2022年高考物理真题分类解析-磁场.pdf
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1、K 单 元 磁 场 K 1 磁 场 安 培 力 2.K1 2022.天 津 卷 如 下 图,金 属 棒 M N 两 端 由 等 长 的 轻 质 细 线 水 平 悬 挂,处 于 竖 直 向 上 的 匀 强 磁 场 中,棒 中 通 以 由 M 向 N 的 电 流,平 衡 时 两 悬 线 与 竖 直 方 向 夹 角 均 为。假 设 仅 转 变 以 下 某 一 个 条 件,。角 的 相 应 变 化 状 况 是()A.棒 中 的 电 流 变 大,B.两 悬 线 等 长 变 短,C.金 属 棒 质 量 变 大,D.磁 感 应 强 度 变 大,0 角 变 大 3 角 变 小 e 角 变 大 9 角 变 小
2、2.A 解 析 作 出 侧 视 图(沿 M N方 向),并 对 导 体 棒 进 展 受 力 分 析,如 下 图.据 图 可 得 tand B1L 6 变 大,选 项 A 正 确;假 设 两 悬 线 等 长 变 短,则 0 不=m g,假 设 棒 中 的 电 流/变 大,则 变,选 项 B 错 误;假 设 金 属 棒 的 质 量 m 变 大,则。变 小,选 项 C 错 误;假 设 磁 感 应 强 度 B 变 大,则。变 大,选 项 D 错 误.K 2 磁 场 对 运 动 电 荷 的 作 用 17.K2Q022.全 国 卷 质 量 分 别 为 叫 和 q、电 荷 量 分 别 为 4 和%的 两 粒
3、 子 在 同 一 匀 强 磁 场 中 做 匀 速 圆 周 运 动.两 粒 子 的 动 量 大 小 相 等.以 下 说 法 正 确 的 选 项 是(=q,则 它 们 做 圆 周 运 动 的 半 径 肯 定 相 等=,则 它 们 做 圆 周 运 动 的 半 径 肯 定 相 等 A.B.假 设 q假 设 儿)mC.?则 它 们 做 圆 周 运 动 的 周 期 肯 定 不 相 等 D.簟 尊 m 2,则 它 们 做 圆 周 运 动 的 周 期 肯 定 不 相 等 17.A 解 析 依 据 半 径 公 式 r=-两 粒 子 的 动 量 大 小 相 等,磁 感 应 强 度 B 一 样,假 球 q,则 它
4、们 做 圆 周 运 动 的 半 径 肯 戛 相 等,A 正 确,B 2mI,2,错 误.依 据 周 期 公 式 7=CnJRD,假 设 mq相 等,则 周 期 相 等,C、D 错 误.9.K2 2022江 苏 卷 如 下 图,M N 是 磁 感 应 强 度 为 B 的 匀 强 磁 场 的 边 界.一 质 量 为 m、电 荷 量 为 q 的 粒 子 在 纸 面 内 从。点 射 入 磁 场.假 设 粒 子 速 度 为 V,最 远 能 落 在 边 界 上 的 A 点.下 o列 说 法 正 确 的 有()m.q o H d Q d TM-NX X X/X XXXX XX X图 7X XBx xA.假
5、设 粒 子 落 在 X 点 的 左 侧,其 速 度 肯 定 小 于,B.假 设 粒 子 落 在 A 点 的 右 侧,其 速 度 肯 定 大 于 4c.假 设 粒 子 落 在 4 点 左 右 两 侧/的 范 围 内,其 速 度 不 行 能 小 于 3V0 2加 D.假 设 粒 子 落 在 4 点 左 右 两 侧 4 的 范 围 内,其 速 度 不 行 能 大 于+处 Vo 2%9.BC 解 析 带 电 粒 子 沿 垂 直 边 界 的 方 向 射 入 磁 场 时,落 在 边 界 上 的 点 离 动 身 点 最 远,当 入 射 方 向 不 是 垂 直 边 界 的 方 向 时,落 在 边 界 上 的
