2020年高考物理 模拟新题精选分类解析（第2期）专题09 磁场

2020年高考物理 模拟新题精选分类解析（第2期）专题09 磁场

‎2020年高考物理 模拟新题精选分类解析（第2期）专题09 磁场 ‎ ‎1.（2020年江西百校联考） 图甲是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个“D”形金属盒，在加速带电粒子时，两金属 盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的 变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法中正确的是 A. 在Ek-t图中应有t4－t3= t3－t2= t2－t1‎ B. 高频电源的变化周期应该等于tn－tn-1‎ C. 要使粒子获得的最大动能增大，可以增大“D”形盒的半径 D. 在磁感应强度B、“D”形盒半径尺、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下，粒子的加 速次数越多，粒子的最大动能一定越大 ‎2．（2020武汉联考）如图所示，带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，且同时到达P 点。a、b两粒子的质量之比为 A．1∶2 B．2∶1‎ C．3∶4 D．4∶3‎ 答案：C ‎3. (18分）（2020河南三市联考）如图所示，在xoy平面内，过原点O的虚 线MN与y轴成45°角，在MN左侧空间有沿y轴负方向的 匀强电场，在MN右侧空间存在着磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。质量为m、带电量为q的正、负两 个带电粒子，从坐标原点O沿y轴负方向以速度v0射入磁场区，在磁场中运动一段时间后进入电场区，已知电场强度为 E=2Bv0,不计重力，求：‎ ‎(1) 两个带电粒子离开磁场时的位置坐标间的距离；‎ ‎(2) 带负电的粒子从原点O进人磁场区域到再次抵达x轴的时间及位置坐标。‎ ‎. ‎ ‎4．（18分）（2020四川自贡一诊）如右图所示，在矩形ABCD区域内，对角钱BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场，对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场（图中未标出），矩形AD边长L，AB边长为‎2L。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子（重力不计）以初速度vo从A点沿AB方向进入电场，在对角线 ‎ ‎ BD的中点P处进入磁场，并从DC边上以垂直 于DC边的速度离开磁场（图中未画出），求：‎ ‎（1）电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向：‎ ‎（2）磁场的磁感应强度B的大小和方向。‎ 解题思路：由类平抛运动规律和速度分解合成知识列方程得到电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向；由洛伦兹力提供向心力和相关知识解得磁场的磁感应强度B的大小和方向。‎ 考查要点：类平抛运动规律、速度分解和合成、洛伦兹力、牛顿第二定律。‎ 解析．(18分) （1）带电粒子在电场中做类平抛运动，设粒子在电场中运动的时间为t，则 AB方向： （2分）‎ AD方向： （2分）‎ 解得： （2分）‎ 设粒子在P点沿AD方向的分速度为vy，则有 ‎ （1分）‎ 解之得： （1分）‎ 粒子在P点的速度为： v==v0 （2分）‎ 设速度与AB方向的夹角为，则： ‎ 所以： （1分）‎ ‎5.(12分）（2020安徽皖南八校联考）如图所示，在平面直角坐标系xoy中，以(0，R)为圆心，半径为R的圈形区城内有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度B方向垂直于xOy平面向里，一带正电粒子从O点沿y轴正方向以v0入射进场区．恰好做匀速直线运动．不计重力作用。‎ ‎(1)求电场强度E的大小和方向．‎ ‎ (2)若仅仅撤去磁场．带电粒子仍从O点以相同的速度v0射入，经电场区的最右侧的P点射出，求粒子比荷q/m。‎ ‎(3)若仅仅撤去电场．带电粒子仍从O点沿y轴正方向入射．但速度大小为2v0，求粒子在磁场中的运动时间．‎ 解析：(1)由q v0B=qE，解得E= v0B。方向沿x轴正方向。‎ ‎（2）带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，R= v0t，R=at2，qE=ma，‎ 联立解得：q/m=2 v0/BR。‎ ‎（3）由q· 2v0B=m，解得r==R。