考點(diǎn)13 磁場-五年（2020-2024年）高考物理真題專項(xiàng)分類匯編

五年（2020-2024）高考真題專項(xiàng)分類匯編PAGEPAGE34考點(diǎn)13磁場—五年（2020—2024年）高考物理真題專項(xiàng)分類匯編一、單選題1．[2024年湖北高考真題]如圖所示，在以O(shè)點(diǎn)為圓心、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。圓形區(qū)域外有大小相等、方向相反、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場。一質(zhì)量為m、電荷量為的帶電粒子沿直徑AC方向從A點(diǎn)射入圓形區(qū)域。不計(jì)重力，下列說法正確的是()A.粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可能經(jīng)過O點(diǎn)B.粒子射出圓形區(qū)域時(shí)的速度方向不一定沿該區(qū)域的半徑方向C.粒子連續(xù)兩次由A點(diǎn)沿AC方向射入圓形區(qū)域的最小時(shí)間間隔為D.若粒子從A點(diǎn)射入到從C點(diǎn)射出圓形區(qū)域用時(shí)最短，粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小為2．[2024年廣西高考真題]坐標(biāo)平面內(nèi)一有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里。質(zhì)量為m，電荷量為的粒子，以初速度v從O點(diǎn)沿x軸正向開始運(yùn)動(dòng)，粒子過y軸時(shí)速度與y軸正向夾角為，交點(diǎn)為P。不計(jì)粒子重力，則P點(diǎn)至O點(diǎn)的距離為()A. B. C. D.3．[2023年湖南高考真題]如圖，真空中有區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，區(qū)域Ⅰ中存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向下（與紙面平行），磁場方向垂直紙面向里，等腰直角三角形CGF區(qū)域（區(qū)域Ⅱ）內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向外。圖中三點(diǎn)在同一直線上，AO與GF垂直，且與電場和磁場方向均垂直。A點(diǎn)處的粒子源持續(xù)將比荷一定但速率不同的粒子射入?yún)^(qū)域Ⅰ中，只有沿直線AC運(yùn)動(dòng)的粒子才能進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ。若區(qū)域Ⅰ中電場強(qiáng)度大小為E、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，則粒子從CF的中點(diǎn)射出，它們在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為。若改變電場或磁場強(qiáng)弱，能進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ中的粒子在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，不計(jì)粒子的重力及粒子之間的相互作用，下列說法正確的是()A.若僅將區(qū)域Ⅰ中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?，則B.若僅將區(qū)域Ⅰ中電場強(qiáng)度大小變?yōu)椋瑒tC.若僅將區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?，則D.若僅將區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)椋瑒t4．[2023年海南高考真題]如圖所示，帶正電的小球豎直向下射入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)和受力說法正確的是()A.小球剛進(jìn)入磁場時(shí)受到的洛倫茲力水平向右B.小球運(yùn)動(dòng)過程中的速度不變C.小球運(yùn)動(dòng)過程的加速度保持不變D.小球受到的洛倫茲力對小球做正功5．[2022年海南高考真題]有一個(gè)輻向分布的電場，距離O相等的地方電場強(qiáng)度大小相等，有一束粒子流通過電場，又垂直進(jìn)入一勻強(qiáng)磁場，則運(yùn)動(dòng)軌跡相同的粒子，它們具有相同的()A.質(zhì)量 B.電量 C.比荷 D.動(dòng)能6．[2022年浙江高考真題]下列說法正確的是()A.恒定磁場對靜置于其中的電荷有力的作用B.小磁針N極在磁場中的受力方向是該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向C.正弦交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)，穿過線圈平面的磁通量最大時(shí)，電流最大D.升壓變壓器中，副線圈的磁通量變化率大于原線圈的磁通量變化率二、多選題7．[2024年湖北高考真題]磁流體發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，MN和PQ是兩平行金屬極板，勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里。