6、点 与 动 身 点 的 距 离 将 小 于 这 个 距 离,即 速 度 大 于 或 等 于,但 入 射 方 向 不 是 90。时,粒 子 有 可 能 落 在 4 点 的 左 侧,A 项 错 误;但 粒 子 要 落 在 4 点 的 右 侧,其 速 度 肯 定 要 大 于 临 界 速 度 B 项 正 确;设 0 4 之 间 距 离 为 L,假 设 粒 子 落 在 4 点 两 侧 4 范 围%2则 以 最 小 速 度。入 射 的 粒 子 做 圆 周 运 动 的 直 径 应 为 L T,由 洛 伦 兹 力 供 给 向 心 力,B=卯 B=,解 得。.四,C 项 正 确;由 于 题 中 没 有 强 调
7、L-d o L o 2 m T 2粒 子 的 入 射 方 向,因 此 无 法 确 定 速 度 的 最 大 值,D 项 错 误.15.K2 2022广 东 卷 质 量 和 电 荷 量 都 相 等 的 带 电 粒 子 用 和 N,以 不 同 的 速 率 经 小 孔 S垂 直 进 入 匀 强 磁 场,运 行 的 半 圆 轨 迹 如 图 2 中 虚 线 所 示.以 下 表 述 正 确 的 选 项 是()*X*KB MX K K*X X K:S*图 2A.M 带 负 电,N 带 正 电 B.M 的 速 率 小 于 N 的 速 率 C.洛 伦 兹 力 对 M、N 做 正 功 D.M 的 运 行 时 间 大
8、 于 N 的 运 行 时 间 15.A 解 析 由 左 手 定 则 推 断 知,A 正 确;粒 子 在 磁 场 中 运 动,洛 伦 兹 力 供 给 向 心 力,有,半 径 r=舛,在 质 量 与 电 荷 量 一 样 的 状 况 下,半 径 大 说 明 速 率 大,即 M 的 速 率 大 于 N 的 速 率,B 错 误;洛 伦 兹 力 不 做 功,C 错 误:粒 子 在 磁 场 中 运 动 半 周,即 时 间 为 周 2兀/期 的 一 半,而 周 期 为 T=R,故 用 的 运 行 时 间 等 于 N 的 运 行 时 间,D 错 误.16.K2 2022.北 京 卷 处 于 匀 强 磁 场 中
9、的 一 个 带 电 粒 子,仅 在 磁 场 力 作 用 下 做 匀 速 圆 周 运 动.将 该 粒 子 的 运 动 等 效 为 环 形 电 流,那 么 此 电 流 值()A.与 粒 子 电 荷 量 成 正 比 B.与 粒 子 速 率 成 正 比 C.与 粒 子 质 量 成 正 比 D.与 磁 感 应 强 度 成 正 比 16.D 解 析 由 电 流 的 定 义/=?可 知,设 粒 子 的 电 荷 量 为 q,质 量 为 勿,在 磁 场 中 运 2 兀/a a2B动 的 周 期 为 T=,则/=/=彳”/对 于 一 个 粒 子 来 说,电 荷 量 和 质 量 是 肯 定 的,所 以 产 生 的
10、环 形 电 流 与 磁 感 应 强 度 成 正 比,D 项 正 确,A、B、C 项 错 误.K 3 带 电 粒 子 在 组 合 场 及 复 合 场 中 运 动 24.K3I2022.重 庆 卷 有 人 设 计 了 一 种 带 电 颗 粒 的 速 率 分 选 装 置,其 原 理 如 下 图,两 带 电 衾;|修 亶 有 g.电 型 前 邨 辔 毗:其 中 阕 河 矩 形 区 域 内 还 有 方 向 垂 直 纸 面 对 外 的 习 强,勿 一 束 比 施 荷 里 二 质 里 之 比)均 为 的 带 正 电 颗 粒,以 不 同 的 速 率 沿 着 磁 场 区 域 的 k水 平 中 心 线 为 O O
11、 进 入 两 金 属 板 之 间,其 中 速 率 为 的 颗 粒 刚 好 从 Q 点 处 离 开 磁 场,然 后做 匀 速 直 线 运 动 到 达 收 集 板.重 力 加 速 度 为 g,PQ=3d,N Q=2 d,收 集 板 与 N Q 的 距 离 为/,不 计 颗 粒 间 相 互 作 用.求:电 场 强 度 E 的 大 小;磁 感 应 强 度 B 的 大 小;速 率 为 阳,1)的 颗 粒 打 在 收 集 板 上 的 位 置 到 0 点 的 距 离.解 析(1)设 带 电 颗 粒 的 电 荷 量 为 q 质 量 为 m.有 Eq=mg。1将 巾=”代 入,得 E=kgm K(2)如 图,有
