專輯11 帶電粒子在磁場運動(精品解析版)-2020年高考全國10套物理試題分項匯編

1、衡石量書 B.粒子速度大小為mD.N與O點相距（、：2+1）a2020年全國全部10套高考物理試題全解全析匯編磁場一、2020年高考物理試卷情況：1、全國I卷：河南、河北、湖南、湖北、山西、江西、安徽、廣東、福建2、全國II卷：甘肅、青海、內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、遼寧、寧夏、新疆、陜西、重慶3、全國III卷：云南、廣西、貴州、四川、西藏4、北京卷5、天津卷6、江蘇卷7、浙江卷（1月卷和7月卷）8、山東卷9、海南卷二、2020年高考物理試題賞析：1、（2020浙江7月卷T9）特高壓直流輸電是國家重點能源工程。如圖所示，兩根等高、相互平行的水平長直導線分別通有方向相同的電流11和12，。a、b、c三

2、點連線與兩根導線等高并垂直，b點位于兩根導線間的中點，a、c兩點與b點距離相等，d點位于b點正下方。不考慮地磁場的影響，則（）b點處的磁感應強度大小為0d點處的磁感應強度大小為0a點處的磁感應強度方向豎直向下c點處磁感應強度方向豎直向下2、（2020全國I卷T18）勻強磁場的磁感應強度大小為方向垂直于紙面向外，其邊界如圖中虛線所示，ab為半圓，ac、的d與直徑ab共線，ac間的距離等于半圓的半徑。一束質量為加、電荷量為q（q0）的粒子，在紙面內(nèi)從c點垂直于ac射入磁場，這些粒子具有各種速率。不計粒子之間的相互作用。在磁場中運動時間最長的粒子,其運動時間為（）撥至M端時圓環(huán)向左運動，撥至N端時向

3、右運動撥至M端時圓環(huán)向右運動，撥至N端時向左運動【答案】B【解析】無論開關S撥至哪一端，當把電路接通一瞬間，左邊線圈中的電流從無到有，電流在線圈軸線上的磁場從無到有，從而引起穿過圓環(huán)的磁通量突然增大，根據(jù)楞次定律（增反減同），右邊圓環(huán)中產(chǎn)生了與左邊線圈中方向相反的電流，異向電流相互排斥，所以無論哪種情況，圓環(huán)均向右運動。故選B。4、（2020全國III卷T18）真空中有一勻強磁場，磁場邊界為兩個半徑分別為a和3a的同軸圓柱面，磁場的方向與圓柱軸線平行，其橫截面如圖所示。一速率為v的電子從圓心沿半徑方向進入磁場。已知電子質量為加，電荷量為e,忽略重力。為使該電子的運動被限制在圖中實線圓圍成的區(qū)域

4、內(nèi)，磁場的磁感應強度最小為（）3mvmv3mv3mvB.C.D.2aeae4ae5ae5、（2020天津卷T7）如圖所示，在平面的第一象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里，磁感應強度大小為B的勻強磁場。一帶電粒子從尹軸上的M點射入磁場，速度方向與尹軸正方向的夾角&=45。粒子經(jīng)過磁場偏轉后在N點（圖中未畫出）垂直穿過x軸。已知OM=a，粒子電荷量為q,質量為加，重力不計。貝9（）A.粒子帶負電荷C.粒子在磁場中運動的軌道半徑為a6、（2020浙江1月卷T11）如圖所示，在光滑絕緣水平面上，兩條固定的相互垂直彼此絕緣的導線通以大小相同的電流/。在角平分線上，對稱放置四個相同的正方形金屬框。當電流在相同時間

