后能打到P點(diǎn)所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??； （2）能使離子打到P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的所有可能值； （3）打到P點(diǎn)的能量最大的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。 【答案】（1） （2）， （3）， 【解析】 試題分析：（1）離子經(jīng)電場(chǎng)加速，由動(dòng)能定理：，可得 磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 剛好打在P點(diǎn)，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(guò)一次加速后若速度較小，圓周運(yùn)動(dòng)半徑較小，不能直接打在P點(diǎn)，而做圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)右端，再勻速直線到下端磁場(chǎng)，將重新回到O點(diǎn)重新加速，直到打在P點(diǎn)。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(chǎng)中做n-1個(gè)完整的勻速圓周運(yùn)動(dòng)和半個(gè)圓周打到P點(diǎn)。 由勻速圓周運(yùn)動(dòng) 電場(chǎng)中一共加速n次，可等效成連續(xù)的勻加速直線運(yùn)動(dòng).由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 可得： 考點(diǎn)：本題考查帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式。 （xx浙江-25）使用回旋加速器的實(shí)驗(yàn)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(shí)半徑為r的圓，圓心在O點(diǎn)，軌道在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(jì)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(diǎn)（點(diǎn)圖中未畫(huà)出）。引出離子時(shí)，令引出通道內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度降低，從而使離子從P點(diǎn)進(jìn)入通道，沿通道中心線從Q點(diǎn)射出。已知OQ長(zhǎng)度為L(zhǎng)。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(diǎn)進(jìn)入，Q點(diǎn)射出，通道內(nèi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng)，忽略邊緣效應(yīng)。為使離子仍從P點(diǎn)進(jìn)入，Q點(diǎn)射出，求通道內(nèi)引出軌跡處電場(chǎng)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(yùn)動(dòng) ① 解得，正電荷 ② （2）如圖所示 ，， 引出軌跡為圓弧 ③ 考點(diǎn)：回旋加速器，帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) （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(zhǎng)度L＝9.1cm，中點(diǎn)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(chǎng)，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(jì)電子重力。電子源發(fā)射速度v＝1.6106m/s的一個(gè)電子，該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長(zhǎng)度為l，則 A．θ＝90時(shí)，l＝9.1cm B．θ＝60時(shí)，l＝9.1cm C．θ＝45時(shí)，l＝4.55cm D．θ＝30時(shí)，l＝4.55cm 【答案】AD （ （ 【解析】 試題分析：電子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)洛倫茲力大小計(jì)算公式和向心力公式有：evB＝，解得電子圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)軌跡將是過(guò)S點(diǎn)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(shí)線SN表示電子剛好經(jīng)過(guò)板N端時(shí)的軌跡，實(shí)線SA表示電子軌跡剛好與板相切于A點(diǎn)時(shí)的軌跡，因此電子打在板上可能位置的區(qū)域的長(zhǎng)度為：l＝NA， 考點(diǎn)：帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。 【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(chǎng)。間距為d的兩平行金屬極板間有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，上極板開(kāi)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?kù)o止釋放，加速后粒子以豎直向上的速度v射出電場(chǎng)，由點(diǎn)緊靠大圓內(nèi)側(cè)射入磁場(chǎng)。不計(jì)粒子的重力。 （1）求極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的大??； （2）若粒子運(yùn)動(dòng)軌跡與小圓相切，求區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小； （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(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后再次經(jīng)過(guò)H點(diǎn)，求這段時(shí)間粒子運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的半徑為；Ⅱ區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，則粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為； 設(shè)粒子在Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期分別為T(mén)1、T2，由運(yùn)動(dòng)公式可得： ； 據(jù)題意分析，粒子兩次與大圓相切的時(shí)間間隔內(nèi)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，根據(jù)對(duì)稱性可知，Ⅰ區(qū)兩段圓弧所對(duì)的圓心角相同，設(shè)為，Ⅱ區(qū)內(nèi)圓弧所對(duì)圓心角為，圓弧和大圓的兩個(gè)切點(diǎn)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(yùn)動(dòng)回到H點(diǎn)，軌跡如圖所示，設(shè)粒子在Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)做圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1、t2，可得：； 設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的路程為s，由運(yùn)動(dòng)公式可知：s=v(t1+t2) 聯(lián)立上述各式可得：s=5.5πD 考點(diǎn)：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；動(dòng)能定理。 