高考物理备考优生百日闯关系列专题10磁场含解析

高考物理备考优生百日闯关系列专题10磁场含解析

专题 10 磁场 第一部分 名师综述 带电粒子在磁场中的运动是高中物理的一个难点，也是高考的热点。在历年的高考试题 中几乎年年都有这方面的考题。带电粒子在磁场中的运动问题，综合性较强，解这类问题既 要用到物理中的洛仑兹力、圆周运动的知识，又要用到数学中的平面几何中的圆及解析几何 知识。带电粒子在复合场中的运动包括带电粒子在匀强电场、交变电场、匀强磁砀及包含重 力场在内的复合场中的运动问题，是高考必考的重点和热点。 纵观近几年各种形式的高考试题，题目一般是运动情景复杂、综合性强，多把场的性质、 运动学规律、牛顿运动定律、功能关系以及交变电场等知识有机地结合，题目难度中等偏上， 对考生的空间想像能力、物理过程和运动规律的综合分析能力，及用数学方法解决物理问题 的能力要求较高，题型有选择题、作图及计算题，涉及本部分知识的命题也有构思新颖、过 程复杂、高难度的压轴题。 第二部分 精选试题 1、【辽宁省沈阳市东北育才学校 2017 届高三上学期第二次模拟考试】如图所示，条形磁铁 放在桌子上，一根通电直导线由 S 极的上端平移到 N 极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂 直，导线的通电方向如图，则在这个过程中磁铁受到的摩擦力（保持静止） ： （ ） A．为零. B．方向由左变为向右. C．方向保持不变. D．方向由右变为向左. 【答案】B 2、【山东省实验中学 2017 届高三第一次诊断性考试】（多选）如图所示，两个质量相等的 带电粒子 a、b 在同一位置 A 以大小相同的速度射入同一匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场 边界的夹角分别为 30°和 60°，经磁场偏转后两粒子都经过 B 点， AB 连线与磁场边界垂直， 则： （ ） A．a 粒子带正电，b 粒子带负电 B．两粒子的轨道半径之比 : 3 :1a bR R  C．两粒子所带电荷量之比 : 3 :1a bq q  D．两粒子的运动时间之比 : 2: 3a bt t  【答案】CD   3 1 a b b a q R q R   ，故 C 正确；粒子在磁场中做圆周运动的周期： 2 mT qB  ， 1  3 a b b a T q T q   ， 粒子在磁场中的运动时间： 360t T  ，两粒子的运动时间之比： 120 1 2  60 3 3 a a a b b b t T t T       ，故 D 正确。 3、【黑龙江省哈尔滨市第六中学 2017 届高三上学期期中考试】如图所示，直线 MN 上方有垂 直纸面向里的匀强磁场，电子 1 从磁场边界上的 a 点垂直 MN 和磁场方向射入磁场，经 t1 时间 从 b 点离开磁场。之后电子 2 也由 a 点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经 t2 时间从 a、b 连线的中点 c 离开磁场，则 t1∶t2 为： （ ） A．2∶3 B．2∶1 C．3∶2 D．3∶1 【答案】D 4、【黑龙江省哈尔滨市第六中学 2017 届高三上学期期中考试】（多选）如图所示，两根长 直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的 M、N 两小孔中，O 为 M、N 连线中点，连线上 a、b 两 点关于 O 点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场 的磁感应强度 r IkB  ，式中 k 是常数、I 是导线中电流、r 为点到导线的距离。一带正电的小 球以初速度 v0 从 a 点出发沿连线运动到 b 点。关于上述过程，下列说法正确的是： （ ） A．小球一直做匀速直线运动 B．小球先做加速运动后做减速运动 C．小球对桌面的压力先减小后增大 D．小球对桌面的压力一直在增大 M Na bO I I v0 M a c b N 2 1 【答案】AD 【解析】根据右手螺旋定则可知直线 M 处的磁场方向垂直于 MN 向里，直线 N 处的磁场方向垂 直于 MN 向外，磁场大小先减小过 O 点后反向增大，根据左手定则可知，带正电的小球受到的 洛伦兹力方向开始上的方向向上，过 O 得后洛伦兹力的方向向下．由此可知，小球将做匀速 直线运动，小球对桌面的压力一直在增大，故 BC 错误，AD 正确．故选 AD. 5、【黑龙江省哈尔滨市第六中学 2017 届高三上学期期中考试】（多选）如图所示，有一范 围足够大的水平匀强磁场，磁感应强度为 B，一个质量为 m、电荷量为＋q 的带电小圆环套在 一根固定的绝缘竖直长杆上，环与杆间的动摩擦因数为μ。