5、間隔內(nèi)增加相同量，則（）A.6qBB.5兀m4qB4兀m3qBD.3兀m2qB包4*3、（2020全國III卷T14）如圖，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環(huán)。圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，電路接通的瞬間，可觀察到（）1、3線圈靜止不動，2、4線圈沿著對角線向內(nèi)運動1、3線圈靜止不動，2、4線圈沿著對角線向外運動2、4線圈靜止不動，1、3線圈沿著對角線向內(nèi)運動2、4線圈靜止不動，1、3線圈沿著對角線向外運動撥至M端或N端，圓環(huán)都向左運動撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運動7、（2020全國II卷T24）如圖，在0Xh-y0）的粒子以速度v0從磁場區(qū)域左

6、側沿x軸進入磁場，不計重力。（1）若粒子經(jīng)磁場偏轉后穿過y軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這種情況下磁感應強度的最小值Bm；B（2）如果磁感應強度大小為弓，粒子將通過虛線所示邊界上的一點離開磁場。求粒子在該點的運動方向與x軸正方向的夾角及該點到X軸的距離。9、（2020浙江1月卷T22）通過測量質子在磁場中的運動軌跡和打到探測板上的計數(shù)率（即打到探測板上質子數(shù)與衰變產(chǎn)生總質子數(shù)N的比值），可研究中子（加）的0衰變。中子衰變后轉化成質子和電子，同時放出質量可視為零的反中微子V。如圖所示，位于P點的靜止中子經(jīng)衰變可形成一個質子源，該質子源在紙面內(nèi)各向均勻地發(fā)射eN個質子。在P點下方放置

7、有長度L1.2m以O為中點的探測板，P點離探測板的垂直距離OP為。在探測板的上方存在方向垂直紙面向里，磁感應強度大小為B的勻強磁場。已知電子質量m9.1x10-3ikg0.51MeV/c2，中子質量m939.57MeV/C2，質子質量m938.27MeV/c2enp（c為光速，不考慮粒子之間的相互作用）。若質子的動量P4.8x10-21kg-m-s-13x10-8MeV-s-m-1。（1）寫出中子衰變的核反應式，求電子和反中微子的總動能（以MeV為能量單位）；（2）當a0.15m，B=0.1T時，求計數(shù)率；（3）若a取不同的值，可通過調(diào)節(jié)B的大小獲得與（2）問中同樣的計數(shù)率，求B與a的關系并給

8、出B的范圍。KXXXXX.KXXXXX8、（2020浙江1月卷T21）如圖甲所示，在xOy水平面內(nèi)，固定放置著間距為/的兩平行金屬直導軌，其間連接有阻值為R的電阻，電阻兩端連接示波器（內(nèi)阻可視為無窮大），可動態(tài)顯示電阻R兩端的電壓。兩導軌間存在大小為B、方向垂直導軌平面的勻強磁場。t=0時一質量為加、長為l的導體棒在外力F作用下從x-兀。位置開始做UT0簡諧運動，觀察到示波器顯示的電壓隨時間變化的波形是如圖乙所示的正弦曲線。取x=-亍日，則簡諧運動的o2兀Bl平衡位置在坐標原點O。不計摩擦阻力和其它電阻，導體棒始終垂直導軌運動。（提示：可以用F-x圖象下的“面積”代表力F所做的功）（1）求導體

9、棒所受到的安培力FA隨時間t的變化規(guī)律;A（2）求在0至0.257時間內(nèi)外力F的沖量；（3）若t=0時外力F=1N,1=lm，T=2兀s,m=lkg,R1Q，U=.5V,B0.5T，求外力與安培力大小相等時棒的位置坐標和速度。i1fnrX(3)乙的比荷可能的最小值。10、(2020江蘇卷T23)空間存在兩個垂直于Oxy平面的勻強磁場,尹軸為兩磁場的邊界，磁感應強度分別為2B0、3B0。甲、乙兩種比荷不同的粒子同時從原點。沿x軸正向射入磁場，速度均為嘰甲第1次、第2次經(jīng)過y軸的位置分別為P、0,其軌跡如圖所示。甲經(jīng)過0時，乙也恰好同時經(jīng)過該點。已知甲的質量為加，電荷量為g。不考慮粒子間的相互作用