等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）從左側(cè)以某一速度平行于極板噴入磁場，極板間便產(chǎn)生電壓。下列說法正確的是()A.極板MN是發(fā)電機(jī)的正極B.僅增大兩極板間的距離，極板間的電壓減小C.僅增大等離子體的噴入速率，極板間的電壓增大D.僅增大噴入等離子體的正、負(fù)帶電粒子數(shù)密度，極板間的電壓增大8．[2024年安徽高考真題]空間中存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，電場強(qiáng)度大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m的帶電油滴a，在紙面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖所示。當(dāng)a運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)P時(shí)，瞬間分成兩個(gè)小油滴Ⅰ、Ⅱ，二者帶電量、質(zhì)量均相同。Ⅰ在P點(diǎn)時(shí)與a的速度方向相同，并做半徑為的圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖所示。Ⅱ的軌跡未畫出。已知重力加速度大小為g，不計(jì)空氣浮力與阻力以及Ⅰ、Ⅱ分開后的相互作用，則（）A.油滴a帶負(fù)電，所帶電量的大小為B.油滴a做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為C.小油滴Ⅰ做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為，周期為D.小油滴Ⅱ沿順時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng)9．[2024年河北高考真題]如圖，真空區(qū)域有同心正方形ABCD和abcd，其各對應(yīng)邊平行，ABCD的邊長一定，abcd的邊長可調(diào)，兩正方形之間充滿恒定勻強(qiáng)磁場，方向垂直于正方形所在平面。A處有一個(gè)粒子源，可逐個(gè)發(fā)射速度不等、比荷相等的粒子，粒子沿AD方向進(jìn)入磁場。調(diào)整abcd的邊長，可使速度大小合適的粒子經(jīng)ad邊穿過無磁場區(qū)后由BC邊射出。對滿足前述條件的粒子，下列說法正確的是()A.若粒子穿過ad邊時(shí)速度方向與ad邊夾角為45°，則粒子必垂直BC射出B.若粒子穿過ad邊時(shí)速度方向與ad邊夾角為60°，則粒子必垂直BC射出C.若粒子經(jīng)cd邊垂直BC射出，則粒子穿過ad邊的速度方向與ad邊夾角必為45°D.若粒子經(jīng)bc邊垂直BC射出，則粒子穿過ad邊時(shí)速度方向與ad邊夾角必為60°10．[2023年福建高考真題]地球本身是一個(gè)大磁體，其磁場分布示意圖如圖所示。學(xué)術(shù)界對于地磁場的形成機(jī)制尚無共識(shí)。一種理論認(rèn)為地磁場主要源于地表電荷隨地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的環(huán)形電流?；诖死碚?，下列判斷正確的是()A.地表電荷為負(fù)電荷B.環(huán)形電流方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同C.若地表電荷的電量增加，則地磁場強(qiáng)度增大D.若地球自轉(zhuǎn)角速度減小，則地磁場強(qiáng)度增大11．[2022年湖北高考真題]在如圖所示的平面內(nèi)，分界線SP將寬度為L的矩形區(qū)域分成兩部分，一部分充滿方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，另一部分充滿方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為與磁場左右邊界垂直。離子源從S處射入速度大小不同的正離子，離子入射方向與磁場方向垂直且與SP成30°角。已知離子比荷為k，不計(jì)重力。若離子從P點(diǎn)射出，設(shè)出射方向與入射方向的夾角為θ，則離子的入射速度和對應(yīng)θ角的可能組合為()A. B. C. D.12．[2021年海南高考真題]如圖，在平面直角坐標(biāo)系Oxy的第一象限內(nèi)，存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。大量質(zhì)量為m、電荷量為q的相同粒子從y軸上的點(diǎn)，以相同的速率在紙面內(nèi)沿不同方向先后射入磁場，設(shè)入射速度方向與y軸正方向的夾角為。當(dāng)時(shí)，粒子垂直x軸離開磁場。不計(jì)粒子的重力。則()A.粒子一定帶正電B.當(dāng)時(shí)，粒子也垂直x軸離開磁場C.粒子入射速率為D.粒子離開磁場的位置到O點(diǎn)的最大距離為13．[2021年湖北高考真題]一電中性微粒靜止在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，在某一時(shí)刻突然分裂成a、b和c三個(gè)微粒，a和b在磁場中做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，環(huán)繞方向如圖所示，c未在圖中標(biāo)出。僅考慮磁場對帶電微粒的作用力，下列說法正確的是()A.a帶負(fù)電荷 B.b帶正電荷C.c帶負(fù)電荷 D.a和b的動(dòng)量大小一定相等三、計(jì)算題14．[2024年海南高考真題]如圖，在xOy坐標(biāo)系中有三個(gè)區(qū)域，圓形區(qū)域Ⅰ分別與x軸和y軸相切于P點(diǎn)和S點(diǎn)。