全国各地年高考物理试题分类汇编磁场.doc
《全国各地年高考物理试题分类汇编磁场.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《全国各地年高考物理试题分类汇编磁场.doc(60页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2006-2015十年高考物理分类解析:
磁场
2015年高考物理真题分类汇编:
磁场
(2015新课标I-14).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:
qvB=m,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,当粒子从较强到较弱磁场区域后,B减少时,r增大;由角速度ω=可判断角速度减小,故选项D正确。
【2015新课标II-18】18.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】BC
考点:
安培定则
【2015新课标II-19】19.有两个匀强磁场区域I和II,I中的磁感应强度是II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I中运动的电子相比,II中的电子
A.运动轨迹的半径是I中的k倍
B.加速度的大小是I中的k倍
C.做圆周运动的周期是I中的k倍
D.做圆周运动的角速度是I中的k倍
【答案】AC
【解析】
考点:
带电粒子在磁场中的运动;圆周运动
【2015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。
以下判断可能正确的是
A.a、b为粒子的经迹B.a、b为粒子的经迹C.c、d为粒子的经迹D.c、d为粒子的经迹
【答案】D
考点:
本题考查放射线的性质、带电粒子在磁场中的运动。
【2015重庆-7】.(15分)音圈电机是一种应用于硬盘、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,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,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.
(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,求安培力的功率.
【答案】
(1),方向水平向右;
(2)
考点:
本题考查安培力、功率。
【2015重庆-9】.(18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.其中和是间距为的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔和,,P为靶点,(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.质量为、带电量为的正离子从点由静止开始加速,经进入磁场区域.当离子打到极板上区域(含点)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)
(2),
(3),
【解析】
试题分析:
(1)离子经电场加速,由动能定理:
,可得
磁场中做匀速圆周运动,
刚好打在P点,轨迹为半圆,由几何关系可知
联立解得
(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P点,而做圆周运动到达右端,再匀速直线到下端磁场,将重新回到O点重新加速,直到打在P点。
设共加速了n次,有:
且
解得:
,
要求离子第一次加速后不能打在板上,有,且,
解得:
故加速次数n为正整数最大取
即
(3)加速次数最多的离子速度最大,取,离子在磁场中做n-1个完整的匀速圆周运动和半个圆周打到P点。
由匀速圆周运动
电场中一共加速n次,可等效成连续的匀加速直线运动.由运动学公式
可得:
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。
(2015浙江-25)使用回旋加速器的实验需要把离子束从加速器中引出,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m,速度为v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O点,轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度为B。
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P点进入通道,沿通道中心线从Q点射出。
已知OQ长度为L。
OQ与OP的夹角为,
(1)求离子的电荷量q并判断其正负
(2)离子从P点进入,Q点射出,通道内匀强磁场的磁感应强度应降为,求
(3)换用静电偏转法引出离子束,维持通道内的原有磁感应强度B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P点进入,Q点射出,求通道内引出轨迹处电场强度E的方向和大小
【答案】
(1),正电荷
(2)(3)
【解析】
试题分析:
(1)离子做圆周运动①
解得,正电荷②
(2)如图所示
,,
引出轨迹为圆弧③
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MN垂直于纸面,在纸面内的长度L=9.1cm,中点O与S间的距离d=4.55cm,MN与SO直线的夹角为θ,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=2.0×10-4T,电子质量m=9.1×10-31kg,电量e=-1.6×10-19C,不计电子重力。
电子源发射速度v=1.6×106m/s的一个电子,该电子打在板上可能位置的区域的长度为l,则
A.θ=90°时,l=9.1cmB.θ=60°时,l=9.1cm
C.θ=45°时,l=4.55cmD.θ=30°时,l=4.55cm
【答案】AD
(
(
【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:
r==m=4.55×10-2m=4.55cm,恰好有:
r=d=L/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MN上的区域范围如下图所示,实线SN表示电子刚好经过板N端时的轨迹,实线SA表示电子轨迹刚好与板相切于A点时的轨迹,因此电子打在板上可能位置的区域的长度为:
l=NA,
考点:
带电粒子在有界磁场中的运动。
【2015山东-24】.如图所示,直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内,O为圆心,GH为大圆的水平直径。
两圆之间的环形区域(Ⅰ区)和小圆内部(Ⅱ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m,电量为+q的粒子由小孔下方d/2处静止释放,加速后粒子以竖直向上的速度v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,Ⅱ区磁感应强度的大小分别为2mv/qD,4mv/qD,粒子运动一段时间后再次经过H点,求这段时间粒子运动的路程。
【答案】
(1)
(2)或(3)5.5πD
(3)若Ⅰ区域的磁感应强度为,则粒子运动的半径为;Ⅱ区域的磁感应强度为,则粒子运动的半径为;
设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的周期分别为T1、T2,由运动公式可得:
;
据题意分析,粒子两次与大圆相切的时间间隔内,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,Ⅱ区内圆弧所对圆心角为,圆弧和大圆的两个切点与圆心O连线间的夹角设为,由几何关系可得:
;;
粒子重复上述交替运动回到H点,轨迹如图所示,设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的时间分别为t1、t2,可得:
;
设粒子运动的路程为s,由运动公式可知:
s=v(t1+t2)
联立上述各式可得:
s=5.5πD
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()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:
1
B、运动周期之比是2:
1
C、运动速度大小之比是4:
1
D.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=,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=,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=qvB,得受到的洛伦兹力之比为1:
2,选项D错误。
【2015福建-18】18.如图,由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。
一接入电路电阻为R的导体棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦。
在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中()
A.PQ中电流先增大后减小
B.PQ两端电压先减小后增大
C.PQ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
【2015福建-22】22.如图,绝缘粗糙的竖直平面MN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E,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B。
一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑,到达C点时离开MN做曲线运动。
A、C两点间距离为h,重力加速度为g。
(1)求小滑块运动到C点时的速度大小vc;
(2)求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf;
(3)若D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D点时撤去磁场,此后小滑块继续运动到水平地面上的P点。
已知小滑块在D点时的速度大小为vD,从D点运动到P点的时间为t,求小滑块运动到P点时速度的大小vp.
【答案】:
(1)E/B
(2)(3)
【解析】
试题分析:
(1)由题意知,根据左手定则可判断,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qE时滑块离开MN开始做曲线运动,即Bqv=qE
解得:
v=E/B
(2)从A到C根据动能定理:
解得:
(3)设重力与电场力的合力为F,由图意知,在D点速度vD的方向与F地方向垂直,从D到P做类平抛运动,在F方向做匀加速运动a=F/m,t时间内在F方向的位移为
从D到P,根据动能定理:
,其中
联立解得:
【2015江苏-4】4.如图所示,用天平测量匀强磁场的磁感应强度,下列各选项所示