历年高考物理试题分类汇编磁场

历年高考物理试题分类汇编磁场1．（2009年高考北京卷）如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点（图中未标出）穿出。若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子bA．穿出位置一定在O′点下方B．穿出位置一定在O′点上方C．运动时，在电场中的电势能一定减小D．在电场中运动时，动能一定减小【解析】a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动，则该粒子一定做匀速直线运动，故对粒子a有：Bqv=Eq即只要满足E=Bv无论粒子带正电还是负电，粒子都可以沿直线穿出复合场区，当撤去磁场只保留电场时，粒子b由于电性不确定，故无法判断从O’点的上方或下方穿出，故AB错误；粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类似于平抛的运动，电场力做正功，其电势能减小，动能增大，故C项正确D项错误。【答案】C2.(全国卷1)如图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向（垂直于纸面向里）垂直。线段ab、bc和cd的长度均为L，且0135abcbcd。流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力A.方向沿纸面向上，大小为(21)ILBB.方向沿纸面向上，大小为(21)ILBC.方向沿纸面向下，大小为(21)ILBD.方向沿纸面向下，大小为(21)ILB答案A【解析】本题考查安培力的大小与方向的判断.该导线可以用a和d之间的直导线长为L)12(来等效代替,根据BIlF,可知大小为BIL)12(,方向根据左手定则.A正确.3.如图，在x轴下方有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于xy平面向外。P是y轴上距原点为h的一点，N0为x轴上距原点为a的一点。A是一块平行于x轴的挡板，与x轴的距离为，A的中点在y轴上，长度略小于。带点粒子与挡板碰撞前后，x方向的分速度不变，y方向的分速度反向、大小不变。质量为m，电荷量为q（q0）的粒子从P点瞄准N0点入射，最后又通过P点。不计重力。求粒子入射速度的所有可能值。【解析】设粒子的入射速度为v,第一次射出磁场的点为ON,与板碰撞后再次进入磁场的位置为1N.粒子在磁场中运动的轨道半径为R,有qBmvR…⑴,粒子速率不变,每次进入磁场与射出磁场位置间距离1x保持不变有1xsin2RNNOO…⑵,粒子射出磁场与下一次进入磁场位置间的距离2x始终不变,与1NNO相等.由图可以看出ax2……⑶设粒子最终离开磁场时,与档板相碰n次(n=0、1、2、3…).若粒子能回到P点,由对称性,出射点的x坐标应为-a,即anxxn2121……⑷,由⑶⑷两式得annx121……⑸若粒子与挡板发生碰撞,有421axx……⑹联立⑶⑷⑹得n3………⑺联立⑴⑵⑸得annmqBv12sin2………⑻把22sinhah代入⑻中得0,22nmhhaqBavo…………⑼1,43221nmhhaqBav…………⑾2,32222nmhhaqBav…………⑿4．(广东卷)发现通电导线周围存在磁场的科学家是高考资源网A．洛伦兹B．库仑高考资源网C．法拉第D．奥斯特高考资源网答案.B13．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是高考资源网A．洛伦兹力对带电粒子做功高考资源网B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能高考资源网C．洛伦兹力的大小与速度无关高考资源网D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向高考资源网答案.B【解析】根据洛伦兹力的特点,洛伦兹力对带电粒子不做功,A错.B对.根据qvBF,可知大小与速度有关.洛伦兹力的效果就是改变物体的运动方向,不改变速度的大小.5.(安徽卷)右图是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。云室旋转在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子A.带正电，由下往上运动B.带正电，由上往下运动C.带负电，由上往下运动D.带负电，由下往上运动答案：A。解析：粒子穿过金属板后，速度变小，由半径公式qBmvr可知，半径变小，粒子运动方向为由下向上；又由于洛仑兹力的方向指向圆心，由左手定则，粒子带正电。选A。6.(福建卷)如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m（质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为u。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则此过程A.杆的速度最大值为B.流过电阻R的电量为C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D.恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量答案BD【解析】当杆达到最大速度vm时，022rRvdBmgFm得22dBrRmgFvm，A错；由公式rRBdLrRSBrRq，B对；在棒从开始到达到最大速度的过程中由动能定理有：KfFE安，其中mgWf，QW安，恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量与回路产生的焦耳热之和，C错；恒力F做的功与安倍力做的功之和等于于杆动能的变化量与克服摩擦力做的功之和，D对。7.图为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B=2.0×10-3T,在X轴上距坐标原点L=0.50m的P处为离子的入射口，在Y上安放接收器，现将一带正电荷的粒子以v=3.5×104m/s的速率从P处射入磁场，若粒子在y轴上距坐标原点L=0.50m的M处被观测到，且运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为m,电量为q,不记其重力。