半圓形區(qū)域Ⅱ的半徑是區(qū)域Ⅰ半徑的2倍。區(qū)域Ⅰ、Ⅱ的圓心連線與x軸平行，半圓與圓相切于Q點(diǎn)，QF垂直于x軸，半圓的直徑MN所在的直線右側(cè)為區(qū)域Ⅲ。區(qū)域Ⅰ、Ⅱ分別有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、的勻強(qiáng)磁場，磁場方向均垂直紙面向外。區(qū)域Ⅰ下方有一粒子源和加速電場組成的發(fā)射器，可將質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子由電場加速到。改變發(fā)射器的位置，使帶電粒子在OF范圍內(nèi)都沿著y軸正方向以相同的速度沿紙面射入?yún)^(qū)域Ⅰ。已知某粒子從P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域Ⅰ，并從Q點(diǎn)射入?yún)^(qū)域Ⅱ（不計(jì)粒子的重力和粒子之間的影響）（1）求加速電場兩板間的電壓U和區(qū)域Ⅰ的半徑R；（2）在能射入?yún)^(qū)域Ⅲ的粒子中，某粒子在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短，求該粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t；（3）在區(qū)域Ⅲ加入勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里，電場強(qiáng)度的大小，方向沿x軸正方向。此后，粒子源中某粒子經(jīng)區(qū)域Ⅰ、Ⅱ射入?yún)^(qū)域Ⅲ，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅲ時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向的夾角成74°角。當(dāng)粒子動(dòng)能最大時(shí)，求粒子的速度大小及所在的位置到y(tǒng)軸的距離。15．[2024年湖南高考真題]如圖，有一內(nèi)半徑為、長為L的圓筒，左右端面圓心處各開有一小孔。以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，取方向?yàn)閤軸正方向建立xyz坐標(biāo)系。在筒內(nèi)區(qū)域有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向沿x軸正方向；筒外區(qū)域有一勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E，方向沿y軸正方向。一電子槍在處向圓筒內(nèi)多個(gè)方向發(fā)射電子，電子初速度方向均在xOy平面內(nèi)，且在x軸正方向的分速度大小均為。已知電子的質(zhì)量為m、電量為e，設(shè)電子始終未與筒壁碰撞，不計(jì)電子之間的相互作用及電子的重力。（1）若所有電子均能經(jīng)過O進(jìn)入電場，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值；（2）?。?）問中最小的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，若進(jìn)入磁場中電子的速度方向與x軸正方向最大夾角為θ，求的絕對值；（3）?。?）問中最小的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，求電子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)y軸正方向的最大位移。16．[2023年山東高考真題]如圖所示，在，的區(qū)域中，存在沿y軸正方向、場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場，電場的周圍分布著垂直紙面向外的恒定勻強(qiáng)磁場。一個(gè)質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子從OP中點(diǎn)A進(jìn)入電場（不計(jì)粒子重力）。（1）若粒子初速度為零，粒子從上邊界垂直QN第二次離開電場后，垂直NP再次進(jìn)入電場，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。唬?）若改變電場強(qiáng)度大小，粒子以一定的初速度從A點(diǎn)沿y軸正方向第一次進(jìn)入電場、離開電場后從P點(diǎn)第二次進(jìn)入電場，在電場的作用下從Q點(diǎn)離開。（?。┣蟾淖兒箅妶鰪?qiáng)度的大小和粒子的初速度；（ⅱ）通過計(jì)算判斷粒子能否從P點(diǎn)第三次進(jìn)入電場。17．[2023年遼寧高考真題]如圖，水平放置的兩平行金屬板間存在勻強(qiáng)電場，板長是板間距離的倍。金屬板外有一圓心為O的圓形區(qū)域，其內(nèi)部存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場。質(zhì)量為m、電荷量為的粒子沿中線以速度水平向右射入兩板間，恰好從下板邊緣P點(diǎn)飛出電場，并沿PO方向從圖中點(diǎn)射入磁場。已知圓形磁場區(qū)域半徑為，不計(jì)粒子重力。（1）求金屬板間電勢差U。（2）求粒子射出磁場時(shí)與射入磁場時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角θ。