高考物理真题分类汇编磁场(含解析).pdf
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1、2015年高考物理真题分类汇编:磁场(2 0 1 5 新课标I T 4).两相邻的匀强磁场区域的磁感应强度大小不同,方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力),从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒子的A.轨道半径减小,角速度增大 B.轨道半径减小,角速度减小C.轨道半径增大,角速度增大 D.轨道半径增大,角速度减小【答案】D【考点】洛伦兹力的公式;带电粒子在匀强磁场中的运动【解析】由于磁场方向与速度方向垂直,粒子只受洛伦兹力作用,带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力提供所需的向心力:q v B=nM,得到轨道半径r*,由于洛伦兹力不做功,故带电粒子的线速度V不变,当粒子从较强到
2、较弱磁场区域后,B 减少时,r 增大;由角速度3=;可判断角速度减小,故选项D正确。【2 0 1 5 新课标HT8】1 8.指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针,下列说明正确的是A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转【答案】B C【解析】试题分析:指南针不可以仅具有一个磁极,故 A错误;指南针能够指向南北.说明地球耳肓遴场,的一正确;当附近的铁块磁化时,指南针的指向会受到附近铁块的干扰,故 C 正确;根据安培定则,在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导
3、线通电时会产生磁场,指南针会偏转与导线垂直.故D错误.考点:安培定则 2 0 1 5 新课标I I T 9 I 1 9.有两个匀强磁场区域/和II,I中的磁感应强度是中的k倍,两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与/中运动的电子相比,中的电子A.运动轨迹的半径是/中的A 倍B.加速度的大小是/中的左倍C.做圆周运动的周期是/中的4 倍D.做圆周运动的角速度是/中的4 倍【答案】A C【解析】试题分析:电子在磁场中做匀速圆周运动时,向心力由洛伦兹力提供:38 =2工,解得:,=:*,因为:中的磁感应强度是三中的;:倍,所以,二中的电子运动轨迹的半径是:中的;:倍我.、正确;加造度a=丝
4、,加速度大小是:中 的 1 ;:倍,故 3错误;由周期公式:3 二中的电亍做图周运动的mqB周期是.中的;:倍,故 c正确;角速度。=兰=空,二中的电子做圆周运田的角速垃是:中 的 I;:倍T m考点:带电粒子在磁场中的运动;圆周运动【2 0 1 5 重庆-1】.题 1 图中曲线a、b、c、d 为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹,气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。以卜.判断可能正确的是A.a、人为夕粒子的经迹 B.a、b为了粒子的经迹 C.c、d 为a粒 子 的 经 迹 D.c、d为尸粒子的经迹【答案】D【解析】试题分析:,:射线是不带电的光子流,在磁场中不偏转,故 选 项 3
5、错误。次粒子为氯核带正电 由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转,故 选 项 A、C 错误;尸粒子是带负由的电子流,应向下偏转,选 项 D 正确。故 选 D。考点:本题考查放射线的性质、带电粒子在磁场中的运动。【2 0 1 5 重庆-7 .(1 5 分)音圈电机是种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机题7图是某音圈电机的原理示意图,它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为L,匝数为“,磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下,大小为8,区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外,右边始终在磁场内,前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从P 流向Q ,大小为/.
