江蘇版物理高考總復習專題九 磁場（試題練）教學講練

1、物理高考總復習PAGE PAGE 30學好數(shù)理化，走遍天下都不怕專題九 磁場備考篇【考情探究】課標解讀考情分析備考指導考點內(nèi)容磁場、安培力1.認識磁場。了解磁感應強度,會用磁感線描述磁場。2.知道磁通量。3.認識安培力。能判斷安培力的方向,會計算安培力的大小。由近幾年考情分析可見,本專題主要考查帶電粒子在磁場和復合場中的運動,常以現(xiàn)代科技中使用的儀器為背景,如質(zhì)譜儀、回旋加速器等。一般每年考兩道題,一道為選擇題,一道為計算題,計算題多為壓軸題,難度較大。對考生的分析推理能力,特別是對應用數(shù)學知識解決物理問題的能力有較高要求,主要考查考生的科學推理和模型建構(gòu)素養(yǎng)。復習過程中,首先要打牢基礎(chǔ),然后

2、針對高考命題規(guī)律,熟練掌握高考的熱點問題,如帶電粒子在有界磁場中的運動、帶電粒子在復合場中的運動、電磁場知識在現(xiàn)代科技中的應用等。從思想方法和能力培養(yǎng)上,重點是培養(yǎng)應用數(shù)學方法解決物理問題的思想,學會找臨界狀態(tài),由臨界條件分析解決問題等等。磁場對運動電荷的作用1.認識洛侖茲力。能判斷洛侖茲力的方向,會計算洛侖茲力的大小。2.能用洛侖茲力分析帶電粒子在勻強磁場中的圓周運動帶電粒子在復合場中的運動了解帶電粒子在勻強磁場中的偏轉(zhuǎn)及其應用。【真題探秘】基礎(chǔ)篇【基礎(chǔ)集訓】考點一磁場、安培力1.關(guān)于磁感應強度,下列說法中錯誤的是()A.磁感應強度是描述磁場強弱的物理量,是矢量B.磁感應強度的方向跟產(chǎn)生磁場

3、的電流方向有關(guān)C.一通電導線在磁場中某處所受安培力大,該處的磁感應強度就大D.磁感線的切線方向表示磁場的方向,疏密表示磁感應強度的大小1.答案C2.(2019江蘇蘇州高二月考,3) 如圖所示,三根通電長直導線P、Q、R互相平行,通過正三角形的三個頂點,三條導線通入大小相等,方向垂直紙面向里的電流。通電直導線產(chǎn)生磁場的磁感應強度B=kI/r,I為通電導線的電流大小,r為距通電導線的垂直距離,k為常數(shù)。則R受到的安培力的方向是()A.垂直于R,指向y軸負方向B.垂直于R,指向y軸正方向C.垂直于R,指向x軸正方向D.垂直于R,指向x軸負方向2.答案A考點二磁場對運動電荷的作用3.如圖是陰極射線管的

4、示意圖,陰極射線管的兩個電極接到高壓電源上時,陰極會發(fā)射電子。電子在電場中沿直線飛向陽極形成電子束。將條形磁鐵的磁極靠近陰極射線管時,電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn);將條形磁鐵撤去,電子束不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)。上述實驗現(xiàn)象能說明()A.電子束周圍存在電場B.電流是電荷定向運動形成的C.磁場對靜止電荷沒有力的作用D.磁場對運動電荷有力的作用3.答案D4.電子以速度v0垂直進入磁感應強度為B的勻強磁場中,則() A.磁場對電子的作用力可能做功B.磁場對電子的作用力始終不變C.電子的動能始終不變D.電子的動量始終不變4.答案C考點三帶電粒子在復合場中的運動5.(2020屆江蘇鎮(zhèn)江月考,5)如圖所示,真空中有沿水平方向垂直于

5、紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B,還有方向豎直向上的勻強電場,場強為E,三個帶電液滴(可視為質(zhì)點)甲、乙、丙帶有等量同種電荷。已知甲靜止,乙水平向左勻速運動,丙水平向右勻速運動。則下列說法正確的是()A.三個液滴都帶負電B.丙質(zhì)量最大,甲質(zhì)量次之,乙質(zhì)量最小C.若僅撤去磁場,甲可能做勻加速直線運動D.若僅撤去電場,乙和丙可能做勻速圓周運動5.答案B6.(2020屆江蘇徐州月考,4)帶正電的甲、乙、丙三個粒子(不計重力)分別以速度v甲、v乙、v丙垂直射入電場和磁場相互垂直的復合場中,其軌跡如圖所示,則下列說法正確的是()A.v甲v乙v丙B.v甲v乙mbmcB.mbmamcC.mcmambD.m