（3）僅改變圓形磁場區(qū)域的位置，使粒子仍從圖中點(diǎn)射入磁場，且在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長。定性畫出粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡及相應(yīng)的弦，標(biāo)出改變后的圓形磁場區(qū)域的圓心M。18．[2024年江蘇高考真題]如圖所示，兩個(gè)半圓環(huán)區(qū)中有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，區(qū)域內(nèi)、外邊界的半徑分別為、。ab與間有一個(gè)勻強(qiáng)電場，電勢差為U，cd與間有一個(gè)插入體，電子每次經(jīng)過插入體速度減小為原來的k倍?，F(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為e的電子，從cd面射入插入體，經(jīng)過磁場、電場后再次到達(dá)cd面，速度增加，多次循環(huán)運(yùn)動(dòng)后，電子的速度大小達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，忽略相對論效應(yīng)，不計(jì)電子經(jīng)過插入體和電場的時(shí)間。求：（1）電子進(jìn)入插入體前后在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑、之比；（2）電子多次循環(huán)后到達(dá)cd的穩(wěn)定速度v；（3）若電子到達(dá)cd中點(diǎn)P時(shí)速度穩(wěn)定，并最終到達(dá)邊界d，求電子從P到d的時(shí)間t。19．[2022年江蘇高考真題]利用云室可以知道帶電粒子的性質(zhì)，如圖所示，云室中存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)質(zhì)量為m、速度為v的電中性粒子在A點(diǎn)分裂成帶等量異號(hào)電荷的粒子a和b，a、b在磁場中的徑跡是兩條相切的圓弧，相同時(shí)間內(nèi)的徑跡長度之比，半徑之比，不計(jì)重力及粒子間的相互作用力，求：（1）粒子a、b的質(zhì)量之比；（2）粒子a的動(dòng)量大小。20．[2022年江蘇高考真題]某裝置用電場控制帶電粒子運(yùn)動(dòng)，工作原理如圖所示，矩形區(qū)域內(nèi)存在多層緊鄰的勻強(qiáng)電場，每層的高度均為d，電場強(qiáng)度大小均為E，方向沿豎直方向交替變化，邊長為，邊長為，質(zhì)量為m、電荷量為的粒子流從裝置左端中點(diǎn)射入電場，粒子初動(dòng)能為，入射角為θ，在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不計(jì)重力及粒子間的相互作用力。（1）當(dāng)時(shí)，若粒子能從邊射出，求該粒子通過電場的時(shí)間t；（2）當(dāng)時(shí)，若粒子從邊射出電場時(shí)與軸線的距離小于d，求入射角θ的范圍；（3）當(dāng)，粒子在θ為范圍內(nèi)均勻射入電場，求從邊出射的粒子與入射粒子的數(shù)量之比。21．[2024年山東高考真題]如圖所示，在Oxy坐標(biāo)系，區(qū)域內(nèi)充滿垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場。磁場中放置一長度為L的擋板，其兩端分別位于軸上兩點(diǎn)，，擋板上有一小孔K位于MN中點(diǎn)。之外的第一象限區(qū)域存在恒定勻強(qiáng)電場。位于y軸左側(cè)的粒子發(fā)生器在的范圍內(nèi)可以產(chǎn)生質(zhì)量為m、電荷量為的無初速度的粒子。粒子發(fā)生器與y軸之間存在水平向右的勻強(qiáng)加速電場，加速電壓大小可調(diào)，粒子經(jīng)此電場加速后進(jìn)入磁場。擋板的厚度不計(jì)，粒子可沿任意角度穿過小孔，碰撞擋板的粒子不予考慮，不計(jì)粒子重力及粒子間相互作用力。（1）求使粒子垂直擋板射入小孔K的加速電壓；（2）調(diào)整加速電壓，當(dāng)粒子以最小的速度從小孔K射出后恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求第一象限中電場強(qiáng)度的大小和方向；（3）當(dāng)加速電壓為時(shí)，求粒子從小孔K射出后，運(yùn)動(dòng)過程中距離y軸最近位置的坐標(biāo)。22．[2024年貴州高考真題]如圖，邊長為L的正方形區(qū)域及矩形區(qū)域內(nèi)均存在電場強(qiáng)度大小為E、方向豎直向下且與邊平行的勻強(qiáng)電場，右邊有一半徑為且與相切的圓形區(qū)域，切點(diǎn)為的中點(diǎn)，該圓形區(qū)域與區(qū)域內(nèi)均存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。一帶電粒子從b點(diǎn)斜向上射入電場后沿圖中曲線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)邊的中點(diǎn)進(jìn)入?yún)^(qū)域，并沿直線通過該區(qū)域后進(jìn)入圓形區(qū)域。所有區(qū)域均在紙面內(nèi)，粒子始終在該紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不計(jì)粒子重力。求：（1）粒子沿直線通過區(qū)域時(shí)的速度大小；（2）粒子的電荷量與質(zhì)量之比；（3）粒子射出圓形區(qū)域時(shí)速度方向與進(jìn)入圓形區(qū)域時(shí)速度方向的夾角。

