2020年高考物理 高考試題+模擬新題分類匯編專題11 磁場

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1、K單元磁場 K1 磁場 安培力2K12020天津卷 如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細線水平懸掛，處于豎直向上的勻強磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為.如果僅改變下列某一個條件，角的相應(yīng)變化情況是()A棒中的電流變大，角變大B兩懸線等長變短，角變小C金屬棒質(zhì)量變大，角變大D磁感應(yīng)強度變大，角變小2A解析 作出側(cè)視圖(沿MN方向)，并對導(dǎo)體棒進行受力分析，如圖所示據(jù)圖可得tan，若棒中的電流I變大，則變大，選項A正確；若兩懸線等長變短，則不變，選項B錯誤；若金屬棒的質(zhì)量m變大，則變小，選項C錯誤；若磁感應(yīng)強度B變大，則變大，選項D錯誤K2 磁場對運動電荷的作用17

2、K22020全國卷 質(zhì)量分別為m1和m2、電荷量分別為q1和q2的兩粒子在同一勻強磁場中做勻速圓周運動已知兩粒子的動量大小相等下列說法正確的是()A若q1q2，則它們做圓周運動的半徑一定相等B若m1m2，則它們做圓周運動的半徑一定相等C若q2q2，則它們做圓周運動的周期一定不相等D若m1m2，則它們做圓周運動的周期一定不相等17A解析 根據(jù)半徑公式r，兩粒子的動量mv大小相等，磁感應(yīng)強度B相同，若q1q2，則它們做圓周運動的半徑一定相等，A正確，B錯誤根據(jù)周期公式T，若相等，則周期相等，C、D錯誤9K22020江蘇卷 如圖所示，MN是磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場的邊界. 一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒

3、子在紙面內(nèi)從O點射入磁場若粒子速度為v0，最遠能落在邊界上的A點下列說法正確的有()圖7A若粒子落在A點的左側(cè)，其速度一定小于v0B若粒子落在A點的右側(cè)，其速度一定大于v0C若粒子落在A點左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能小于v0D若粒子落在A點左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能大于v09BC解析 帶電粒子沿垂直邊界的方向射入磁場時，落在邊界上的點離出發(fā)點最遠，當(dāng)入射方向不是垂直邊界的方向時，落在邊界上的點與出發(fā)點的距離將小于這個距離，即速度大于或等于v0，但入射方向不是90時，粒子有可能落在A點的左側(cè)，A項錯誤；但粒子要落在A點的右側(cè)，其速度一定要大于臨界速度v0，B項正確；設(shè)OA之間距離為L，

4、若粒子落在A點兩側(cè)d范圍內(nèi)，則以最小速度v入射的粒子做圓周運動的直徑應(yīng)為Ld，由洛倫茲力提供向心力，qvB，qv0B，解得vv0，C項正確；由于題中沒有強調(diào)粒子的入射方向，因此無法確定速度的最大值，D項錯誤15K22020廣東卷 質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進入勻強磁場，運行的半圓軌跡如圖2中虛線所示下列表述正確的是()圖2AM帶負電，N帶正電BM的速率小于N的速率C洛倫茲力對M、N做正功DM的運行時間大于N的運行時間15A解析 由左手定則判斷知，A正確；粒子在磁場中運動，洛倫茲力提供向心力，有qvBm，半徑r，在質(zhì)量與電荷量相同的情況下，半徑大說明速率大，即M

5、的速率大于N的速率，B錯誤；洛倫茲力不做功，C錯誤；粒子在磁場中運動半周，即時間為周期的一半，而周期為T，故M的運行時間等于N的運行時間，D錯誤16K22020北京卷 處于勻強磁場中的一個帶電粒子，僅在磁場力作用下做勻速圓周運動將該粒子的運動等效為環(huán)形電流，那么此電流值()A與粒子電荷量成正比B與粒子速率成正比C與粒子質(zhì)量成正比D與磁感應(yīng)強度成正比16D解析 由電流的定義I可知，設(shè)粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，在磁場中運動的周期為T，則I，對于一個粒子來說，電荷量和質(zhì)量是一定的，所以產(chǎn)生的環(huán)形電流與磁感應(yīng)強度成正比，D項正確，A、B、C項錯誤K3 帶電粒子在組合場及復(fù)合場中運動24K32020重