（1）求上述粒子的比荷qm；（2）如果在上述粒子运动过程中的某个时刻，在第一象限内再加一个匀强电场，就可以使其沿y轴正方向做匀速直线运动，求该匀强电场的场强大小和方向，并求出从粒子射入磁场开始计时经过多长时间加这个匀强电场；（3）为了在M处观测到按题设条件运动的上述粒子，在第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内，求此矩形磁场区域的最小面积，并在图中画出该矩形。答案（1）mq=4.9×710C/kg（或5.0×710C/kg）；（2）st6109.7；（3）225.0mS【解析】本题考查带电粒子在磁场中的运动。第（2）问涉及到复合场（速度选择器模型）第（3）问是带电粒子在有界磁场（矩形区域）中的运动。（1）设粒子在磁场中的运动半径为r。如图甲，依题意M、P连线即为该粒子在磁场中作匀速圆周运动的直径，由几何关系得22Lr①由洛伦兹力提供粒子在磁场中作匀速圆周运动的向心力，可得rvmqvB2②联立①②并代入数据得mq=4.9×710C/kg（或5.0×710C/kg）③（2）设所加电场的场强大小为E。如图乙，当粒子子经过Q点时，速度沿y轴正方向，依题意，在此时加入沿x轴正方向的匀强电场，电场力与此时洛伦兹力平衡，则有qvBqE④代入数据得CNE/70⑤所加电场的长枪方向沿x轴正方向。由几何关系可知，圆弧PQ所对应的圆心角为45°，设带点粒子做匀速圆周运动的周期为T，所求时间为t，则有Tt0036045⑥vrT2⑦联立①⑥⑦并代入数据得st6109.7⑧（3）如图丙，所求的最小矩形是PPMM11，该区域面积22rS⑨联立①⑨并代入数据得225.0mS矩形如图丙中PPMM11（虚线）8.(宁夏卷)医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV，磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为A.1.3m/s，a正、b负B.2.7m/s，a正、b负C．1.3m/s，a负、b正D.2.7m/s，a负、b正16.A9.(全国卷2)如图,在宽度分别为1l和2l的两个毗邻的条形区域分别有匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直于纸面向里，电场方向与电、磁场分界线平行向右。一带正电荷的粒子以速率v从磁场区域上边界的P点斜射入磁场，然后以垂直于电、磁场分界线的方向进入电场，最后从电场边界上的Q点射出。已知PQ垂直于电场方向，粒子轨迹与电、磁场分界线的交点到PQ的距离为d。不计重力,求电场强度与磁感应强度大小之比及粒子在磁场与电场中运动时间之比。答案221122212arcsin()2lddldlld【解析】本题考查带电粒子在有界磁场中的运动.粒子在磁场中做匀速圆周运动,如图所示.由于粒子在分界线处的速度与分界线垂直,圆心O应在分界线上,OP长度即为粒子运动的圆弧的半径R.由几何关系得2212)(dRlR………①设粒子的质量和所带正电荷分别为m和q,由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得……………②设P为虚线与分界线的交点,PPO,则粒子在磁场中的运动时间为vRt1……③式中有Rl1sin………④粒子进入电场后做类平抛运动,其初速度为v,方向垂直于电场.设粒子的加速度大小为a,由牛顿第二定律得maqE…………⑤由运动学公式有221atd……⑥22vtl………⑦由①②⑤⑥⑦式得vldlBE22221…………⑧由①③④⑦式得)2arcsin(22211222121dldldldlttRvmqvB210.(山东卷)（18分）如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，第一四象限有磁场，方向垂直于Oxy平面向里。位于极板左侧的粒子源沿x轴间右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子在0~3t时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）。已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0时，刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、l0、B为已知量。（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况）（1）求电压U的大小。（2）求12时进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径。（3）何时把两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短？求此最短时间。解析：（1）0t时刻进入两极板的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动，0t时刻刚好从极板边缘射出，在y轴负方向偏移的距离为12l，则有0UEl①，Eqma②201122lat③联立以上三式，解得两极板间偏转电压为2020mlUqt④。（2）012t时刻进入两极板的带电粒子，前012t时间在电场中偏转，后012t时间两极板没有电场，带电粒子做匀速直线运动。0v图甲图乙带电粒子沿x轴方向的分速度大小为00lvt⑤带电粒子离开电场时沿y轴负方向的分速度大小为012yvat⑥带电粒子离开电场时的速度大小为22xyvvv⑦设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R，则有2vBvqmR⑧联立③⑤⑥⑦⑧式解得052mlRqBt⑨。（3）02t时刻进入两极板的带电粒子在磁场中运动时间最短。带电粒子离开磁场时沿y轴正方向的分速度为'0yvat⑩，设带电粒子离开电场时速度方向与y轴正方向的夹角为，则0'tanyvv，联立③⑤⑩式解得4，带电粒子在磁场运动的轨迹图如图所