6、cmbma6.答案B7.(2018江蘇單科,13,15分)如圖所示,兩條平行的光滑金屬導軌所在平面與水平面的夾角為,間距為d。導軌處于勻強磁場中,磁感應強度大小為B,方向與導軌平面垂直。質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導軌上,距底端的距離為s,導軌與外接電源相連,使金屬棒通有電流。金屬棒被松開后,以加速度a沿導軌勻加速下滑,金屬棒中的電流始終保持恒定,重力加速度為g。求下滑到底端的過程中,金屬棒(1)末速度的大小v;(2)通過的電流大小I;(3)通過的電荷量Q。7.答案(1)2as(2)(3)2B組綜合題組1.(2015課標,19,6分)(多選)有兩個勻強磁場區(qū)域和,中的磁感應強度是中的k倍。兩個速率

7、相同的電子分別在兩磁場區(qū)域做圓周運動。與中運動的電子相比,中的電子()A.運動軌跡的半徑是中的k倍B.加速度的大小是中的k倍C.做圓周運動的周期是中的k倍D.做圓周運動的角速度與中的相等1.答案AC2.(2019北京理綜,16,6分)如圖所示,正方形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的勻強磁場。一帶電粒子垂直磁場邊界從a點射入,從b點射出。下列說法正確的是()A.粒子帶正電B.粒子在b點速率大于在a點速率C.若僅減小磁感應強度,則粒子可能從b點右側(cè)射出D.若僅減小入射速率,則粒子在磁場中運動時間變短2.答案C3.(2017課標,21,6分)(多選)某同學自制的簡易電動機示意圖如圖所示。矩形線圈由一根漆包線繞制

8、而成,漆包線的兩端分別從線圈的一組對邊的中間位置引出,并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個金屬支架之間,線圈平面位于豎直面內(nèi),永磁鐵置于線圈下方。為了使電池與兩金屬支架連接后線圈能連續(xù)轉(zhuǎn)動起來,該同學應將()A.左、右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆都刮掉B.左、右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉C.左轉(zhuǎn)軸上側(cè)的絕緣漆刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉D.左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉,右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉3.答案AD4.(2019江蘇單科,16,16分)如圖所示,勻強磁場的磁感應強度大小為B。磁場中的水平絕緣薄板與磁場的左、右邊界分別垂直相交于M、N,MN=L,粒子打到板上時會被反彈(碰撞時間極短),反彈前后水平分速度不變

9、,豎直分速度大小不變、方向相反。質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子速度一定,可以從左邊界的不同位置水平射入磁場,在磁場中做圓周運動的半徑為d,且dL。粒子重力不計,電荷量保持不變。(1)求粒子運動速度的大小v;(2)欲使粒子從磁場右邊界射出,求入射點到M的最大距離dm;(3)從P點射入的粒子最終從Q點射出磁場,PM=d,QN=d2,求粒子從P到Q的運動時間t4.答案(1)qBdm(2)2+(3)(Ld+33-46)m2qB5.(2019課標,24,12分)如圖,在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后,沿平行于x軸的方向射入

10、磁場;一段時間后,該粒子在OP邊上某點以垂直于x軸的方向射出。已知O點為坐標原點,N點在y軸上,OP與x軸的夾角為30,粒子進入磁場的入射點與離開磁場的出射點之間的距離為d,不計重力。求(1)帶電粒子的比荷;(2)帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間。5.答案(1)4UB2d2(2)B6.(2017江蘇單科,15,16分)一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示。大量的甲、乙兩種離子飄入電壓為U0的加速電場,其初速度幾乎為0,經(jīng)加速后,通過寬為L的狹縫MN沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中,最后打到照相底片上。已知甲、乙兩種離子的電荷量均為+q,質(zhì)量分別為2m和m,圖中虛線為經(jīng)過狹縫左、右

11、邊界M、N的甲種離子的運動軌跡。不考慮離子間的相互作用。(1)求甲種離子打在底片上的位置到N點的最小距離x;(2)在圖中用斜線標出磁場中甲種離子經(jīng)過的區(qū)域,并求該區(qū)域最窄處的寬度d;(3)若考慮加速電壓有波動,在(U0-U)到(U0+U)之間變化,要使甲、乙兩種離子在底片上沒有重疊,求狹縫寬度L滿足的條件。6.答案(1)4BmU0d=2Bm(3)L2Bmq2(7.(2016江蘇單科,15,16分)回旋加速器的工作原理如圖1所示,置于真空中的D形金屬盒半徑為R,兩盒間狹縫的間距為d,磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直。被加速粒子的質(zhì)量為m、電荷量為+q,加在狹縫間的交變電壓如圖2所示,電壓值的大

12、小為U0,周期T=2mqB。一束該種粒子在t=0T2時間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫,其初速度視為零?，F(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運動時間,假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運動圖1圖2(1)出射粒子的動能Em;(2)粒子從飄入狹縫至動能達到Em所需的總時間t0;(3)要使飄入狹縫的粒子中有超過99%能射出,d應滿足的條件。7.答案(1)q2B2R2(3)d8. (2015江蘇單科,15,16分)一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示,電荷量均為+q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場,其初速度幾乎為零。這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場,最后打在底片上。已知放置底片的