6、慶卷 有人設(shè)計了一種帶電顆粒的速率分選裝置，其原理如圖所示，兩帶電金屬板間有勻強電場，方向豎直向上，其中PQNM矩形區(qū)域內(nèi)還有方向垂直紙面向外的勻強磁場一束比荷(電荷量與質(zhì)量之比)均為的帶正電顆粒，以不同的速率沿著磁場區(qū)域的水平中心線為OO進入兩金屬板之間，其中速率為v0的顆粒剛好從Q點處離開磁場，然后做勻速直線運動到達收集板重力加速度為g，PQ3d，NQ2d，收集板與NQ的距離為l，不計顆粒間相互作用求：(1)電場強度E的大?。?2)磁感應(yīng)強度B的大?。?3)速率為v0(1)的顆粒打在收集板上的位置到O點的距離解析 (1)設(shè)帶電顆粒的電荷量為q，質(zhì)量為m.有Eqmg將代入，得Ekg(2)如圖

7、，有qv0BmR2(3d)2(Rd)2得B(3)如圖所示，有qv0Bmtany1R1y2ltanyy1y2得yd(5)12K32020天津卷 對鈾235的進一步研究在核能的開發(fā)和利用中具有重要意義如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的鈾235離子，從容器A下方的小孔S1不斷飄入加速電場，其初速度可視為零，然后經(jīng)過小孔S2垂直于磁場方向進入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，做半徑為R的勻速圓周運動離子行進半個圓周后離開磁場并被收集，離開磁場時離子束的等效電流為I.不考慮離子重力及離子間的相互作用(1)求加速電場的電壓U；(2)求出在離子被收集的過程中任意時間t內(nèi)收集到離子的質(zhì)量M；(3)實際上加速電壓的大小

8、會在UU范圍內(nèi)微小變化若容器A中有電荷量相同的鈾235和鈾238兩種離子，如前述情況它們經(jīng)電場加速后進入磁場中會發(fā)生分離，為使這兩種離子在磁場中運動的軌跡不發(fā)生交疊，應(yīng)小于多少？(結(jié)果用百分數(shù)表示，保留兩位有效數(shù)字)12解析 (1)設(shè)離子經(jīng)電場加速后進入磁場時的速度為v，由動能定理得qUmv2離子在磁場中做勻速圓周運動，所受洛倫茲力充當(dāng)向心力，即qvBm由式解得U(2)設(shè)在t時間內(nèi)收集到的離子個數(shù)為N，總電荷量為Q，則QItNMNm由式解得M(3)由式有R設(shè)m為鈾238離子質(zhì)量，由于電壓在UU之間有微小變化，鈾235離子在磁場中最大半徑為Rmax鈾238離子在磁場中最小半徑為Rmin這兩種離子

9、在磁場中運動的軌跡不發(fā)生交疊的條件為RmaxRmin即則有m(UU)0)的粒子由S1靜止釋放，粒子在電場力的作用下向右運動，在t時刻通過S2垂直于邊界進入右側(cè)磁場區(qū)(不計粒子重力，不考慮極板外的電場)圖甲圖乙(1)求粒子到達S2時的速度大小v和極板間距d.(2)為使粒子不與極板相撞，求磁感應(yīng)強度的大小應(yīng)滿足的條件(3)若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在t3T0時刻再次到達S2，且速度恰好為零，求該過程中粒子在磁場內(nèi)運動的時間和磁感應(yīng)強度的大小23解析 (1)粒子由S1至S2的過程，根據(jù)動能定理得qU0mv2由式得v設(shè)粒子的加速度大小為a，由牛頓第二定律得qma由運動學(xué)公式得da2聯(lián)立式得d

10、(2)設(shè)磁感應(yīng)強度大小為B，粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為R，由牛頓第二定律得qvBm要使粒子在磁場中運動時不與極板相撞，須滿足2R聯(lián)立式得B(3)設(shè)粒子在兩邊界之間無場區(qū)向左勻速運動的過程用時為t1，有dvt1聯(lián)立式得t1若粒子再次到達S2時速度恰好為零，粒子回到極板間應(yīng)做勻減速運動，設(shè)勻減速運動的時間為t2，根據(jù)運動學(xué)公式得dt2聯(lián)立式得t2設(shè)粒子在磁場中運動的時間為tt3T0t1t2聯(lián)立式得t設(shè)粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期為T，由式結(jié)合運動學(xué)公式得T由題意可知Tt聯(lián)立式得B圖118K42020全國卷 如圖，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大

11、小相等、方向相反的電流a、o、b在M、N的連線上，o為MN的中點，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到o點的距離均相等關(guān)于以上幾點處的磁場，下列說法正確的是()Ao點處的磁感應(yīng)強度為零Ba、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相反Cc、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向相同Da、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向不同18C解析 磁感應(yīng)強度是矢量，某處磁感應(yīng)強度大小和方向由M、N兩點處的電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的矢量之和決定直線電流的磁感線是以電流為中心的一系列同心圓，某點磁感應(yīng)強度的方向就是該點磁感線的切線方向在o點，同方向的磁場相疊加，磁感應(yīng)強度不是零，A錯誤a、b處的磁感應(yīng)強度等于M、N分別在a、

