2019年高考物理 真題同步分類解析 專題06 磁場（含解析）

專題06 磁場 1. （2019全國1卷17）如圖，等邊三角形線框LMN由三根相同的導體棒連接而成，固定于勻強磁場中，線框平面與磁感應強度方向垂直，線框頂點M、N與直流電源兩端相接，已如導體棒MN受到的安培力大小為F，則線框LMN受到的安培力的大小為（ ）A2F B1.5F C0.5F D0【答案】B 【解析】設(shè)導體棒MN的電流為I，則MLN的電流為，根據(jù),所以ML和LN受安培力為，根據(jù)力的合成，線框LMN受到的安培力的大小為F+2. （2019全國1卷24）（12分）如圖，在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后，沿平行于x軸的方向射入磁場；一段時間后，該粒子在OP邊上某點以垂直于x軸的方向射出。已知O點為坐標原點，N點在y軸上，OP與x軸的夾角為30°，粒子進入磁場的入射點與離開磁場的出射點之間的距離為d，不計重力。求（1）帶電粒子的比荷；（2）帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間?！敬鸢浮浚?）設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，加速后的速度大小為v。由動能定理有設(shè)粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為r，由洛倫茲力公式和牛領(lǐng)第二定律有由幾何關(guān)系知d=r聯(lián)立式得（2）由幾何關(guān)系知，帶電粒子射入磁場后運動到x軸所經(jīng)過的路程為帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間為聯(lián)立式得【解析】另外解法（2）設(shè)粒子在磁場中運動時間為t1，則 (將比荷代入)設(shè)粒子在磁場外運動時間為t2，則帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間為，代入t1和t2得.3. （全國2卷17）如圖，邊長為l的正方形abcd內(nèi)存在勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面（abcd所在平面）向外。ab邊中點有一電子源O，可向磁場內(nèi)沿垂直于ab邊的方向發(fā)射電子。已知電子的比荷為k。則從a、d兩點射出的電子的速度大小分別為（ ）A，B，C，D，【答案】B【解析】左圖：從a點射出的電子運動軌跡，半徑，代入公式得;右圖：從d點射出的電子運動軌跡，OD=，,半徑，代入公式得所以答案為D。4. （全國3卷18）如圖，在坐標系的第一和第二象限內(nèi)存在磁感應強度大小分別為和B、方向均垂直于紙面向外的勻強磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為q（q>0）的粒子垂直于x軸射入第二象限，隨后垂直于y軸進入第一象限，最后經(jīng)過x軸離開第一象限。粒子在磁場中運動的時間為（ ）A B C D【答案】B 【解析】如下圖所示，粒子在第二象限運動的時間，在第一象限運動的時間，由, ,，代入解得t=.5. （北京卷16）如圖所示，正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的勻強磁場。一帶電粒子垂直磁場邊界從a點射入，從b點射出。下列說法正確的是（ ） A粒子帶正電B粒子在b點速率大于在a點速率C若僅減小磁感應強度，則粒子可能從b點右側(cè)射出D若僅減小入射速率，則粒子在磁場中運動時間變短【答案】C 【解析】根據(jù)左手定則，粒子帶負電，A錯誤；勻速圓周運動，速率不變，B錯誤；若僅減小磁感應強度，根據(jù)半徑公式，則粒子做圓周運動的半徑增大，所以粒子可能從b點右側(cè)射出，C正確；若僅減小入射速率，根據(jù)半徑公式，則粒子做圓周運動的半徑減小，如下圖所示，則粒子在磁場中圓周運動的圓心角變大，根據(jù)，因為不變，圓心角變大，則運動時間變長，所以D錯誤。,6. （天津卷4）筆記本電腦機身和顯示屏對應部位分別有磁體和霍爾元件。當顯示屏開啟時磁體遠離霍爾元件，電腦正常工作：當顯示屏閉合時磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，電腦進入休眠狀態(tài)。如圖所示，一塊寬為、長為的矩形半導體霍爾元件，元件內(nèi)的導電粒子是電荷量為的自由電子，通入方向向右的電流時，電子的定向移動速度為。當顯示屏閉合時元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強磁場中，于是元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓，以此控制屏幕的熄滅。則元件的（ ）A.前表面的電勢比后表面的低 B.前、后表面間的電壓與無關(guān)C.前、后表面間的電壓與成正比 D.自由電子受到的洛倫茲力大小為【答案】4.D 【解析】電子定向移動方向向左，根據(jù)左手定則，電子向后表面偏轉(zhuǎn)，所以前表面的電勢比后表面的高，A錯誤；根據(jù)洛倫茲力等于電場力，得前、后表面間的電壓=Bav，所以B、C錯誤；自由電子受到的洛倫茲力大小為，D正確。7（江蘇卷7）如圖所示，在光滑的水平桌面上，a和b是兩條固定的平行長直導線，通過的電流強度相等 矩形線框位于兩條導線的正中間，通有順時針方向的電流，在a、b產(chǎn)生的磁場作用下靜止則a、b的電流方向可能是（ ）（A）均向左 （B）均向右（C）a的向左，b的向右 （D）a的向右，b的向左【答案】CD 【解析】驗證法：a的向左，b的向右如下圖安培力方向相反，線框靜止。同理D正確，A、B錯誤。8. （江蘇卷16）（16分）如圖所示，勻強磁場的磁感應強度大小為B磁場中的水平絕緣薄板與磁場的左、右邊界分別垂直相交于M、N，MN=L，粒子打到板上時會被反彈（碰撞時間極短），反彈前后水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子速度一定，可以從左邊界的不同位置水平射入磁場，在磁場中做圓周運動的半徑為d，且d<L，粒子重力不計，電荷量保持不變。（1）求粒子運動速度的大小v；（2）欲使粒子從磁場右邊界射出，求入射點到M的最大距離dm；（3）從P點射入的粒子最終從Q點射出磁場，PM=d，QN=，求粒子從P到Q的運動時間t【答案】（1）粒子的運動半徑 解得（2）如圖4所示，粒子碰撞后的運動軌跡恰好與磁場左邊界相切由幾何關(guān)系得dm=d（1+sin60°）解得（3）粒子的運動周期設(shè)粒子最后一次碰撞到射出磁場的時間為t'，則（a）當時，粒子斜向上射出磁場 解得 （b）當時，粒子斜向下射出磁場 解得 【解析】(3)（a） 當時，粒子斜向上射出磁場，如下圖所示。設(shè)最后一段弧所用時間為t,則，粒子從射入磁場到射出磁場的運動時間t為： 其中，解得 第（3）問 (a)圖（b） 當時，粒子斜向下射出磁場，如下圖所示。設(shè)最后一段弧所用時間為t,則，粒子從射入磁場到射出磁場的運動時間其中， 解得 16題第（3）問 (b)圖 9