‎ 带电粒子在磁场中运动四分之一周期，运动时间t==。‎ A B D C P α M N ‎6．（16分）（2020江苏常州模拟）如图，空间内存在水平向右的匀强电场，在虚线MN的右侧有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为+q的小颗粒自A点由静止开始运动，刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面C点，与水平面碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零，而水平分速度不变，小颗粒运动至D处刚好离开水平面，然后沿图示曲线DP轨迹运动，AC与水平面夹角α = 30°，重力加速度为g，求：‎ ‎⑴匀强电场的场强 ‎⑵AD之间的水平距离d；‎ ‎⑶已知小颗粒在轨迹DP上某处的最大速度为vm，该处轨迹的曲率半径是距水平面高度的k倍，则该处的高度为多大？‎ A B D C P α M N α α v qE mg qE mg f ‎7．（2020武汉联考）如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上。两 板之间的右侧长度为3d的区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。喷墨打印机的喷口可在两极板左侧上下自由移动，并且从喷口连续不断喷出质量均为m、速度水平且大小相等、带等量电荷的墨滴。调节电源电压至U，使墨滴在电场的左侧区域恰能沿水平方向向右做匀速直线运动。（重力加速度为g）‎ ‎（1）判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量；‎ ‎（2）要使墨滴不从两板间射出，求墨滴的入射速率应满足的条件。‎ ‎（2）墨滴进入电场、磁场共存区域后，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力 ‎ ③ 1分 从上极板边缘射进的墨滴最容易从两板间射出，只要这个墨滴没有射出，其他墨滴就都不会射出。若墨滴刚好由极板左侧射出，则 ‎ ④ 1分 联立②③④解得 ‎ 1分 同理，墨滴刚好从极板右侧射出，有 ‎ ⑤‎ 解得 ‎ 1分 联立②③④解得 ‎ 1分 要使墨滴不会从两极间射出，速率应该满足 1分 ‎8. （16分）（2020江苏淮安调研）如图，板长为L、间距为d的平行金属板水平放置，两板间所加电压大小为U，足够大光屏PQ与板的右端相距为a，且与板垂直。一带正电的粒子以初速度0沿两板间的中心线射入，射出电场时粒子速度的偏转角为37°。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计粒子的重力。‎ ‎⑴求粒子的比荷q/m；‎ ‎⑵若在两板右侧MN、光屏PQ间加如图所示的匀强磁场，要使粒子不打在光屏上，求磁场的磁感应强度大小B的取值范围；‎ L Q N P M ‎37°‎ y z x v0‎ O O a ‎⑶若在两板右侧MN、光屏PQ间仅加电场强度大小为E0、方向垂直纸面向外的匀强电场。设初速度方向所在的直线与光屏交点为O点，取O点为坐标原点，水平向右为x正方向，垂直纸面向外为z轴的正方向，建立如图所示的坐标系，求粒子打在光屏上的坐标（x，y，z）。‎ R c M ‎· · · · · · ‎ ‎· · · · · ·‎ ‎· · · · · ·‎ ‎· · · · · ·‎ ‎· · · · · ·‎ v0‎ ‎ a ‎ b ‎ L N 第24题图 ‎9.（2020浙江测试）如图所示，有3块水平放置的长薄金属板a、b和c，a、b之间相距为L。紧贴b板下表面竖直放置半径为R的半圆形塑料细管，两管口正好位于小孔M、N处。板a与b、b与c之间接有电压可调的直流电源，板b与c间还存在方向垂直纸面向外的匀强磁场。当体积为V0、密度为r、电荷量为q的带负电油滴，等间隔地以速率v0从a板上的小孔竖直向下射入，调节板间电压Uba和Ubc，当Uba=U1、Ubc=U2时，油滴穿过b板M孔进入细管，恰能与细管无接触地从N孔射出。忽略小孔和细管对电场的影响，不计空气阻力。求：‎ ‎（1）油滴进入M孔时的速度v1；‎ ‎（2）b、c两板间的电场强度E和磁感应强度B的值；‎ ‎（3）当油滴从细管的N孔射出瞬间，将Uba和B立即调整到和B´，使油滴恰好不碰到a板，且沿原路与细管无接触地返回并穿过M孔，请给出和B´的结果。‎ ‎（3）若油滴恰不能撞到a板，且再返回并穿过M点，由动能定理，‎ ‎ ⑧‎ 得：‎ ‎ ⑨ ‎ 考虑到油滴返回时速度方向已经相反，为了使油滴沿原路与细管无接触地返回并穿过M孔，磁感应强度的大小不变，方向相反，即：‎ B´=- B ⑩‎ 评分标准：(1)6分，①、②、③式各2分；（2）8分，④、⑤、⑥、⑦式各2分；（3）6分，⑧、⑨、⑩式各2分。‎