12、b處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度相疊加，因此，a、b處的磁感應(yīng)強度大小相等，方向都是向下，所以B錯誤；同理，可得C正確對M、N分別在c處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度矢量疊加求和，可知方向向下，與a處的磁感應(yīng)強度方向相同，D錯誤24K42020浙江卷 如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調(diào)的電源上兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強磁場將噴墨打印機的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴調(diào)節(jié)電源電壓至U，墨滴在電場區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運動；進入電場、磁場共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點(1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；(2)求磁

13、感應(yīng)強度B的值；(3)現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置為了使墨滴仍能到達下板M點，應(yīng)將磁感應(yīng)強度調(diào)至B，則B的大小為多少？24解析 (1)墨滴在電場區(qū)域做勻速直線運動，有qmg解得：q由于電場方向向下，電荷所受電場力向上，可知：墨滴帶負電荷(2)墨滴垂直進入電、磁場共存區(qū)域，重力仍與電場力平衡，合力等于洛倫茲力，墨滴做勻速圓周運動，有qv0Bm考慮墨滴進入磁場和撞板的幾何關(guān)系，可知墨滴在該區(qū)域恰完成四分之一圓周運動，則半徑Rd聯(lián)立解得B(3)根據(jù)題設(shè)，墨滴運動軌跡如圖，設(shè)圓周運動半徑為R，有qv0Bm由圖示可得：R2d22得：Rd聯(lián)立解得：B12020臨汾月考關(guān)于導(dǎo)體在磁場中受

14、力，下列說法正確的是()A通電導(dǎo)體在磁場中一定受到力的作用B通電導(dǎo)體在磁場中有時不會受到力的作用C通電導(dǎo)體中的電流方向與磁場方向不平行也不垂直時，不會受到力的作用D只要導(dǎo)體放入磁場中，無論是否通電都會受到力的作用1B22020江西調(diào)考如圖所示，一個半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交，環(huán)上各點的磁感應(yīng)強度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成角(環(huán)面軸線為豎直方向)若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說法正確的是()A導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向下B導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRsin3BD解析 將導(dǎo)線分成

15、小的電流元，任取一小段電流元為對象，把磁場分解成水平方向和豎直方向的兩個分量，則豎直方向的分磁場產(chǎn)生的安培力為零，水平方向的分磁場產(chǎn)生的安培力為：FBIL2BIRsin，方向為豎直向上，所以B、D正確32020陜西調(diào)研如圖所示，邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強磁場，邊界OA上有一粒子源S.某一時刻，從S平行于紙面向各個方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子(不計粒子的重力及粒子間的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，經(jīng)過一段時間有大量粒子從邊界OC射出磁場已知AOC60，從邊界OC射出的粒子在磁場中運動的最長時間等于 (T為粒子在磁場中運動的周期)，則從邊界OC射出的粒子在磁場中運動的時間

16、不可能為()A. B. C. D.3A解析 因為所有粒子的初速度大小相同，它們在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑r也相同；如圖所示，當(dāng)粒子沿SA方向水平向右進入磁場，然后沿圖中實線運動，最后交OC于M時，在磁場中的運動時間最長為，設(shè)OSl，由幾何關(guān)系可得，軌道半徑rl；當(dāng)粒子在磁場中運動后交OC于N點，而SNOC時，粒子的運動時間最小，根據(jù)幾何關(guān)系可知，其運動時間為，所以這些粒子在磁場中的運動時間之間，本題答案為A.42020忻州聯(lián)考回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流兩極相連接的兩個D形金屬盒，盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩個D形金屬

17、盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時的動能，則下列說法正確的是()A增大電場的加速電壓B增大D形金屬盒的半徑C減小狹縫間的距離D減小磁場的磁感應(yīng)強度4B解析 根據(jù)Bqv，可得Ekmv2，可見，質(zhì)子被加速獲得的動能受到D形金屬盒半徑和磁感應(yīng)強度的制約，即可通過增大D形金屬盒的半徑和增大磁場的磁感應(yīng)強度來增大帶電粒子射出時的動能本題答案為B.52020佛山模擬如圖所示，將一束等離子體噴射入磁場，在場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓如果射入的等離子體速度均為v，兩金屬板的板長為L，板間距離為d，板平面的面積為S，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于速度方向，負載電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間當(dāng)發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，電流表示數(shù)為I，那么板間電離氣體的電阻率為()A.(R) B.(R)C.(R) D.(R)5B解析 在洛倫茲力的作用下，正離子向極板B偏轉(zhuǎn)，負電子向極板A偏轉(zhuǎn)，在極板間建立電場，形成電勢差電路閉合時，EBdvI(Rr)I，可得：(R)