专题10磁场备战2020高考物理2019届期末和一模好题分项版汇编教师版

1专题10磁场2019年高三期末、一模物理试题分项解析一．选择题1.【2019武汉联考】如图所示，PQ、MN是放置在水平面内的光滑导轨，GH是长度为L、电阻为r的导体棒，其中点与一端固定的轻弹簧连接，轻弹簧的劲度系数为k。导体棒处在方向向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。图中E是电动势为E、内阻不计的直流电源，电容器的电容为C。闭合开关，待电路稳定后，下列说法正确的是()A．导体棒中电流为12ERRrB．轻弹簧的长度增加1()BLEkRrC．轻弹簧的长度减少2()BLEkRrD．电容器带电量为1()ECrkRr【参考答案】D2.（2019黑龙江齐齐哈尔五校联考）如图所示，长方形ABCD内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，边长，E、F分别为AD、BC边的中点，在A处有一粒子源，可以沿AB方向射出不同速率的带正电的同种粒子，粒子的质量为m，电量为q，不计粒子的重力，对于粒子在磁场中的偏转，下列说法正确的是2A.粒子可能从C点射出磁场B.粒子在磁场中的运动时间可能为C.从D点射出的粒子在磁场中运动的时间是从E点射出粒子在磁场中运动时间的2倍D.从E点射出的粒子在磁场中运动的时间是从F点射出粒子在磁场中运动时间的2倍【参考答案】D粒子在磁场中做圆周运动的周期：，粒子从AD边离开磁场时在磁场中的运动时间：，粒子恰好从BC中点离开磁场时的运动时间：，粒子从BF间离开磁场时的运动时间：，由此可知，粒子在磁场在的运动时间为：、或、或，由于，粒子在磁场中的运动时间不可能为，故B错误；从D点射出的粒子在磁场中运动的时间与从E点射出粒子在磁场中运动时间相等，都为，故C错误；从E点射出的粒子在磁场中运动的时间为，F点是BC的中点，从F点射出粒子在磁场中运动时间是，故从E点射出的粒子在磁场中运动的时间一定是从F点射出粒子在磁场中运动时间的2倍，故D正确。故选：D。3【方法归纳】粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据题意分析粒子运动过程，判断粒子在磁场中的运动情况，根据粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期分析粒子的运动时间，然后答题。本题考查了粒子在磁场中的运动，考查了求粒子在磁场中的运动时间问题，分析清楚粒子运动过程是解题的前提，根据粒子运动过程、应用粒子在磁场中做圆周运动的周期公式即可解题。3.（2019云南保山期末）如图所示，在一个半径为R的圆形区坡内存在微感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一个比荷为的正粒子，从A点沿与AO夹角的方向射入匀强磁场区域，最终从B点沿与AO垂直的方向离开磁场。若粒子在运动过程中只受磁场力作用，则A.粒子运动的轨道半径B.粒子在磁场区域内运动的时间C.粒子的初速度的D.若仅改变初速度的方向，该粒子仍能从B点飞出磁场区域【参考答案】AC【名师解析】画出粒子轨迹示意图，如下图所示，因为粒子从B点沿与AO垂直的方向离开磁场，故与AO平行，又因为与均为等腰三角形，可得：，所以与BO也平行，因为粒子速度方向偏转的角度为，故，所以四边形为两个等边三角形组成的菱形，故粒子运动的轨道半径，故A正确；粒子在磁场中运动的周期：，粒子在磁场中转过的圆心角，所以粒子在磁场中运动的时间为：，故B错误；4根据洛伦兹力提供向心力可得：，结合轨道半径，联立可得粒子的初速度为：，故C正确；当入射粒子速度方向发生变化时，粒子运动的轨迹示意图如图所示，速度大小不变，粒子做圆周运动的半径不变，入射速度方向发生变化，粒子在圆周上的出射点也随之变化，所以若仅改变初速度的方向，该粒子将不能从B点飞出磁场区域，故D错误故选：AC。【方法归纳】粒子在磁场中做匀速圆周运动，速度的偏向角等于轨迹对应的圆心角。画出轨迹，由数学知识求出轨迹半径，再利用洛伦兹力提供向心力结合结合关系即可分析求解，利用周期公式结合粒子在磁场中转过的圆心角，求解粒子在磁场中运动的时间。本题考查带电粒子在有界匀强磁场中的运动，要掌握住半径公式、周期公式，画出粒子的运动轨迹后，利用洛伦兹力提供向心力，结合几何关系进行求解；运用粒子在磁场中转过的圆心角，结合周期公式，求解粒子在磁场中运动的时间。4（2019吉林松原模拟）如图所示，在第二象限内有水平向右的匀强电场，在第二、第四象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等。在该平面有一个质量为m、带电荷量q的正电粒子，以初速度v0垂直x轴，从x轴上的P点进入匀强电场，之后与y轴成45°角射出电场，再经过一段时间恰好垂直于x轴进入下面的磁场，已知OP之间的距离为d，不计带电粒子的重力，则()A.磁感应强度024mvBqd5B.