13、區(qū)域MN=L,且OM=L。某次測量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)23區(qū)域MQ損壞,檢測不到離子,但右側(cè)13區(qū)域QN仍能正常檢測到離子。在適當調(diào)節(jié)加速電壓后,原本打在MQ的離子即可在(1)求原本打在MN中點P的離子質(zhì)量m;(2)為使原本打在P的離子能打在QN區(qū)域,求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍;(3)為了在QN區(qū)域?qū)⒃敬蛟贛Q區(qū)域的所有離子檢測完整,求需要調(diào)節(jié)U的最少次數(shù)。(取lg 2=0.301,lg 3=0.477,lg 5=0.699)8.答案(1)9qB2L232U0(2)9.(2018江蘇單科,15,16分)如圖所示,真空中四個相同的矩形勻強磁場區(qū)域,高為4d,寬為d,中間兩個磁場區(qū)域間隔為2d,中軸線與磁

14、場區(qū)域兩側(cè)相交于O、O點,各區(qū)域磁感應強度大小相等。某粒子質(zhì)量為m、電荷量為+q,從O沿軸線射入磁場。當入射速度為v0時,粒子從O上方d2處射出磁場。取sin 53=0.8,cos 53=0.6(1)求磁感應強度大小B;(2)入射速度為5v0時,求粒子從O運動到O的時間t;(3)入射速度仍為5v0,通過沿軸線OO平移中間兩個磁場(磁場不重疊),可使粒子從O運動到O的時間增加t,求t的最大值。9.答案(1)4mv0qd(2)C組教師專用題組1.(2014江蘇單科,9,4分)(多選)如圖所示,導電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間,線圈中電流為I,線圈間產(chǎn)生勻強磁場,磁感應強度大小B與I成正比

15、,方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面,此時通過霍爾元件的電流為IH,與其前后表面相連的電壓表測出的霍爾電壓UH滿足:UH=kIHBd,式中k為霍爾系數(shù),d為霍爾元件兩側(cè)面間的距離。電阻R遠大于RL,霍爾元件的電阻可以忽略,則A.霍爾元件前表面的電勢低于后表面B.若電源的正負極對調(diào),電壓表將反偏C.IH與I成正比D.電壓表的示數(shù)與RL消耗的電功率成正比答案CD2.(2014課標,15,6分)關(guān)于通電直導線在勻強磁場中所受的安培力,下列說法正確的是()A.安培力的方向可以不垂直于直導線B.安培力的方向總是垂直于磁場的方向C.安培力的大小與通電直導線和磁場方向的夾角無關(guān)D.將直導線從中點折成直角,安培力的大

16、小一定變?yōu)樵瓉淼囊话氪鸢窧3.(2014課標,20,6分)(多選)圖為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖。圖中,永磁鐵提供勻強磁場,硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運動的軌跡。宇宙射線中有大量的電子、正電子和質(zhì)子。當這些粒子從上部垂直進入磁場時,下列說法正確的是()永磁鐵 硅微條徑跡探測器 永磁鐵A.電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同B.電子與正電子在磁場中運動軌跡的半徑一定相同C.僅依據(jù)粒子運動軌跡無法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子D.粒子的動能越大,它在磁場中運動軌跡的半徑越小答案AC4.(2014江蘇單科,14,16分)某裝置用磁場控制帶電粒子的運動,工作原理如圖所示。裝置的長為L,上下兩個相同的矩形區(qū)

17、域內(nèi)存在勻強磁場,磁感應強度大小均為B、方向與紙面垂直且相反,兩磁場的間距為d。裝置右端有一收集板,M、N、P為板上的三點,M位于軸線OO上,N、P分別位于下方磁場的上、下邊界上。在紙面內(nèi),質(zhì)量為m、電荷量為-q的粒子以某一速度從裝置左端的中點射入,方向與軸線成30角,經(jīng)過上方的磁場區(qū)域一次,恰好到達P點。改變粒子入射速度的大小,可以控制粒子到達收集板上的位置。不計粒子的重力。(1)求磁場區(qū)域的寬度h;(2)欲使粒子到達收集板的位置從P點移到N點,求粒子入射速度的最小變化量v;(3)欲使粒子到達M點,求粒子入射速度大小的可能值。答案(1)(23L-3d)(1-3(2)qBm(L6-(3)qBm(Ln+1-3d)(1ny0),速度大小為v,方向沿+x方向,此時撤去電場。t=t0+t1+t2時刻,粒子經(jīng)過x軸上x=x0的點,速度沿+x方向。不計粒子重力,求:(1)0t0時間內(nèi)O、A兩點間的電勢差UOA;(2)粒子在t=0時刻的加速度大小a0;(3)B1的最小值及對應t2的表達式。8.答案(1)mv2-mv022t2=(k+12)2x09.(18分)(2020屆江蘇無錫月考,16)如圖甲所示,在xOy坐標平面原點O處有一粒子源,能向xOy坐標平面2=120范圍內(nèi)各個方向均勻發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,粒子初速度大小均為v0,不計