6、(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向。(2 )若此时线圈水平向右运动的速度大小为V,求安培力的功率.题 7图【答案】(1)F =nB IL,方向水平向右;(2)P =nB ILv【解析】试题分析:(1)线圈的右边受到磁场的安培力,共有条边,故 F=BIL=BIL由左手定则,电流向外,磁场向下,安培力水平向右(2)安培力的瞬时功率为尸=考点:本题考查安培力、功率。【2 0 1 5 重庆-9】.(1 8 分)题 9图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中M N和 M N 是.间距为/?的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔O和 O ,O N =O
7、N=d ,P为靶点,O P=k d(k为大于1 的整数).极板间存在方向向上的匀强电场,两极板间电压为U .质量为八带电量为q的正离子从。点由静止开始加速,经 0 进入磁场区域.当离子打到极板上O N 区 域(含 N 点)或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在,离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.求:(1)离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小;(2)能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值;(3)打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。【答案】(1)qk dB lyjlnqUmqk d(=1,2,3,,/一 i)/八Qk?-
8、3)兀 mk d.(3)32a g2(P-l)mq U【解析】试题分析:(1)离子经电场加速,由动能定理:q U=-m v2,可得v=辿2 V m、一v2磁场中做匀速圆周运动,qvB -m一rk d刚好打在尸点,轨迹为半圆,山几何关系可知r=竺2联立解得B =qk d(2)若磁感应强度较大,设离子经过一次加速后若速度较小,圆周运动半径较小,不能直接打在点,而做圆周运动到达N右端,再匀速直线到下端磁场,将重新回到。点重新加速,直到打在尸点。设共加速了 次,有:n qU=3*v2qv tB =m rn一解得:B=空叵,qk d1 1 2要求离子第一次加速后不能打在板上,有 乙 巴,且q U=加片,
9、q%B =m a-2 2 r解得:n k2故加速次数n为正整数最大取 =A?一 1即八 2廊 面(=I,2,3L,J)qk d(3)加速次数最多的离子速度最大,取=4 2一1,离子在磁场中做个完整的匀速圆周运动和半个圆周打到尸点。由匀速圆周运动7 =过=现v qB,(I Y TJ QE-3)兀mkd%=(“-1)T+=厂 ,=2 2yli 2qum(匕-1)电场中一共加速次,可等效成连续的匀加速直线运动.由运动学公式(k2-)h=atlqUa=-mh可得:芳考点:本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动、牛顿第二定律、运动学公式。(20 15 浙江-25)使用回旋加速器的实验需要把离子束从加速器中
10、引出,离子束引出的方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等。质 量 为 例 速 度 为-的离子在回旋加速器内旋转,旋转轨道时半径为r的圆,圆心在。点,轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度为员为引出离子束,使用磁屏蔽通道法设计引出.器。引出器原理如图所示,一堆圆弧形金属板组成弧形引出通道,通道的圆心位于。点(。点图中未画出)。引出离子时,令引出通道内磁场的磁感应强度降低,从而使离子从点进入通道,沿通道.中心线从0 点射出。已知制长度为L.。与。的夹角为必(1)求离子的电荷量4 并判断其正负(2)离子从点进入,。点射出,通道内匀强磁场的磁感应强度应降为8 ,求 8(3)换用静电偏转法引出离子束,维持
11、通道内的原有磁感应强度5不变,在内外金属板间加直流电压,两板间产生径向电场,忽略边缘效应。为使离子仍从。点进入,。点射出,求通道内引出轨迹处电场强度的方向和大小【答 案】(1 )q=,正 电 荷Br 八 mv2(2r-2Lcos 0)E=Bv-qr+L-2rR cos 0)【解析】、v2试题分析:(1)离 子 做 圆 周 运 动=6一解得q=丝,正电荷Br(2)如图所示mv(2r-2Lcos 6)?(r2+L2-2rRcos0)OQ=R,OQ=L,OO=R-rv2引出轨迹为圆弧Bqv=m R解得 八 金根据几何关系得R=2r-2 L c o s6-2 Z c o s 0,(?,*+L-2 rR
12、 cos i)(3)电场强度方向沿径向向外 弓I出轨迹为圆弧3 -E q =总解得E=3-2Z,cos)式,二,考点:回旋加速器,带电粒子在电磁场中的运动(2015四川-7).如图所示,S 处有一电子源,可向纸面内任意方向发射电子,平板V垂直于纸面,在纸面内的长度=9.1cm,中点。与 S 间的距离力=4.55cm,周 与 S。直线的夹角为0,板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度B=2.0X 10,电子质量加=9.1义l(T*k g,电量e=-1.6义 不 计 电 子 重 力。电子源发射速度-1.6 X 1 0 7/$的一个电子,该电子打在板上可能位置的区域的