10、和重力影響。求：0到O的距離d；甲兩次經(jīng)過P點的時間間隔At；11、(2020浙江7月卷T23)某種離子診斷測量簡化裝置如圖所示。豎直平面內(nèi)存在邊界為矩形EFGH、方向垂直紙面向外、磁感應強度大小為B的勻強磁場，探測板CD平行于HG水平放置，能沿豎直方向緩慢移動且接地。a、b、c三束寬度不計、間距相等的離子束中的離子均以相同速度持續(xù)從邊界EH水平射入磁場，b束中的離子在磁場中沿半徑為R的四分之一圓弧運動后從下邊界HG豎直向下射出，并打在探測板的右邊緣D點。已知每束每秒射入磁場的離子數(shù)均為N，離子束間的距離均為0.6R，探測板CD的寬度為0.5R，離子質量均為m、電荷量均為q，不計重力及離子間的

11、相互作用。求離子速度v的大小及c束中的離子射出磁場邊界HG時與H點的距離s；求探測到三束離子時探測板與邊界HG的最大距離L；max若打到探測板上的離子被全部吸收，求離子束對探測板的平均作用力的豎直分量尸與板到HG距離L的關系。衡石量書衡石量書 v= 11在b點產(chǎn)生的磁場方向向上，12在b點產(chǎn)生的磁場方向向下，因為II12即2020年全國全部10套高考物理試題全解全析匯編磁場一、2020年高考物理試卷情況：1、全國I卷：河南、河北、湖南、湖北、山西、江西、安徽、廣東、福建2、全國II卷：甘肅、青海、內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、遼寧、寧夏、新疆、陜西、重慶3、全國III卷：云南、廣西、貴州、四川、西藏4

12、、北京卷5、天津卷6、江蘇卷7、浙江卷（1月卷和7月卷）8、山東卷9、海南卷二、2020年高考物理試題賞析：1、（2020浙江7月卷T9）特高壓直流輸電是國家重點能源工程。如圖所示，兩根等高、相互平行的水平長直導線分別通有方向相同的電流人和12,i112。a、b、c三點連線與兩根導線等高并垂直，b點位于兩根導線間的中點，a、c兩點與b點距離相等，d點位于b點正下方。不考慮地磁場的影響，則（）BB12則在b點的磁感應強度不為零，A錯誤；BCD.如圖所示，d點處的磁感應強度不為零，a點處的磁感應強度豎直向下，c點處的磁感應強度豎直向上，BD錯誤，C正確。故選Co2、（2020全國I卷T18）勻強磁

13、場的磁感應強度大小為方向垂直于紙面向外，其邊界如圖中虛線所示，ab為半圓，ac、bd與直徑ab共線，ac間的距離等于半圓的半徑。一束質量為加、電荷量為q（q0）的粒子，在紙面內(nèi)從c點垂直于ac射入磁場其運動時間為（ac、7兀mA.B.ac這些粒子具有各種速率。不計粒子之間的相互作用。在磁場中運動時間最長的粒子，6qB【答案】C【解析】粒子在磁場中做勻速圓周運動4qB4兀mC.mv2qBv=r3qBD.2qBf2兀rT=vb點處的磁感應強度大小為0d點處的磁感應強度大小為0a點處的磁感應強度方向豎直向下c點處磁感應強度方向豎直向下【答案】C【解析】A.通電直導線周圍產(chǎn)生磁場方向由安培定判斷，如圖

14、所示可得粒子在磁場中的周期粒子在磁場中運動的時間2兀mT=qB0t=-T2兀qB軌跡對應的圓心角越大，運動時間越長。則粒子在磁場中運動的時間與速度無關，粒子垂直ac射入磁場，則軌跡圓心必在ac直線上，將粒子的軌跡半徑由零逐漸放大。當半徑r1.5R時，粒子分別從ac、bd區(qū)域射出，磁場中的軌跡為半圓，運動時間等于半個周期。當0.5Rr1.5R時，粒子從半圓邊界射出，逐漸將軌跡半徑從0.5R逐漸放大，粒子射出位置從半圓頂端向下移動，軌跡圓心角從兀逐漸增大，當軌跡半徑為R時，軌跡圓心角最大，然后再增大軌跡半徑，軌跡圓心角減小，因此當軌跡半徑等于R時軌跡圓心角最大，即軌跡對應的最大圓心角采用放縮圓解決

