2022年高考物理二轮《磁场》专题训练.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载20XX届高考物理二轮磁场专题训练1如图 617 所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为 ；整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中；金属杆 ab 垂直导轨放置, 当金属杆 ab 中通有从 a 到 b 的恒定电流I 时,金属杆ab 刚好静止；就 A磁场方向竖直向上B磁场方向竖直向下 图 617 C金属杆 ab 受安培力的方向平行导轨向上 D金属杆 ab 受安培力的方向平行导轨向下解析：受力分析如下列图,当磁场方向竖直向上时,由左手定就可知安培力水平向右,金属杆 ab 受力可以平稳,A 正确；如磁场方向竖直向下

2、,由左手定就可知安培力水平向左,就金属杆 ab 受力无法平稳,B、C、D错误；答案： A 2如图 618 所示, 带电量为 q 的金属圆环质量为m；套在固定的水平长直绝缘圆柱体上,环与圆柱体间的动摩擦因数为 ,环的直径略大于圆柱体的直径,整个装置处在垂直于纸面对内的范畴足够大的匀强磁场中；现给环向右的水平初速度 v0,设环在运动过程中带电量保持不变,就环运动过程中的速度图像可能是图 619 中的 图 618 图 619 解析：如 v0mg qB,就 qBv0mg,因此金属环对圆柱体压力为零,摩擦力为零,金属环此后做匀速运动； 如 v0mg qB,就 qBv0mg,金属环对圆柱体压力向上,在摩擦

3、力 f qvBmgma的作用下金属环做加速度不断减小的变减速运动,当 qBvmg后,金属环做匀速运动；如 v0mg qB,就 qBv0mg,金属环对圆柱体压力向下,在摩擦力f mgqvB ma的作用下金属环做加速度不断变大的变减速运动,直至静止；符合条件的为 ABD三个选项；答案： ABD 32022 海南高考 空间存在方向垂直于纸面对里的匀强磁场,图 620 中的正方形为其边界；一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 场的方向从学习必备欢迎下载O点入射； 这两种粒子带同种电荷,它们

4、的电荷量、 质量均不同, 但其比荷相同,且 都 包 含 不 同 速 率 的 粒 子 ； 不 计 重 力 ； 下 列 说 法 正 确 的 是 图 620 A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间肯定不同 B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹肯定相同 C在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹肯定相同 D在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角肯定越大 2 解析： 带电粒子进入磁场后,在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,依据 qvBmv r得轨 道半径 r mv qB,粒子的比荷相同,故不同速度的粒子在磁场中运动的轨道半径不同,轨迹不同,相同速度的粒子,轨道半径相同,轨迹相同,故B正确；带电粒子

5、在磁场中做圆周运动2 r 2 m的周期 TvqB,故全部带电粒子的运动周期均相同,如带电粒子从磁场左边界出磁场,就这些粒子在磁场中运动时间是相同的,但不同速度轨迹不同,故 A、C错误； 依据 t2 2T得 T t ,所以 t 越长, 越大,故 D正确；答案： BD 4如图 6 21 所示, MN是一段在竖直平面内半径为1 m的光滑的 1/4 圆弧轨道,轨道上存在水平向右的匀强电场；轨道的右侧有一垂直纸面对里的匀强磁场,磁感应强度为 B10.1 T ；现有一带电荷量为 1 C、质量为 100 g 的带正电小球从 M点由静止开头自由下滑,恰能沿 NP方向做直线运动,并进入右侧的复合场 NP沿复合场

6、的中心线 ；已知 AB板间的电压为 UBA2 V ,板间距离 d 2 m,板的长度 L3 m,如小球恰能从板的边沿飞出,g取 10 m/s 2；求：图 621 1 小球运动到 N点时的速度 v；2 水平向右的匀强电场的电场强度 E；3 复合场中的匀强磁场的磁感应强度 B2；解析：小球沿 NP做直线运动,由平稳条件可得：mgqvB1得 v10 m/s ；2 小球从 M点到 N点的过程中,由动能定理得：名师归纳总结 mgRqER1 2 2mvE4 N/C ；第 2 页,共 13 页代入数据解得：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载3 在板间