13、长度为/,则A.=90 时,7=9.1cmB.。=60 时,7=9.1cmC.。=45 时,7=4.55cmD.6=30 时,7=4.55cm【答案】A D【解析】试题分析:电子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,根据洛伦兹力大小计算公式和向心力.公式有:evB=,解得电子圆周运动的轨道半径为:?=9.1 x1 0:xi.6 xl0:巾reB 1.6X10,9X2.0X104=4.5 5 X 1 0 一、=4.5 5 cm,恰好有:r=d=/2,由于电子源S,可向纸面内任意方向发射电子,因此电子的运动轨迹将是过S点的一系列半径为r的等大圆,能够打到板朗V 上的区域范围如下图所示,实线S V
14、表示电子刚好经过板及端时的轨迹,实线必表示电子轨迹刚好与板相切于/点时的轨迹,因此电子打在板上可能位置的区域的长度为:1=N A,又由题设选项可知,与 直 线 的夹角m 不定,但要使电子轨迹与一KV板相切,根据图中几何关系可知,此时电子的轨迹圆心。一 定 落 在 与 距离为的平行线上,如下图所示,当.三时,即 点 与 板。点重合,作出电子轨迹如下图中实线$2.,由图中几何关系可知,此时与二的夹角3=3 丁,故选项C错误;选 项。正确;当;=9.1 4 时,即 一 点与板工 端重合,作出电子 轨 迹 如 下 图 中 实 线 由 图 中 几何关系可知,此时与L?:的夹角e=g 丁,故选项A 正确;
15、选 项 3错误.学科掰考点:带电粒子在有界磁场中的运动。【2 0 1 5 山东-2 4 .如图所示,直径分别为和2 的同心圆处于同一竖直面内,。为圆心,6 7/为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域(I 区)和小圆内部(I I 区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间 距 为d的两平行金属极板间有一匀强电场,上极板开有一小孔。一质量为勿,电量为+9 的粒子由小孔下方/2处静止释放,加速后粒子以竖直向上的速度/射出电场,由点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。(1)求极板间电场强度的大小;(2)若粒子运动轨迹与小圆相切,求区磁感应强度的大小;(3)若I区,I I区 磁 感 应 强 度 的 大 小 分
16、 别 为mv/qD,粒子运动一段时间后再次经过点,求这段时间粒子运动的路程。【解析】试题分析:(1)粒子在电场中,根据动能定理:,解 得E=主2 2 qdD-口(2)若粒子的运动轨迹与小扇相切,则当内切时,半 径 为=24 qvBl=m,解得 3则当外切时,半径为,、=由*%=陶 土,解得3=坦丫:3 M2/77V mv D(3)若I区域的磁感应强度为B,=,则粒子运动的半径为/?,=-=-;I I区域的1 q D qB、2磁感应强度为4=丝4m上v,则粒子运动的半径为/?,m=v-=-D;qB?4设粒子在I区和n区做圆周运动的周期分别为九应由运动公式可得:据题意分析,粒子两次与大圆相切的时间
17、间隔内,运动轨迹如图所示,根据对称性可知,I区两段圆弧所对的圆心角相同,设为耳,I I 区内圆弧所对圆心角为a,圆弧和大圆的两个切点与圆心。连线间的夹角设为a,由几何关系可得:4=120;%=180;a=60粒子重复上述交替运动回到力点,轨迹如图所示,设粒子在I 区和H区做圆周运动的时间分口 /日 3 600 4x2.别为力、ti,可得:乙=-x 1 T ;a 360 1 2360 a _ X 4a 360设粒子运动的路程为S,由运动公式可知:京*由+友)联立上述各式可得:,5.5万 考点:带电粒子在匀强磁场中的运动;动能定理。【2015 广东-16】16、在同一匀强磁场中,a 粒 子(:H
18、e)和 质 子(:”)做匀速圆周运动,若它们的动量大小相等,则 a粒子和质子A、运动半径之比是2:1B、运动周期之比是2:1C、运动速度大小之比是4:1D.受到的洛伦兹力之比是2:1【答案】B【考点】动量;洛伦兹力的公式;带电粒子在匀强磁场中的运动【解析】a粒子和质子质量之比为4 :1,电荷量之比为2:1,由于动量相同,故速度之比为1 :4,选项C错误;在同一匀强磁场B中,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半 径r =胃,得两者的运动半径之比为1 :2,选 项A错误;带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T =手,得周期之比为2:1,选项B正确;由带电粒子在匀强磁场中受到的洛伦兹力f =q
