高考物理真题训练11磁场解析版.docx

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高考物理真题训练11磁场解析版

专题11磁场

1.（2020-天津高考真题）如图所示，在O:

卩平而的第一象限内存在方向垂直纸而向里，磁感应强度大小为

E的匀强磁场。

一带电粒子从3,轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角0=45。

。

粒子经过磁场偏转后在N点（图中未画出）垂直穿过X轴。

已知OM=a,粒子电荷量为g，质量为加，重力不计。

则（）

A.粒子带负电荷B.粒子速度大小为迦

C.粒子在磁场中运动的轨道半径为aD・N与O点相距（J?

+l）a

【答案】AD

【解析】

A.粒子向下偏转，根据左手左则判断洛伦兹力，可知粒子带负电，A正确:

由于亦了向与$轴疋方向的夹角8=45°.根据儿何）

ZOMQ=ZOOM=45°,OM=OO{=a

则粒子运动的轨道半径为

r==近a

洛伦兹力提供向心力

qvB=m—

解得

\f2qBa

v=——-——

BC错误：

D.N与0点的距离为

NO=OO[+r=（^2+\）a

D正确。

故选AD。

2.（2020浙江省高考真题）特高压直流输电是国家重点能源工程。

如图所示，两根等髙、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流人和人，人＞厶。

°、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位

于两根导线间的中点，ec两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。

不考虑地磁场的影响，则（）

A.b点处的磁感应强度大小为0

B.d点处的磁感应强度大小为0

C.a点处的磁感应强度方向竖直向下

D.c点处的磁感应强度方向竖直向下

【答案】C

A.通电直导线周用产生磁场方向由安培左判断，如图所示

人在b点产生的磁场方向向I：

，厶在b点产生的磁场方向向下，因为

即

d＞〃2

则在b点的磁感应强度不为零，A错课；

BCD.如图所示，d点处的磁感应强度不为零，“点处的磁感应强度竖直向下，c点处的磁感应强度竖直向上，BD错误，C正确。

故选C。

3.（2020全国髙考课标3卷）真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和％的同轴圆柱而，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。

一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。

已知电子质量为加，电荷量为6忽略重力。

为使该电子的运动被限制在图中实线圆用成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（）

3;nvmv3mv3mv

B.—C.D.——

2aeae4aeSue

【答案】c

电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力

则磁感应强度与圆周运动轨迹关系为

B=^

即运动轨迹半径越大，磁场的磁感应强度越小。

令电子运动轨迹最大的半径为心滅，为了使电子的运动

被限制在图中实线圆用成的区域内.英最大半径的运动轨迹与实线圆相切，如图所示

为电子做圆周运动的圆心，电/从闘心沿半径方向进入磁场，由左手宦则可得，初丄OB.AABO为直角三角形，则由几何关系可得

（3n-z;）2=r~+a2

解得

4-a

解得磁场的磁感应强度最小值

omv3mv

"min==-一

%4心

故选c。

4.（2020-全国髙考课标2卷）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情

的探测。

图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。

图（b）

中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场：

经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）：

将电子朿打到靶上的点记为P点。

贝IJ（）

目标靶环

偏转线圈

探测器

电子枪电子束

X射线束

床

图（a）图（b）

A.M处的电势髙于N处的电势

B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移

C.偏转磁场的方向垂直于纸而向外

D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移

【答案】D

【解析】

A.由于电子带负电，要在MN间加速则MN间电场方向由N指向M,根据沿着电场线方向电势逐渐降

低可知M的电势低于N的电势，故A错误：

B.增大加速电压则根据

口1?