7、复合场小球受电场力qUBA/ d 1 N/C ,与重力平稳,故小球做匀速圆周运动设运动半径为 R ,由几何学问得：R2L 2 R d 2 2解得： R 5 m 由 qvB2mv 2/ R ,解得： B2 0.2 T ；答案： 110 m/s 24 N/C 30.2 T 52022 广东高考 如图 622 甲所示,在以 O 为圆心,内外半径分别为 R1 和 R2 的圆环区域内,存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场,内外圆间的电势差 U 为常量, R1R0,R23R0,一电荷量为q,质量为 m 的粒子从内圆上的 A 点进入该区域,不计重力；1 已知粒子从外圆上以速度 v1 射出,求粒子在 A 点的初

8、速度 v0 的大小；2 如撤去电场,如图乙,已知粒子从 OA延长线与外圆的交点 C 以速度 v2 射出,方向与 OA 延长线成 45 角,求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间；3 在图乙中,如粒子从 A 点进入磁场,速度大小为 v3,方向不确定,要使粒子肯定能够从外圆射出,磁感应强度应小于多少？图 622 解析： 1 粒子从 A 点进入后到由外边界射出过程,由动能定理得qU1 2 2mv 1 1 2 2mv 0 解得 v0v 2 1 2qU m2 撤去电场后,作出粒子的运动轨迹如图,设粒子运动的轨道半径为 r ,由牛顿其次定律名师归纳总结 2 qBv2mv r 290 ,就第 3 页,共

9、 13 页由几何关系可知,粒子运动的圆心角为2r2 R2R12 得 r 2R0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 联立得B2mv2 2qR0学习必备欢迎下载2 r匀速圆周运动周期 Tv21粒子在磁场中运动时间 t 4T2 R0联立,得 t 2v2 3 要使粒子肯定能够从外圆射出,粒子刚好与两边界相切,轨迹图如下列图,分两种情形：第种情形：由几何关系可知粒子运动的轨道半径r1R2 R1R0B1,由牛顿其次定律2设此过程的磁感应强度为 2 qB1v3mv r1 3联立得, B1mv3 qR0.第种情形：由几何关系可知粒子运动轨道半径r2R2 R1 22R0设

10、此过程的磁感应强度为 B2,就 B2mv3 2qR0mv3综合、可知磁感应强度应小于 2qR0 2 2qU 2mv2 2 R0 mv3答案： 1 v 1 m 2 2qR0 2v2 3 2qR0一、挑选题（此题共 9 个小题,每道题 7 分,共 63 分,每道题至少有一个选项正确,请将正确选项前的字母填在题后的括号内）1. 2022 全国卷 为了说明地球的磁性,19 世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心名师归纳总结 的轴的环形电流I 引起的；在图 1的四个图中, 正确表示安培假设中环形电流方向的是 第 4 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - -

11、 学习必备 欢迎下载图 1 解析： 由日常学问可知,地球的南极为磁场的N极,由右手螺旋定就可知,电流方向如图 B,应选项 B 正确；答案： B 2带电质点在匀强磁场中运动,某时刻速度方向如图 2 所示,所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反,不计阻力,就在此后的一小段时间内,带电质点将 A可能做直线运动B可能做匀减速运动 图 2 C肯定做曲线运动D可能做匀速圆周运动解析： 带电质点在运动过程中,重力做功,速度大小和方向发生变化,洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化,故带电质点不行能做直线运动,也不行能做匀减速运动和匀速圆周运动, C正确；答案： C 3如图 3 所示,圆形区域内有垂直纸面的

