2016年高考物理真题分类汇编选修31磁场Word版含答案

2016年高考物理真题分类汇编：磁场[2016上海21].形象描述磁场分布的曲线叫做____________,通常___________的大小也叫做磁通量密度。【答案】磁感线；磁感应强度【解析】为了形象的描述磁场而假想出来的曲线，曲线上任意一点的切线方向均表示该位置的磁场方向，这样的曲线称为磁感线；磁场的强弱大小用磁感应强度表示，在磁通量中有：BS，所以磁感应强度也称为刺痛密度。[2016上海8].如图，一束电子沿z轴正向流动，则在图中y轴上A点的磁场方向是（A）+x方向（B）-x方向（C）+y方向（D）-y方向【答案】A【解析】据题意，电子流沿z轴正向流动，电流方向向z轴负向，由安培定则可以判断电流激发的磁场以z轴为中心沿顺时针方向（沿z轴负方向看），通过y轴A点时方向向外，即沿x轴正向，则选项A正确。[2016理综I-15]现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为（）A.11B.12C.121D.144[答案]D【解析】设质子的质量数和电荷数分别为1m、1q，一价正离子的质量数和电荷数为2m、2q，对于任意粒子，在加速电场中，由动能定理得：2102qUmv得2qUvm①在磁场中应满足2vqvBmr②由题意，由于两种粒子从同一入口垂直进入磁场，从同一出口垂直离开磁场，故在磁场中做匀速圆周运动的半径应相同．由①②式联立求解得匀速圆周运动的半径12mUrBq，由于加速电压不变，故1212212111rBmqrBmq其中211212BBqq，，可得121144mm故一价正离子与质子的质量比约为144[考点]带电粒子在电场、磁场中的运动、质谱仪。[2016全国II-18].一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度ω顺时针转动。在该截面内，一带电粒子从小孔M射入筒内，射入时的运动方向与MN成30°角。当筒转过90°时，该粒子恰好从小孔N飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为A．3wBB．2wBC．wBD．2wB【答案】A【解析】试题分析：作出粒子的运动轨迹，由几何知识可得，轨迹的圆心角为()2436，两个运动具有等时性，则6022360mqBw，解得3qwmB，故选A.[考点]：带电粒子在磁场中的运动[2016海南8]．如图（a）所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音。俯视图（b）表示处于辐射状磁场中的线圈（线圈平面即纸面）磁场方向如图中箭头所示，在图（b）中A．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里B．当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外C．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向里D．当电流沿逆时针方向时，线圈所受安培力的方向垂直于纸面向外【答案】BC[2016北京17]中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法不正确的是A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用【答案】C【解析】试题分析：根据题意可得，地理南北极与地磁场存在一个夹角，为磁偏角，故两者不重合，A正确；地磁南极在地理的北极附近，地磁北极在地理南极附近，B正确；由于地磁场磁场方向沿磁感线切线方向，故只有赤道处才与地面平行，C错误；在赤道处磁场方向水平，而射线是带电的粒子，运动方向垂直磁场方向，根据左手定则可得射向赤道的粒子受到的洛伦兹力作用，D正确；考点：考查了地磁场[2016全国III-18]、平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m，电荷量为q（q0）。粒子沿纸面以大小为v的速度从PM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30°角。已知粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的射点到两平面交线O的距离为A.B.C.D.【答案】D考点：考查了带电粒子在有界磁场中的运动[2016四川4].如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小为vb时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为tb，当速度大小为vc时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为tc，不计粒子重力。则A.vb:vc=1:2，tb:tc=2:1B.vb:vc=2:2，tb:tc=1:2C.vb:vc=2:1，tb:tc=2:1D.vb:vc=1:2，tb:tc=1:2【答案】A考点：带电粒子在匀强磁场中的运动[2016全国III-22]、某同学用图中所给器材进行与安培力有关的实验。两根金属导轨ab和11ab固定在同一水平面内且相互平行，足够大的电磁铁（未画出）的N极位于两导轨的正上方，S极位于两导轨的正下方，一金属棒置于导轨上且两导轨垂直。（1）在图中画出连线，完成实验电路。要求滑动变阻器以限流方式接入电路，且在开关闭合后，金属棒沿箭头所示的方向移动。（2）为使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，有人提出以下建议：A.适当增加两导轨间的距离B.换一根更长的金属棒C.适当增大金属棒中的电流其中正确的是（填入正确选项前的标号）【答案】（1）如图所示（2）AC考点：考查了研究安培力实验[2016江苏15].（16分）回旋加速器的工作原理如题15-1图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m，电荷量为+q，加在狭缝间的交变电压如题15-2图所示，电压值的大小为Ub。