——★參考答案★——1．答案：D解析：根據(jù)帶電粒子在圓形邊界磁場中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可知粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡不可能經(jīng)過O點(diǎn)，粒子射出圓形區(qū)域時(shí)的速度方向一定沿該區(qū)域的半徑方向，AB錯(cuò)誤；當(dāng)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為時(shí)，粒子連續(xù)兩次由A點(diǎn)沿AC方向射入磁場區(qū)域的時(shí)間間隔最短，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示，由洛倫茲力提供向心力有，又，則最短時(shí)間間隔為，C錯(cuò)誤；粒子從A點(diǎn)射入到從C點(diǎn)射出圓形區(qū)域用時(shí)最短時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示，由幾何關(guān)系可知此時(shí)粒子的軌跡半徑為，由洛倫茲力提供向心力有，聯(lián)立解得，D正確。2．答案：C解析：粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示在磁場中，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有可得粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑根據(jù)幾何關(guān)系可得P點(diǎn)至O點(diǎn)的距離故選C。3．答案：D解析：粒子在Ⅰ中粒子在Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為，所用時(shí)間，僅將變?yōu)閺腃F的四等分點(diǎn)處豎直向下射出，僅將E變?yōu)閺腇點(diǎn)豎直向下射出，粒子在區(qū)域Ⅱ中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示，粒子轉(zhuǎn)過的圓心角均為90°，粒子在Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間仍為，AB錯(cuò)。僅將Ⅱ中磁場變?yōu)榘霃?，粒子從OF邊離開，如圖2所示→對應(yīng)圓心角的正弦值粒子轉(zhuǎn)過圓心角粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間，C錯(cuò)。僅將Ⅱ中磁場變?yōu)榘霃?，粒子從OF邊離開，如圖3所示→對應(yīng)圓心角的正弦值粒子轉(zhuǎn)過圓心角粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間，D對。4．答案：A解析：小球剛進(jìn)入磁場時(shí)速度方向豎直向下，由左手定則可知，小球剛進(jìn)入磁場時(shí)受到的洛倫茲力方向水平向右，A對；小球運(yùn)動(dòng)過程中，受重力和洛倫茲力的作用，且合力不為零，所以小球運(yùn)動(dòng)過程中的速度變化，B錯(cuò)；小球受到的重力不變，洛倫茲力時(shí)刻變化，則合力時(shí)刻變化，加速度時(shí)刻變化，C錯(cuò)；洛倫茲力永不做功，D錯(cuò)。5．答案：C解析：粒子在輻射電場中以速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電場力完全提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律可知解得粒子在勻強(qiáng)磁場中解得粒子不同場中的軌跡相同，即粒子在不同場中轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同，所以這些粒子具有相同的速度v和比荷。故選C。6．答案：B解析：磁場對電流有力的作用，靜止的電荷不會(huì)產(chǎn)生等效電流，所以恒定的磁場不會(huì)對其有力的作用，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小磁針N極在磁場中的受力方向是該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，選項(xiàng)B正確；正弦交流發(fā)電機(jī)工作時(shí)，穿過線圈平面的磁通量最大時(shí)，磁通量變化率最小，此時(shí)電流為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；變壓器中，考慮到漏磁因素，副線圈的磁通量變化率小于原線圈的磁通量變化率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7．答案：AC解析：由左手定則可知，帶正電粒子在磁場中受到向上的洛倫茲力，帶負(fù)電粒子在磁場中受到向下的洛倫茲力，則等離子體從左側(cè)噴入磁場時(shí)，帶正電粒子向上偏轉(zhuǎn)，帶負(fù)電粒子向下偏轉(zhuǎn)，所以極板MN帶正電，為發(fā)電機(jī)的正極，A正確；極板間的電壓穩(wěn)定后，對在極板間運(yùn)動(dòng)的某個(gè)帶電粒子，有，又，可得，所以僅增大兩極板間的距離d，極板間的電壓增大，B錯(cuò)誤；結(jié)合B項(xiàng)分析可知，僅增大等離子體的噴入速率v，極板間的電壓增大，C正確；結(jié)合B項(xiàng)分析可知，僅增大等離子體的正、負(fù)帶電粒子數(shù)密度，極板間的電壓不變，D錯(cuò)誤。8．答案：ABD解析：A.油滴a做圓周運(yùn)動(dòng)，故重力與電場力平衡，可知帶負(fù)電，有解得故A正確；B.根據(jù)洛倫茲力提供向心力得解得油滴a做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小為故B正確；C.設(shè)小油滴Ⅰ的速度大小為，得解得周期為故C錯(cuò)誤；D.帶電油滴a分離前后動(dòng)量守恒，設(shè)分離后小油滴Ⅱ的速度為，取油滴a分離前瞬間的速度方向?yàn)檎较颍媒獾糜捎诜蛛x后的小液滴受到的電場力和重力仍然平衡，分離后小油滴Ⅱ的速度方向與正方向相反，根據(jù)左手定則可知小油滴Ⅱ沿順時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng)，故D正確。