12、匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子 a、b、c,以不同的速率对准圆心 O 沿着 AO方向射入磁场,其运动轨迹如图；如带电粒子只受磁场力的作用,就下列说法正确选项 图 3 Aa 粒子速率最大,在磁场中运动时间最长Bc 粒子速率最大,在磁场中运动时间最短Ca 粒子速度最小,在磁场中运动时间最短Dc 粒子速率最小,在磁场中运动时间最短解析：由图可知,粒子 a 的运动半径最小,圆周角最大,粒子 c 的运动半径最大,圆周2角最小,由洛伦兹力供应粒子做圆周运动的向心力可得：qvBm vr,故半径公式 r mv qB,T2 r 2 mvqB,故在质量、带电荷量、磁场的磁感应强度都相同的情形下,速率越

13、小,半径越小, 所以粒子 a 的运动速率最小,粒子 c 的运动速率最大,而带电粒子在磁场中的运动时间只取决于运动的圆周角,答案： B 所以粒子 a 的运动时间最长, 粒子 c 的运动时间最短, 答案为 B；名师归纳总结 42022 烟台模拟 如图 4 甲、乙、丙所示,三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道置第 5 页,共 13 页于竖直平面内, 左右两端点等高, 其中乙轨道处在垂直纸面对外的匀强磁场中,丙轨道处在竖直向下的匀强电场中,三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点处由静止释放；就三个小球通过圆轨道最低点时 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备

14、 欢迎下载图 4 A速度相同 B所用时间相同 C对轨道的压力相同 D均能到达轨道右端最高点处 解析：图甲、乙中只有重力做功,图丙除重力做功外,仍有电场力做功,所以三个小球 到最低点时, 速度不同, 时间不同, 结合牛顿其次定律可判定,三个小球对轨道的压力不同,A、B、C错误；依据能量守恒可知,三个小球均能到达轨道右端最高点处,D正确；答案： D 51922 年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的创造、同位素和质谱的讨论荣获了诺贝尔化学奖；如速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图5 所示,就以下相关说法中正确选项 A该束带电粒子带负电 B速度挑选器的 P1极板带正电 C在 B2 磁场中运动

15、半径越大的粒子,质量越大 图 5 D在 B2 磁场中运动半径越大的粒子,比荷 q/ m越小 解析：由带电粒子在磁场 B2 中的偏转方向可知,粒子带正电,选项 A 错误；带电粒子在如下列图的速度挑选器中受到两个力平稳,即qvB qE,由于受到的洛伦兹力方向向上,故受到的电场力方向向下,就 P1极板带正电,选项 B正确；带电粒子在右侧的偏转磁场中,半径 Rmv qB2,就比荷 q/ m越小,半径越大,选项 D正确,选项 C错误；答案： BD 6如图 6 所示为磁流体发电机的原理图：将一束等离子体喷射入磁场,在场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会集合电名师归纳总结 荷,产生电压；假如射入的等离子

16、体速度均为v,两金属板的板 第 6 页,共 13 页长为 L,板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为 B,方向垂直于速度方向,负载电阻为R,等离子体布满两板图 6 间的空间； 当发电机稳固发电时, 电流表示数为I ,那么板间等离子体的电阻率为A.S d BdvR B.S d BLvR - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载C.S L BdvR D.S L BLvR 解析：依据磁流体发电机的原理可推知：A、B板间产生的电动势为 EBdv,A、B 板间的等效电阻 r d S,依据闭合电路的欧姆定律得：I R r,联立可得 E

17、S d BdvR ,A正确；答案： A 7如图 7 所示,空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场的方向竖直向下,磁场方向水平 图中垂直纸面对里 ,一带电油滴P恰好处于静止状态,就以下说法正确选项 A如仅撤去电场,P 可能做匀加速直线运动B如仅撤去磁场,P 可能做匀加速直线运动 图 7 C如给 P 一初速度, P不行能做匀速直线运动D如给 P 一初速度, P可能做匀速圆周运动解析： 油滴能处于静止状态,说明受到的重力和电场力平稳,滴带负电荷； 如仅撤去电场, 刚开头液滴在重力作用下产生速度,电场力竖直向上,带电油 相应油滴受到磁场产生的洛伦兹力,油滴不行能做匀加速直线运动,A 错；如仅撤去磁