周期T=2mqBπ。一束该粒子在t=0-时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零。现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用。求：（1）出折粒子的动能kE；（2）粒子从飘入狭缝至动能达到kE所需的总时间t总；（3）要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件.【答案】(1)222m2qBREm（2）200π2π2BRBRdmtUqB（3）02π100mUdqBR则所占的比例为22TtT由99%,解得02π100mUdqBR[2016四川11].（19分）如图所示，图面内有竖直线DD＇，过DD＇且垂直于图面的平面将空间分成I、II两区域。区域I有方向竖直向上的匀强电场和方向垂直图面的匀强磁场B（图中未画出）；区域II有固定在水平面上高2hl、倾角π/4的光滑绝缘斜面，斜面顶端与直线DD＇距离4sl，区域II可加竖直方向的大小不同的匀强电场（图中未画出）；C点在DD＇上，距地面高3Hl。零时刻，质量为m、带电荷量为q的小球P在K点具有大小0vgl、方向与水平面夹角π/3的速度，在区域I内做半径3/πrl的匀速圆周运动，经C点水平进入区域II。某时刻，不带电的绝缘小球A由斜面顶端静止释放，在某处与刚运动到斜面的小球P相遇。小球视为质点，不计空气阻力及小球P所带电量对空间电磁场的影响。l已知，g为重力加速度。（1）求匀强磁场的磁感应强度的大小；（2）若小球A、P在斜面底端相遇，求释放小球A的时刻tA；（3）若小球A、P在时刻/tlg（β为常数）相遇于斜面某处，求此情况下区域II的匀强电场的场强E，并讨论场强E的极大值和极小值及相应的方向。【答案】（1）3mgBql；（2）322lg（）（3）场强极小值为min0E；场强极大值为max78mgEq，方向竖直向上。【解析】试题分析：（1）由题知，小球P在区域Ⅰ内做匀速圆周运动，有200vmqvBr①代入数据解得π3mBgllq②（3）设所求电场方向向下，在t'A时刻释放小球A，小球P在区域Ⅱ运动加速度为aP，有201()()cos2CAAsvttatt⑧PmgqEma⑨2211()sin()22AAPCHhattatt⑩联立相关方程解得2(11)(1)mgEq对小球P的所有运动情形讨论可得35由此可得场强极小值为min0E；场强极大值为max78mgEq，方向竖直向上。考点：平抛运动；圆周运动；牛顿第二定律的应用[2016天津11]、如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小为53/ENC，同时存在着水平方向的匀强磁场，其方向与电场方向垂直，磁感应强度大小B=0.5T。有一带正电的小球，质量61.010mkg，电荷量6210Cq，正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场（不考虑磁场消失引起的电磁感应现象）取210/gms，求（1）小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；（2）从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。【答案】（1）20m/s；速度v的方向与电场E的方向之间的夹角600（2）3.5s【解析】（2）解法一：撤去磁场，小球在重力与电场力的合力作用下做类平抛运动，设其加速度为a，有2222qEmgam⑤设撤去磁场后小球在初速度方向上的分位移为x，有xvt⑥设小球在重力与电场力的合力方向上分位移为y，有212yat⑦a与mg的夹角和v与E的夹角相同，均为θ，又tanyx⑧联立④⑤⑥⑦⑧式，代入数据解得23st=3.5s⑨考点：物体的平衡；牛顿定律的应用；平抛运动[2016北京22]如图所示，质量为m，电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动。不计带电粒子所受重力。（1）求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；（2）为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小。【答案】（1）mvRBq、2mTqB（2）EvB考点：考查了带电粒子在复合场中的运动[2016浙江25].（22分）为了进一步提高回旋加速器的能量，科学家建造了“扇形聚焦回旋加速器”。在扇形聚焦过程中，离子能以不变的速率在闭合平衡轨道上周期性旋转。扇形聚焦磁场分布的简化图如图所示，圆心为O的圆形区域等分成六个扇形区域，其中三个为峰区，三个为谷区，峰区和谷区相间分布。峰区内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，谷区内没有磁场。质量为m，电荷量为q的正离子，以不变的速率v旋转，其闭合平衡轨道如图中虚线所示。（1）求闭合平衡轨道在峰区内圆弧的半径r，并判断离子旋转的方向是顺时针还是逆时针；（2）求轨道在一个峰区内圆弧的圆心角θ，及离子绕闭合平衡轨道旋转的周期T；（3）在谷区也施加垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B'，新的闭合平衡轨道在一个峰区内的圆心角θ变为90°，求B'和B的关系。已知：sin（α±β）=sinαcosβ±cosαsinβ，cosα=1-22sin2【答案】（1）mvrqB；旋转方向为逆时针方向（2）2π3；(2π33)mTqB（3）312BB考点：带电粒子在匀强磁场中的运动[2016海南14].如图，A、C两点分别位于x轴和y轴上，∠OCA=30°，OA的长度为L。在△OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以平行于y轴的方向从OA边射入磁场。已知粒子从某点射入时，恰好垂直于OC边射出磁场，且粒子在磁场