19、v B,得受到的洛伦兹力之比为1 :2,选项D错误。【2015福建-18118.如图,由某种粗细均匀的总电阻为3 7?的金属条制成的矩形线框a A d,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场8中。一接入电路电阻为的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿数、流以速度v匀速滑动,滑动过程闻始终与a b垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。在 国 从 靠 近a d处向曲滑动的过程中()A.国中电流先增大后减小B.园两端电压先减小后增大C.A Q上拉力的功率先减小后增大D.线框消耗的电功率先减小后增大【答案】:C试题分析设?2 左侧电路的电阻为三:,则右侧电路的电限为丘-三;,所以夕迪路的总电限为火=上 三
20、_外电路电阻先噌大后瀛小,所以路端电压先噌大后裱小,所以3 错误;电路的总电阻3R先噌大后减小,再根据闭合电路的欧姐定律可得?。中的电流:先较小后噌大,故 A 错误,由R+R于导体棒做勺速运动,拉力等于安培力,即三二3二,拉力的功率P=3二”先减小后噌大,所 以C正确;外R(3R-R I电路的总电阻义 =二-最大为一孔小于电源内阻.?,又外电阻先噌大后减小,所以外电路消耗3R的功率先噌大后减小,故。错误。【2015福建-22122.如图,绝缘粗糙的竖直平面就左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向右,电场强度大小为反磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大 小 为 员 质量为加、电荷
21、量为q的带正电的小.滑块从4点由静止开始沿网,下滑,到达。点时离开赫V做曲线运动。4C两点间距离为力,重力加速度为依(1)求小滑块运动到。点时的速度大小心;(2)求小滑块从4点运动到C点过程中克服摩擦力做的功%(3)若点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置,当小滑块运动到点时撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的夕点。已知小滑块在点时的速度大小为”,从点运动到P点的时间为t,求小滑块运动到夕点时速度的大小v .【答案】:(1)E/B (2.)Wf=m g h-m (3)丫 (吆):(如)/+就f2 B2 p V m2【解析】试题分析:(1)由题意知,根据左手定则可
22、判断,滑块在下滑的过程中受水平向左的洛伦兹力,当洛伦兹力等于电场力皿时滑块离开版V开始做曲线运动,即解得:v=E/B1 0(2)从力到。根据动能定理:mgh-Wf=-m v2-0/1 E2解得:Wf=mgh m 72 B(3)设重力与电场力的合力为凡山图意知,在点速度外的方向与“地方向垂直,从D1 ,到 P 做类平抛运动,在厂方向做匀加速运动a 引 加 t 时间内在厂方向的位移为x=2从到只 根据动能定理:Fx=m v2p,其中F =1(琢 丫+(狂了联立解得:v 邛咚)-、!/+年V W【2 0 1 5 江苏-4】4.如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度,F 列各选项所示的载流线圈匝数相
23、同,边长N M相等,将它们分别挂在天平的右臂下方,线圈中通有大小相同的电流,天平处于平衡状态,若磁场发生微小变化,天平最容易失去平衡的是(A)(B)(C)(D)【答案】A【解析】由题戢知,当处于逐场中的导体,受安培力作用的有效长度越长,根 据F=B1L知受安培力越大,月容易失去平衡,由图知选项A中导体的有效长度谖大,所 以A正确.【2 0 1 5 江苏-1 5】1 5.(1 6 分)-台质谱仪的工作原理如图所示,电荷量均为+、质量不同的离子飘入电压为的加速电场,其初速度几乎为零,这些离子经过加速后通过狭缝。沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为6的匀强磁场,最后打在底片上,已知放置底片区域2己知
24、放置底片的区域物V =L,且OM N。某次测量发现M N 中左侧-区 域 损 坏,检测不到3离子,但右侧,区域Q M 仍能正常检测到离子.在适当调节加速电压后,原本打在,园的离3子即可在Q V 检测到。(1)求原本打在亚V 中点尸的离子质量m;(2)为使原本打在。的离子能打在QV区域,求加速电压的调节范.围;(3)为了在QN区域将原本打在M Q区域的所有离子检测完整,求需要调节的最少次数。(取/g2=0.301;lg3=0.477,lg5=0.699)【答案】人随左吗M G也3次3270 81 91 ,【解析】(1)离子在电场中加速:q UQ=-m v2、一 v2在磁场中做匀速圆周运动:qvB
25、 =m一代入“=3 L,解得m =4 32U0(2)由(1)知,。=史 零 离子打在。点,=22,9 L2 6 8 1离子打在N点 尸 心U=鬼,则电压的范围4%9 8 1 9(3)由(1)可知,F 8后由题意知,第1次调节电压到5,使原本。点的离子打在N点,=*5,-L 行此时,原本半径为n的打在。的离子打在。上金一=ri J%解“副第2次调节电压到5,原本打在5的离子打在总 点,半径为冷的打在白的再子打在2上,贝I J:同理,第找次调节电压,有 =(看)L检测完整,有心工与解得:最少次数为3次【2 0 1 5海南-1】如图,a是竖直平面尸上的一点,户前有一条形磁铁垂直于尺且S极朝向a点,-
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