18、场,油滴受到的重力和电场力恒定, 始终平稳, 油滴将做匀速直线运动或保持静止状态,不行能做匀加速直线运动,B 错；给油滴一个初速度时,如速度方向垂直纸面,洛伦兹力为零, 油滴所受合外力为零,就油滴将垂直纸面做匀速直线运动,故 C错；同理给油滴的初速度平行纸面的任何方向时,重力和电场力的合力为零,油滴相当于只受到洛伦兹力作用,将会做匀速圆周运动,D对；答案： D 8如图 8 所示,三根通电长直导线P、 Q、R 相互平行,垂直纸面放名师归纳总结 置,其间距均为a,电流强度均为I ,方向垂直纸面对里 已知电流为I 的图 8 第 7 页,共 13 页长直导线产生的磁场中,距导线r 处的磁感应强度BkI

19、 / r ,其中 k 为常数 ；某时刻有一电子 质量为 m、电荷量为e正好经过原点O,速度大小为 v,方向沿 y 轴正方向,就电子此时所受磁场力为 A方向垂直纸面对里,大小为2evkI 3aB方向指向x 轴正方向,大小为2evkI3aC方向垂直纸面对里,大小为evkI 3aD方向指向x 轴正方向,大小为evkI3a- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 解析： P、Q两电流在学习必备欢迎下载B0kI2kI,O处的合场强为零,故O点的磁感应强度acos303a再由 F Bvq可得电子所受洛伦兹力大小为2kIve,由左手定就可判定洛伦兹力的方向为垂直3a纸面对里

20、,故A 正确；答案： A 9如图 9 所示,一个质量为m、电荷量为 q 的带电粒子,不计重力；在 a 点以某一初速度水平向左射入磁场区域,沿曲线 abcd 运动,ab、bc、cd 都是半径为 R的圆弧； 粒子在每段圆弧上运动的时间都为 t ；规定由纸面垂直向外的磁感应强度为正,就磁场区域、三部分的磁感应强度B 随 x 变化的关系可能是 图 9 图 10 解析： 由题目条件和题图可知,粒子从 a 运动到 b 的过程中 也即在磁场区域中 ,磁场应当为正,所以 B、 D错误；又知道粒子质量、带电荷量、运动半径及运动时间,由公式Rmv qB及 t 360T 可以得到磁感应强度 B 的大小 B m 2q

21、t,所以 C正确, A 错误；答案： C 二、运算题 此题共 3 个小题,共 37 分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值运算的要注明单位 1010 分 如图 11 所示,平行金属板倾斜放置,AB长度为 L,金属板与水平方向的夹角为 ,一电荷量为q、质量为 m的带电小球以水平速度 v0进入电场,且做直线运动,到达B 点,离开电场后,进入如图所示的电磁场 图中电场未画出 区域做匀速圆周运动,并竖直向下穿图 11 出电磁场,磁感应强度为B；求：1 带电小球进入电磁场区域时的速度v；2 带电小球进入电磁场区域运动的时间；3 重力在电磁场区域对小球所做的功；名师归纳总结 - - -

22、- - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载解析： 1 对带电小球进行受力分析,带电小球受重力 F合Fsin mgFcos 解得 F 合mgtan 依据动能定理F 合L1 2mv 21 2mv2解得 v2 2gLtan v 0 ；mg和电场力 F 作用2 带电小球进入电磁场区域后做匀速圆周运动,说明电场力和重力平稳,带电小球只 在洛伦兹力作用下运动通过几何学问可以得出,带电粒子在电磁场中运动了1 4圆周运动时间为t T 41 42 m qB m 2qB；3 带电小球在竖直方向运动的高度差等于半径hRmv qB2m 2g2gLtan

23、v 02重力做的功为Wmghmgm 2gLtan v qB 0；qB答案： 12gLtan v022 m2qB3m 2g2gLtan v02qB1112 分 在如图 12 甲所示的平面直角坐标系xOy中,存在沿 x 方向按如图乙所示规律周期性变化的匀强电场,沿 x 轴正方向为正； 沿垂直于 xOy平面指向纸里的方向存在按如图丙所示规律周期性变化的匀强磁场；在图甲中坐标原点 O处有带正电的粒子,从 t 0 时刻无初速度释放；已知粒子的质量 m5 10 10 kg,电荷量 q1 106 C,不计粒子的重力；求：名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学习资料 - - -