【xx廣東-16】16、在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，a粒子（）和質(zhì)子（）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若它們的動(dòng)量大小相等，則a粒子和質(zhì)子 A、運(yùn)動(dòng)半徑之比是2:1 B、運(yùn)動(dòng)周期之比是2:1 C、運(yùn)動(dòng)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(diǎn)】動(dòng)量；洛倫茲力的公式；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 【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(dòng)量相同，故速度之比為1 ：4，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r = ，得兩者的運(yùn)動(dòng)半徑之比為1 ：2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T = ，得周期之比為2 ：1，選項(xiàng)B正確；由帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(xiàng)D錯(cuò)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(chǎng)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(dòng)，滑動(dòng)過(guò)程PQ始終與ab垂直，且與線框接觸良好，不計(jì)摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過(guò)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(shí)存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，磁場(chǎng)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(diǎn)由靜止開(kāi)始沿MN下滑，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)離開(kāi)MN做曲線運(yùn)動(dòng)。A、C兩點(diǎn)間距離為h，重力加速度為g。 （1）求小滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大小vc； （2）求小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過(guò)程中克服摩擦力做的功Wf； （3）若D點(diǎn)為小滑塊在電場(chǎng)力、洛倫茲力及重力作用下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度最大的位置，當(dāng)小滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)撤去磁場(chǎng)，此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平地面上的P點(diǎn)。已知小滑塊在D點(diǎn)時(shí)的速度大小為vD，從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間為t，求小滑塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)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(guò)程中受水平向左的洛倫茲力，當(dāng)洛倫茲力等于電場(chǎng)力qE時(shí)滑塊離開(kāi)MN開(kāi)始做曲線運(yùn)動(dòng)，即Bqv=qE 解得：v=E/B （2）從A到C根據(jù)動(dòng)能定理： 解得： （3）設(shè)重力與電場(chǎng)力的合力為F，由圖意知，在D點(diǎn)速度vD的方向與F地方向垂直，從D到P做類平拋運(yùn)動(dòng)，在F方向做勻加速運(yùn)動(dòng)a=F/m，t時(shí)間內(nèi)在F方向的位移為 從D到P，根據(jù)動(dòng)能定理：，其中 聯(lián)立解得： 【xx江蘇-4】4．如圖所示，用天平測(cè)量勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，下列各選項(xiàng)所示的載流線圈匝數(shù)相同，邊長(zhǎng)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(chǎng)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(tái)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(chǎng)，其初速度幾乎為零，這些離子經(jīng)過(guò)加速后通過(guò)狹縫O沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，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(cè)量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)區(qū)域MQ損壞，檢測(cè)不到離子，但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測(cè)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(cè)到。 （1）求原本打在MN中點(diǎn)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(cè)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(chǎng)中加速： 在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)： 解得： 代入，解得 【xx海南-1】如圖，a是豎直平面P上的一點(diǎn)，P前有一條形磁鐵垂直于P，且S極朝向a點(diǎn)，P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場(chǎng)的共同作用下，在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過(guò)a點(diǎn)。在電子經(jīng)過(guò)a點(diǎn)的瞬間。條形磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)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(chǎng)、磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng)。真空中存在著如圖所 示的多層緊密相鄰的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)與磁場(chǎng)的寬度均為d。電場(chǎng)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(chǎng)、磁場(chǎng)的邊界互相平行且與電場(chǎng)方向垂直。一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子在第1層電場(chǎng)左側(cè)邊界某處由靜止釋放．粒子始終在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，不計(jì)粒子重力及運(yùn)動(dòng)時(shí)的電磁輻射。 (1)求粒子在第2層磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)速度v2的大小與軌跡半徑r2 (2)粒子從第n層磁場(chǎng)右側(cè)邊界穿出時(shí)，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(chǎng)右側(cè)邊界穿出．試問(wèn)在其他條件不變的情況下，也進(jìn)入第n層磁場(chǎng)．但比荷較該粒子大的粒子能否穿出該層磁場(chǎng)右側(cè)邊界，請(qǐng)簡(jiǎn)要推理說(shuō)明之。 【答案】