eU=—m\^

可知会增大到达偏转磁场的速度：

又根拯在偏转磁场中洛伦兹力提供向心力有

evB=m—

可得

可知会增大在偏转磁场中的偏转半径，由于磁场宽度相冋，故根据几何关系可知会减小偏转的角度，故

P点会右移，故B错误：

C.电子在偏转电场中做岡周运动，向下偏转，根据左手泄则可知磁场方向垂直纸而向里，故C错误：

D・由B选项的分析可知，当其它条件不变时，增大偏转磁场磁感应强度会减小半径•从而增大偏转角

度，使P点左移，故D正确。

故选D。

5.（2020-全国髙考课标1卷）一匀强磁场的磁感应强度大小为瓦方向垂直于纸而向外，英边界如图中虚

线所示，”为半圆，"、加与直径也共线，"间的距离等于半圆的半径。

一朿质量为加、电荷量为g

（G>0）的粒子，在纸面内从c点垂直于"射入磁场，这些粒子具有各种速率。

不计粒子之间的相互作

用。

在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（）

Ifnn

6qB

Sttiu

丽

4龙川3龙〃7

~3qBD，丽

【答案】C

【解析】

粒子在磁场中做匀速圆周运动

可得粒子在磁场中的周期

粒子在磁场中运动的时间

2兀qB

则粒子在磁场中运动的时间与速度无关，轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长。

采用放缩圆解决该问题，

粒子垂直"射入磁场，则轨迹圆心必在"直线上，将粒子的轨迹半径由零逐渐放大。

当半径r1.5R时，粒子分别从《、加区域射出，磁场中的轨迹为半圆.运动时间等于半个周期。

当O.5Rv?

vl.5R时，粒子从半圆边界射出，逐渐将轨迹半径从0.5虑逐渐放大，粒子射岀位宜从半圆顶端

向下移动，轨迹圆心角从龙逐渐增大，当轨迹半径为R时,轨迹圆心角最大,然后再增大轨迹半径，轨

迹圆心角减小，因此当轨迹半径等于R时轨迹圆心角最大，即轨迹对应的最大圆心角

Q兀4

&=/r+—=—兀

粒子运动最长时间为

—兀

&〒32thh4兀m

t=——T=-—x=1

2/r2pqB3qB

故选C°

6.（2019•新课标全国丨卷）如图，等边三角形线框LWN由三根相同的导体棒连接而成，固左于匀强磁场中，

线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点N与直流电源两端相接，已如导体棒MN受到的安培力大

小为F,则线框QWN受到的安培力的大小为

B・1.5F

D・0

【答案】B

【解析】设每-根导体棒的电阻为R,长度为L,则电路屮，上下两路电阻Z比为

R}:

R2=2R.R=2A9根据并联电路两端各电压相価特点可知,±F两路电流之比/i：

/2=1：

如下图所示，山于上路通电的导体受安培力的有效长度为L,根据安培力计算公式F=ILB,

可知F:

F=/|:

厶

严1:

2,得F，=*F,根据左左则町知，两力方向相同，故线框LMN所

的合力大小为F+Ff=-F,故本题选B。

XXI"XX

7.（2019•新课标全国II巻）如图，边长为/的正方形“加〃内存在匀强磁场，磁感应强度大小为方向垂直于纸而（abed所在平而）向外。

”边中点有一电子发射源O,可向磁场内沿垂直于"边的方向发射电子。

已知电子的比荷为h则从4〃两点射岀的电子的速度大小分别为

A.-kBh邑Bl

C.-kBl,—kBl

【答案】B

B.—kBl,

二kBl

D.-kBlt

'kBl

【解析】皿射出粒子半径如八耸，得"第斗

d点射出粒子半径为

ZU心忖警半故B选项符合题意

8.（2019-M课标全国III卷）如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为*B和B、方

向均垂直于纸而向外的匀强磁场。

一质量为加、电荷量为Q（炉0）的粒子垂直于x轴射入第二象限，随后

垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象限。

粒子在磁场中运动的时间为

5兀"？

【答案】B

ln/n

••••

••

・d•

i。

C・

1lro?

6qB

13nm

6qB

【解析】运动轨迹如图。

即运动由两部分组成，第

7\12^/7/7tm

则运动的时间恥专盲莎=励：

粒于丫「象限转过的角度为斛雌动的时间为

ZL=1

2zr/?