现使圆环以初速度 v0 向上运动， 经时间 t0 圆环回到出发点。不计空气阻力，取竖直向上为正方向，下列描述该过程中圆环的 速度 v 随时间 t、摩擦力 f 随时间 t、动能 Ek 随位移 x、机械能 E 随位移 x 变化规律的图象中， 可能正确的是： （ ） （A） （B） （C） （D） 【答案】ABD 6、【福建省泉州市 2016 届高三第二次（5 月）质量检查】（多选）如图，S 为一离子源，MN 为长荧光屏，S 到 MN 的距离为 L，整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸 面向里，磁感应强度大小为 B。某时刻离子源 S 一次性沿平行纸面的各个方向均匀地射出大量 的正离子，各离子质量 m、电荷量 q、速率 v 均相同，不计离子的重力及离子间的想到作用力。 则： （ ） B v0 v0 t t0 v O tt0O f Ek E x xO O A.当 v< m qBL 2 时所有离子都打不到荧光屏上 B.当 v< m qBL 时所有离子都打不到荧光屏上 C.当 v= m qBL 时，打到荧光屏 MN 的离子数与发射的离子总数比值为 12 5 D.当 v= m qBL 时，打到荧光屏 MN 的离子数与发射的离子总数比值为 2 1 【答案】AC 【解析】 离子能打到荧光屏的范围是：NM′，由几何知识得： 3 3PN r L＝ ＝ ，PM′=r=L，打到 N 点 的离子离开 S 时的初速度方向和打到 M′的离子离开 S 时的初速度方向夹角： 5 6  ＝ ，能打 到荧光屏上的离子数与发射的粒子总数之比： 5 56 2 2 12k    ＝ ＝ ＝ ，故 C 正确，D 错误；故选 AC。 【名师点睛】本题考查了带电离子在磁场中的运动，离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹 力提供向心力，分析清楚离子运动过程是解题的关键，应用牛顿第二定律即可解题。 7、【湖北省部分重点中学 2016-2017 学年度上学期新高三起点考试】已知直线电流在其空间 某点产生的磁场，其磁感应强度 B 的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比。 现有平行放置的三根长直通电导线，分别通过一个直角三角形△ABC 的三个顶点且与三角形所 在平面垂直，如图所示，∠ACB = 600，O 为斜边的中点。已知 I1= 2I2 = 2I3 ，I2 在 O 点产生 的磁场磁感应强度大小为 B，则关于 O 点的磁感应强度，下列说法正确的是： （ ） A．大小为 2B，方向垂直 AB 向左 B．大小为 32 B，方向垂直 AB 向左 C．大小为 2B，方向垂直 AB 向右 D．大小为 32 B，方向垂直 AB 向右 【答案】B 8、【河北定州中学 2016-2017 学年第一学期高三物理周练试题（一）】一如图所示，磁单极 子会在其周围形成均匀辐射磁场。质量为 m、半径为 R 的圆环当通有恒定的电流 I 时，恰好能 水平静止在 N 极正上方 H 处。已知与磁单极子 N 极相距 r 处的磁场强度大小为 B= k r ，其中 k 为常数．重力加速度为 g。则： （ ） A．静止时圆环的电流方向为顺时针方向（俯视） B．静止时圆环沿其半径方向有扩张的趋势 C．静止时圆环的电流  2 2 22 mg H R I kR   D．若将圆环向上平移一小段距离后由静止释放，下落中加速度先增加后减小 【答案】C 【名师点睛】本题巧妙地将此单极子的猜想与电流在磁场中的受力相结合，考查了受力平衡 的问题，可知对环进行正确的受力分析，理解环在竖直方向的合力与重力大小相等是解答的 关键． 9、【宁夏石嘴山市第三中学 2016 届高三下学期第四次模拟考试理科综合试题】（多选）下 图甲是回旋加速器的工作原理图．D1 和 D2 是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势 差，A 处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速．两半圆盒处于与盒面垂直的匀强 磁场中，所以粒子在半圆盒中做匀速圆周运动．若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，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影 响，下列判断正确的是： （ ） A．在 Ek－t 图中应该有 tn＋1－tn＝tn－tn－1 B．在 Ek－t 图中应该有 tn＋1－tn4cm 和 y<-4cm 有粒子射出 C.左边界:y>8cm 有粒子射出 D.左边界:0

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