故選ABD。9．答案：ACD解析：根據(jù)題意可知，粒子一定從ad邊進(jìn)入無磁場區(qū)，當(dāng)粒子穿過ad邊時(shí)速度方向與ad邊夾角為45°時(shí)，由幾何關(guān)系可知其一定穿過dc邊進(jìn)入磁場，然后由BC邊射出，則其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示，由對稱性可知，該粒子垂直BC射出，A正確；當(dāng)粒子穿過ad邊時(shí)速度方向與ad邊夾角為60°時(shí)，若其從cd邊射出無磁場區(qū)，假設(shè)其能垂直BC射出，則其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖2所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知，與矛盾，顯然假設(shè)不成立，該粒子不能垂直BC射出，B錯(cuò)誤；若粒子經(jīng)cd邊垂直BC射出，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3所示，則由幾何關(guān)系可知，該運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)于線段BD對稱，所以兩段圓弧軌跡所對圓心角相等，又兩圓心角的和為90°，所以粒子穿過ad邊時(shí)速度方向與ad邊的夾角為45°，C正確；若粒子經(jīng)bc邊垂直BC射出，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖4所示，由幾何關(guān)系有，又，解得粒子穿過ad邊時(shí)速度方向與ad邊的夾角為60°，D正確。10．答案：AC解析：A.根據(jù)右手螺旋定則可知，地表電荷為負(fù)電荷，故A正確；B.由于地表電荷為負(fù)電荷，則環(huán)形電流方向與地球自轉(zhuǎn)方向相反，故B錯(cuò)誤；C.若地表電荷的電量增加，則等效電流越大，地磁場強(qiáng)度增大，故C正確；D.若地球自轉(zhuǎn)角速度減小，則等效電流越小，地磁場強(qiáng)度減小，故D錯(cuò)誤。故選AC。11．答案：BC解析：通過作圖可以得到規(guī)律，當(dāng)，時(shí)，，結(jié)合，得此時(shí)速度，故C正確，D錯(cuò)誤；當(dāng)時(shí)，此時(shí)，故B正確，A錯(cuò)誤。12．答案：ACD解析：根據(jù)題意，粒子垂直x軸離開磁場，根據(jù)左手定則可知粒子一定帶正電，A正確。當(dāng)時(shí)，粒子垂直x軸離開磁場，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示。根據(jù)幾何關(guān)系可知，粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可得，聯(lián)立解得粒子入射速率。若，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示。根據(jù)幾何關(guān)系可知粒子離開磁場時(shí)與x軸不垂直(若垂直，運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心應(yīng)該在x軸上，顯然不符合)，B錯(cuò)誤，C正確。粒子離開磁場的位置與O點(diǎn)距離最遠(yuǎn)時(shí)，粒子在磁場中的軌跡為半圓，如圖丙所示。根據(jù)幾何關(guān)系可知，解得，D正確。13．答案：BC解析：由左手定則可知，微粒a和b均帶正電，電中性微粒分裂的過程中，總電荷量應(yīng)保持不變，則微粒c應(yīng)帶負(fù)電，A錯(cuò)誤，B、C正確；粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，則軌道半徑，由于微粒a與微粒b的電荷量大小關(guān)系未知，則微粒a與微粒b的動(dòng)量大小關(guān)系不確定，D錯(cuò)誤。14．答案：（1），（2）（3），解析：（1）根據(jù)動(dòng)能定理得解得粒子進(jìn)入?yún)^(qū)域I做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)題意某粒子從P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域Ⅰ，并從Q點(diǎn)射入?yún)^(qū)域Ⅱ，故可知此時(shí)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑與區(qū)域Ⅰ的半徑R相等，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)洛倫茲力提供向心力解得（2）帶電粒子在OF范圍內(nèi)都沿著y軸正方向以相同的速度沿紙面射入?yún)^(qū)域Ⅰ，由（1）可得，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑均為R，因?yàn)樵趨^(qū)域Ⅰ中的磁場半徑和軌跡半徑相等，粒子射入點(diǎn)、區(qū)域Ⅰ圓心、軌跡圓心O'、粒子出射點(diǎn)四點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)菱形，有幾何關(guān)系可得，區(qū)域Ⅰ圓心和粒子出射點(diǎn)連線平行于粒子射入點(diǎn)與軌跡圓心連線，則區(qū)域Ⅰ圓心和粒子出射點(diǎn)水平，根據(jù)磁聚焦原理可知粒子都從Q點(diǎn)射出，粒子射入?yún)^(qū)域II，仍做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力解得如圖，要使粒子在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短，軌跡所對應(yīng)的圓心角最小，可知在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的圓弧所對的弦長最短，即此時(shí)最短弦長為區(qū)域Ⅱ的磁場圓半徑，根據(jù)幾何知識(shí)可得此時(shí)在區(qū)域Ⅱ和區(qū)域Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的軌跡所對應(yīng)的圓心角都為，粒子在兩區(qū)域磁場中運(yùn)動(dòng)周期分別為故可得該粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為（3）如圖，將速度分解為沿y軸正方向的速度及速度，因?yàn)榭傻?