72/rm

则粒子在磁场中运动的时间为:

2龙〃？

/rm7/nnr+g_丽■+顽

确，ACD错误。

入，从b点射出。

下列说法正确的是

xxbx•

••1

A.粒子带正电

B.粒子在b点速率大于在“点速率

C.若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射岀

D.若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短

【答案】C

【解析】由左F定则确粒子的电性•ill洛伦兹力的特点确定粒子在鼻“两点的速率，根据少8=加巴确r

定粒子运动半径和运动时间。

由题可知，粒子向下偏转，根据左手定则，所以粒子应带负电，故A错误：

由于洛伦兹力不做功，所以粒子动能不变，即粒子在方点速率与“点速率相等，故B错误；若仅减小磁

V2mv

感应如匕山公式=r=—,所以磁感戈减小.丫忙增大.所以粒子有可能从"点

rqB

右侧射出，故C正确，若仅减小入射速率，粒子运动半径减小，在磁场中运动的偏转角增大，则粒子在磁场中运动时间一泄变长，故D错误。

10.（2019-天津卷）笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。

当显示屏开启时磁体远离

霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄火，电脑进入休眠状态。

如图所示，一块宽为"、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为vo当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表而间出现电压U,以此控制屏幕的熄火。

则元件的（）

A.前表而的电势比后表而的低

B.前、后表面间的电压U与「无关

C.前、后表而间的电压U与c成正比

D・自由电子受到的洛伦兹力大小为——

【答案】D

【解析】由图知电流从左向右流动，因此电子的运动方向为从右向左，根据左手立则可知电子偏转到后而表，因此前表而的电势比后表面的髙，故A错误，电子在运动过程中洛伦兹力和电场力平衡，有

F：

，6=evB,=eE=e—,故F^=e—,故D正确，由evB=e—则电丿l；「U=o皿，故前后表面的电压与速度有关，与a成正比，故BC错误。

11.（2019-浙江选考）磁流体发电的原理如图所示。

将一朿速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感

应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为心长为b的两平行金属板间便产生电压。

如果把上、下

板和电阻R连接，上、下板就是一个直流电源的两极。

若稳左时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为d忽略边缘效应，下列判断正确的是

A.上板为正极，电流/=

上板为负极，电流/=

Rab+pd

Rab+pb

C.下板为正极，电流/=丫“

Rab+pd

D・

下板为负极,

电流/=

Rab+pb

【答案】C

【解析】根据左F定则，正电荷受到的洛伦兹力方向向下，负电荷受到的洛伦兹力向上，因此

F极板为电源的匸极，根据平衡有qvB=q

WW疋时电源的电动势E=Bdv，则流过R

的电流为心市，而心V

S=ab,则得电流大小为1=:

笄,C正确.abR+pd

【点睛】本题的关键是理解磁流体发电机的工作原理，知道稳定时，离子所受的电场力和洛伦兹力平衡，结合闭合电路欧姆定律进行分析.

12.（2018・全国II卷）如图，纸而内有两条互相垂直的长直绝缘导线厶】、S厶I中的电流方向向左，厶2中的电流方向向上；厶1的正上方有心b两点，它们相对于厶2对称。

整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为屁，方向垂直于纸而向外。

已知"、b两点的磁感应强度大小分别为+仇和轨）,方向也垂直于纸而向外。

则

B.流经乙的电流在"点产生的磁感应强度大小为占色，

C.流经厶2的电流在b点产生的磁感应强度大小为—Bq

D.流经厶2的电流在“点产生的磁感应强度大小为—

【答案】AC

【解析】先利用右手左则判断通电导线各自产生的磁场强度，然后在利用矢量叠加的方式求解各个导体棒产生的磁场强度。

Li6-ab两点产生的磁场强度大小相等设为5,方向都垂直于纸而向里，而厶2在"点产生的磁场强度设为方向向里，在b点产生的磁场强度也为方向向外，规定向外为正，

1171

根据矢屋叠加原理可知Bq_B、_B?

=,B2+Bq——Bq,nf解得:

=—Bo:

B2=—B（）,

故AC正确。

13.（2018•新课标I卷）如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放垃在纸而内的直导线连接成回路。

将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。

下列说法正确的是

A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸而向里的方向转动

B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸而向里的方向

C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸而向外的方向

D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸而向外的方向转动

【答案】AD

【解析】开关闭合的瞬间，左侧的线圈中磁通呈变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次左律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培泄则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸而向里的方向转动，选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项BC错渓:

开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通虽变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断岀直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸而向外，小磁针的N极朝垂直纸而向外的方向转动，选项D正确。

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