12、 qv B=nrro R/?2=(3d)2+(R cf)2得 B=;(3)如 下 图,有 q/.v 二 0 4八 3dtan。=-。r.一(3d)2y=R-/25z2-912.K3 2022天 津 卷 对 铀 235的 进 一 步 争 辩 在 核 能 的 开 发 和 利 用 中 具 有 重 要 意 义.如 下 图 质 量 为 m、电 荷 量 为 q 的 铀 235离 子,沉 着 器 A 下 方 的 小 孔 S,不 断 飘 入 加 速 电 场,其 初 速 度 可 视 为 零,然 后 经 过 小 孔 S,垂 直 于 磁 场 方 向 进 入 磁 感 应 强 度 为 8 的 匀 强 磁 场 中,做 半
13、 径 为 R 的 匀 速 圆 周 运 动.离 子 行 进 半 个 圆 周 后 离 开 磁 场 并 被 收 集,离 开 磁 场 时 离 子 束 的 等 效 电 流 为/.不 考 虑 离 子 重 力 及 离 子 间 的 相 互 作 用.(1)求 加 速 电 场 的 电 压 U;(2)求 出 在 离 子 被 收 集 的 过 程 中 任 意 时 间/内 收 集 到 离 子 的 质 量 M-,(3)实 际 上 加 速 电 压 的 大 小 会 在 U土 A U 范 围 内 微 小 变 化.假 设 容 器 力 中 有 电 荷 量 一 样 的 铀 235和 铀 238两 种 离 子,如 前 述 状 况 它 们
14、 经 电 场 加 速 后 进 入 磁 场 中 会 发 生 分 别,为 使 这 两 种 离 子 在 磁 场 中 运 动 的 轨 迹 不 发 生 交 叠,应 小 于 多 少?(结 果 用 百 分 数 表 示,保 存 两 位 有 效 数 字)12.解 析(1)设 离 子 经 电 场 加 速 后 进 入 磁 场 时 的 速 度 为,由 动 能 定 理 得 1出=2%2 离 子 在 磁 场 中 做 匀 速 圆 周 运 动,所 受 洛 伦 兹 力 充 当 向 心 力,即 编 W B=%R 由 式 解 得 0B 2R 2c 2w(2)设 在,时 间 内 收 集 到 的 离 子 个 数 为 N,总 电 荷 量
15、 为,则 2=砥 QN=qM=N 隔 由 式 解 得 mltM=由 式 有 R=1,冲 q设 m 为 铀 238离 子 质 量,由 于 电 压 在 UAU之 间 有 微 小 变 化,铀 235离 子 在 磁 场 中 最 大 半 径 为 _1Bj q铀 238离 子 专 磁 场 中 最 小 半 径 为 R,=1(U一 画 min ByJ q这 两 种 离 子 在 磁 场 中 运 动 的 轨 迹 不 发 生 交 叠 的 条 件 为 1 艮 我/-277/(1:+Au)nf(CAC)q q则 有 w(U+AU)w(U-AU)m m得-u 勿+勿 其 中 铀 235离 子 的 质 量 0=235 u(
16、u为 原 子 质 量 单 位),铀 238离 子 的 质 量 加=238 u,故 AU 238 u235 uu解 得 238 u+235 uAUU 0.63%图 1025.K32022课 标 全 国 卷】如 图,一 半 径 为 R 的 圆 表 示 一 柱 形 区 域 的 横 截 面(纸 面).在 柱 形 区 域 内 加 一 方 向 垂 直 于 纸 面 的 匀 强 磁 场,一 质 量 为 m、电 荷 量 为 q 的 粒 子 沿 图 中 直 线 在 圆 上 的 a 点 射 入 柱 形 区 域,在 圆 上 的 b 点 离 开 该 区 域,离 开 时 速 度 方 向 与 直 线 垂 直.圆 心。到 3
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