，故可知沿y軸正方向的速度產(chǎn)生的洛倫茲力與電場力平衡，粒子同時(shí)受到另一方向的洛倫茲力，故粒子沿y正方向做旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)角度可知故當(dāng)方向?yàn)樨Q直向上時(shí)此時(shí)粒子速度最大，即最大速度為圓周運(yùn)動(dòng)半徑根據(jù)幾何關(guān)系可知此時(shí)所在的位置到y(tǒng)軸的距離為15．答案：（1）（2）（3）解析：（1）將電子的初速度分解為沿x軸方向的速度軸方向的速度，則電子做沿x軸正方向的勻速運(yùn)動(dòng)和投影到y(tǒng)Oz平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，又電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為，電子均能經(jīng)過O進(jìn)入電場，則聯(lián)立解得當(dāng)時(shí)，（2）由于電子始終未與筒壁碰撞，則電子投影到y(tǒng)Oz平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑為r，由洛倫茲力提供向心力有則（3）電子在電場中做類斜拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電子運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)沿y軸正方向的分速度大小為時(shí)，電子在電場中運(yùn)動(dòng)的y軸正方向的最大位移最大，由牛頓第二定律有由速度位移公式有聯(lián)立解得16．答案：（1）（2）（?。?；（ⅱ）不能解析：（1）根據(jù)題意作出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示，設(shè)粒子經(jīng)電場加速后進(jìn)入磁場的速度大小為，在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，則由動(dòng)能定理得由牛頓第二定律得由幾何關(guān)系得聯(lián)立解得（2）（ⅰ）如圖2所示，設(shè)粒子第一次經(jīng)電場加速后進(jìn)入磁場的速度大小為，在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，粒子從P點(diǎn)第二次進(jìn)入電場時(shí)速度的方向與x軸負(fù)方向的夾角為θ，第二次在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則由動(dòng)能定理得由牛頓第二定律得由幾何關(guān)系得即從P點(diǎn)第二次進(jìn)入電場后，在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得聯(lián)立解得（ⅱ）解法一設(shè)粒子從Q點(diǎn)離開電場時(shí)，速度大小為，方向與y軸正方向的夾角為φ，沿y軸方向的分量為，在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得由牛頓第二定律得解得假設(shè)粒子能從P點(diǎn)第三次進(jìn)入電場，對應(yīng)的軌跡半徑為，如圖3所示，由幾何關(guān)系得又解得由于，故假設(shè)不成立，即粒子不能從P點(diǎn)第三次進(jìn)入電場解法二如圖3所示，設(shè)粒子從Q點(diǎn)離開電場時(shí)，速度大小為，方向與y軸正方向的夾角為φ，在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為，圓心（圖中未畫出）位置坐標(biāo)為，由幾何關(guān)系有粒子在電場中運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理有由幾何關(guān)系得粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得聯(lián)立解得則P點(diǎn)到圓心的距離因?yàn)?，所以粒子不能從P點(diǎn)第三次進(jìn)入電場17．答案：（1）（2）60°（3）見解析解析：（1）設(shè)平行金屬板間距為d，則平行金屬板板長為粒子在兩平行金屬板間做類平拋運(yùn)動(dòng)水平方向：豎直方向：又聯(lián)立解得（2）粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度設(shè)其與水平方向的夾角為α，則，即由得，粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑已知磁場圓半徑，則作出粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖1所示粒子射出磁場時(shí)與射入磁場時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角θ與粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡所對應(yīng)的圓心角相等，由幾何關(guān)系可得故（3）根據(jù)幾何關(guān)系，將磁場圓繞點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)O點(diǎn)轉(zhuǎn)到M點(diǎn)，粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡相應(yīng)的弦為磁場圓的直徑時(shí)，粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長。作出粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡及相應(yīng)的弦，標(biāo)出改變后的磁場圓的圓心M，如圖2所示。18．答案：（1）