24、 - - - - - - 学习必备 欢迎下载图 12 1 t 0.25 103 s 时粒子的速度及位置；2 t 1 103 s 时粒子的位置坐标；3 t 8 103时粒子的速度；解析： 1 在第一个 t 00.25 103 s 内粒子的加速度 a 满意： qE ma末速度 v1at 05 m/s 沿 x 轴正向运动 L1v1 2t 06.25 104 m；2 在 0.25 1030.5 103 s 内粒子做匀速圆周运动2 mTqB0.5 103 s 故粒子在 0.25 103 s 这段时间内运动了半个圆周圆周运动的半径 R1mv1 qB在 0.5 1030.75 103 s 内粒子沿 x 轴负

25、向匀加速运动末速度大小 v2v1at02v1位移大小 L2v1 v2 2 t03L1在 0.75 1031 103 s 内粒子做匀速圆周运动,R2mv2 qB2R1末位置坐标： x L2L11.25 103 m y 2 R2 2R1 8 104 m；3 粒子在 8 10 3 s 内 16 次加速,每次速度增加 v1,故： v16v1,v80 m/s 方向沿 x 轴正向；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载答案： 15 m/s 在 x 轴上坐标为 6.25 104 m 2 1.25 103 m,8

26、104 m 380 m/s 方向沿 x 轴正向1215 分2022 山东高考 扭摆器是同步辐射装置中的插入件,能使粒子的运动轨迹发生扭摆；其简化模型如图13：、两处的条形匀强磁场区边界竖直,相距为L,磁场方向相反且垂直于纸面；一质量为m、电量为 q,重力不计的粒子,从靠近平行板电容器MN板处由静止释放,极板间电压为U,粒子经电场加速后平行于纸面射入区,射入时速度与水平方向夹角 30 ；图 13 1 当区宽度 L1L、磁感应强度大小 B1B0时,粒子从区右边界射出时速度与水平方向夹角也为 30 ,求 B0及粒子在区运动的时间 t ；2 如区宽度 L2L1 L、磁感应强度大小 B2B1B0,求粒子

27、在区的最高点与区的最低点之间的高度差 h；3 如 L2L1L、 B1B0,为使粒子能返回区,求 B2应满意的条件；4 如 B1 B2、L1 L2,且已保证了粒子能从区右边界射出；为使粒子从区右边界射出的方向与从区左边界射入的方向总相同,求B1、B2、L1、L2 之间应满意的关系式；解析： 1 如图甲所示,设粒子射入磁场区的速度为 v,在磁场区中做圆周运动的半径为 R1,由动能定理和牛顿其次 定律得 1 qU2mv 22 qvB1mv R1 由几何学问得 L2R1 sin 联立式,代入数据得名师归纳总结 B012mU qT,运动的时间为t第 11 页,共 13 页L设粒子在磁场区中做圆周运动的周

28、期为T2 R1 v - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - t 2 2T学习必备欢迎下载联立式,代入数据得t Lm 2qUR2,由牛顿其次定律得32 设粒子在磁场区做圆周运动的半径为 2 qvB2mv R2由几何学问可得 h R1R21 cos Ltan 联立式,代入数据得h2 23 L33 如图乙所示,为使粒子能再次回到区,应满意 R21 sin L 或 R21 sin L . 联立 . 式,代入数据得B23mU ,由几何L2q 或 B23mU 2q .L4 如图丙 或图丁 所示,设粒子射出磁场区时速度与水平方向的夹角为学问可得 L1 R1sin sin . 或 L1R1sin sin L2 R2sin sin . 或 L2R2sin sin 联立式得 B1R1B2R2.联立 . . . 式得名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载B1L1B2L2；答案： 112mU LmLq32qU22 2 33 LmU 2q mU 2q或 B23 L3 B23 L4 B1L1B2L2名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 13 页