电场强度202mvEqdC.自进入磁场至在磁场中第二次经过x轴所用时间为072π2dvD.自进入磁场至在磁场中第二次经过x轴所用时间为07π2dv【参考答案】BD5.(2018·淮阴中学模拟)如图3，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里，许多质量为m、带电荷量为＋q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域，不计重力，不计粒子间的相互作用，下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中R＝mvBq，则下列图正确的是()图36【参考答案】A6.(2018·镇江模拟)如图3所示为一种获得高能粒子的装置原理图，环形管内存在垂直于纸面、磁感应强度大小可调的匀强磁场(环形管的宽度非常小)，质量为m、电荷量为q的带正电粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔且小孔距离很近的平行极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A板刚进入A、B之间时，A板电势升高到＋U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速，每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场中一次一次地加速使得动能不断增大，而在环形区域内，通过调节磁感应强度大小可使粒子运行半径R不变，已知极板间距远小于R，则下列说法正确的是()图3A.环形区域内匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向里B.粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行N圈后回到A板时获得的总动能为NqUC.粒子在绕行的整个过程中，A板电势变化的周期不变D.粒子绕行第N圈时，环形区域内匀强磁场的磁感应强度为1R2NmUq【参考答案】BD7二．计算题1．（16分）（2019江苏启东中学等七校联考）如图所示，在第二和第三象限的两个正方形区域内（包括外边界上）分别存在着两匀强磁场，磁感应强度的大小相等、方向相反，且都垂直于xoy平面。某带电粒子质量为m，电量为-q，每次均从P（-d，d）点沿x轴正方向射入磁场I．当入射速度为v0时，粒子从P点正下方（-d，d2）处射出磁场，不计重力。（1）求磁感应强度大小；（2）若入射速度为5v0时，求粒子离开磁场的位置坐标；（3）若粒子经过区域II后从第四象限离开磁场，求粒子入射速度的范围。【名师解析】（1）粒子做匀速圆周运动的半径为：r0=d4（1分）qv0B=mv02r0（2分）B=4mv0qd（2分）(2)速度为5v0时，半径r1=5r0=5d4（1分）粒子运动轨迹如图所示，设离开磁场时的位置纵为y8[r1-(d-y)]2+d2=r12（3分）解得：y=d2所以，粒子离开磁场的位置坐标(0，d2）（1分）(3)能经过区域II后从第四象限离开磁场的临界轨迹如图所示，速度最小时，有:r2+r2cos300=dr2=2（2-3）d（2分）速度最大时半径为r3=d（2分）即：偏转半径范围为：2（2-3）d≤rd由qvB=mv2/r入射速度的范围8（2-3）v0≤v4v0（2分）2.(2018·南京市高三物理最后一卷)如图2甲所示，圆盒为电子发射器，厚度为h，M处是电子出射口，它是9宽度为d、长为圆盒厚度的狭缝。其正视截面如图乙所示，D为绝缘外壳，整个装置处于真空中，半径为a的金属圆柱A可沿半径向外均匀发射速度率为v的低能电子；与A同轴放置的金属网C的半径为b。不需要电子射出时，可用磁场将电子封闭在金属网以内；若需要低能电子射出时，可撤去磁场，让电子直接射出；若需要高能电子，撤去磁场，并在A、C间加一径向电场，使其加速后射出。不考虑A、C的静电感应电荷对电子的作用和电子之间的相互作用，忽略电子所受重力和相对论效应，已知电子质量为m，电荷量为e。图2(1)若需要速度为kv(k1)的电子通过金属网C发射出来，在A、C间所加电压U是多大？(2)若A、C间不加电压，要使由A发射的电子不从金属网C射出，可在金属网内环形区域加垂直于圆盒平面向里的匀强磁场，求所加磁场磁感应强度B的最小值；(3)若在C、A间不加磁场，也不加径向电场时，检测到电子从M射出形成的电流为I，忽略电子碰撞到C、D上的反射效应和金属网对电子的吸收，以及金属网C与绝缘壳D间的距离，求圆柱体A发射电子的功率P。解得最小磁感应强度为BC＝2bmv（b2－a2）e10法二设单位时间内由M口射出的电子数为n，则I＝ne设单位时间内由A发射出的电子数为N，则N＝n2πbd圆柱体A发射电子的功率为P＝N12mv2＝πbmIv2de答案(1)（k2－1）mv22e(2)2bmv（b2－a2）e(3)πbmIv2de