（2），方向垂直于cd向左

（3）解析：（1）設(shè)電子進(jìn)入插入體前后的速度大小分別為、，由題意可得

電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力得

解得

可知在磁場中的運(yùn)動(dòng)半徑，可得

（2）電子多次循環(huán)后到達(dá)cd的穩(wěn)定速度大小為v，則經(jīng)過插入體后的速度大小為kv。電子經(jīng)過電場加速后速度大小為v，根據(jù)動(dòng)能定理得

解得

方向垂直于cd向左。

（3）電子到達(dá)cd中點(diǎn)P時(shí)速度穩(wěn)定，并最終到達(dá)邊界上的d點(diǎn)。由Р點(diǎn)開始相繼在兩個(gè)半圓區(qū)域的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖所示。

根據(jù)（1）（2）的結(jié)論，可得電子在右半圓區(qū)域的運(yùn)動(dòng)半徑為

電子在左半圓區(qū)域的運(yùn)動(dòng)半徑為kr，則

P點(diǎn)與d點(diǎn)之間的距離為

電子由Р點(diǎn)多次循環(huán)后到達(dá)d點(diǎn)的循環(huán)次數(shù)為

電子在左、右半圓區(qū)域的運(yùn)動(dòng)周期均為

忽略經(jīng)過電場與插入體的時(shí)間，則每一次循環(huán)的時(shí)間均等于T，可得電子從Р到d的時(shí)間為19．答案：（1）；（2）解析：（1）分裂后帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，則有解得由題干知半徑之比，故因?yàn)橄嗤瑫r(shí)間內(nèi)的徑跡長度之比，則分裂后粒子在磁場中的速度為聯(lián)立解得（2）中性粒子在A點(diǎn)分裂成帶等量異號(hào)電荷的粒子a和b，分裂過程中，沒有外力作用，動(dòng)量守恒，根據(jù)動(dòng)量守恒定律因?yàn)榉至押髣?dòng)量關(guān)系為，聯(lián)立解得20．答案：（1）；（2）或；（3）解析：（1）電場方向豎直向上，粒子所受電場力在豎直方向上，粒子在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度分解如圖所示粒子在水平方向的速度為根據(jù)可知解得（2）粒子進(jìn)入電場時(shí)