15、該問題，ac、粒子運動最長時間為故選C。0t=T2兀2pqB3qB（3ar）2=r2+a2maxmax4解得r=amax3由洛倫茲力提供向心力v2eBv=mr3、（2020全國III卷T14）如圖，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環(huán)。圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，電路接通的瞬間，可觀察到（）A.B.C.D.撥至M端或N端，圓環(huán)都向左運動撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運動撥至M端時圓環(huán)向左運動，撥至N端時向右運動撥至M端時圓環(huán)向右運動，撥至N端時向左運動【答案】B【解析】無論開關S撥至哪一端，當把電路接通一瞬間，左邊線圈中的電流從無到有，電流在線圈軸線

16、上的磁場從無到有，從而引起穿過圓環(huán)的磁通量突然增大，根據(jù)楞次定律（增反減同），右邊圓環(huán)中產(chǎn)生了與左邊線圈中方向相反的電流，異向電流相互排斥，所以無論哪種情況，圓環(huán)均向右運動。故選B。4、（2020全國III卷T18）真空中有一勻強磁場，磁場邊界為兩個半徑分別為a和3a的同軸圓柱面，磁場的方向與圓柱軸線平行，其橫截面如圖所示。一速率為v的電子從圓心沿半徑方向進入磁場。已知電子質量為加，電荷量為e,忽略重力。為使該電子的運動被限制在圖中實線圓圍成的區(qū)域內(nèi)，磁場的磁感應強度最小為（）e，A.-2ae【答案】C【解析】mvB.ae3mvC.-4ae3mvD.-5ae為了使電子的運動被限制在圖中實線圓圍

17、成的區(qū)域內(nèi)，則其運動軌跡，如圖所示3mv解得Bi=盂，故C正確，ABD錯誤。min故選Co5、（2020天津卷T7）如圖所示，在Oxy平面的第一象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里，磁感應強度大小為B的勻強磁場。一帶電粒子從y軸上的M點射入磁場，速度方向與y軸正方向的夾角0=45。粒子經(jīng)過磁場偏轉后在N點（圖中未畫出）垂直穿過x軸。已知OM=a，粒子電荷量為g,質量為加，重力不計。貝9（）A.粒子帶負電荷qBaB.粒子速度大小為mD.N與O點相距（遼+1）aC.粒子在磁場中運動的軌道半徑為a【答案】AD【解析】A.粒子向下偏轉，根據(jù)左手定則判斷洛倫茲力，可知粒子帶負電，A正確;ZOMO=ZOOM=45。

18、OM=OO=a111則粒子運動的軌道半徑為洛倫茲力提供向心力解得BC錯誤;r=OM=2av2qvB=mr2qBaD.N與0點的距離為NO=OO+r二（匹+1）aD正確。故選AD。6、（2020浙江1月卷T11）如圖所示，在光滑絕緣水平面上，兩條固定的相互垂直彼此絕緣的導線通以大小相同的電流/。在角平分線上，對稱放置四個相同的正方形金屬框。當電流在相同時間間隔內(nèi)增加相同量，則（）1、mvn【答案】（1）磁場方向垂直于紙面向里；B=;（2）a=6;y=（2-#3）h【解析】（1）由題意，粒子剛進入磁場時應受到方向向上的洛倫茲力，因此磁場方向垂直于紙面向里。設粒子進入磁場中做圓周運動的半徑為凡根據(jù)洛

19、倫茲力公式和圓周運動規(guī)律，有v2qvB=m-0A.B.C.D.1、22、3線圈靜止不動線圈靜止不動線圈靜止不動4線圈靜止不動，2、2、11、4線圈沿著對角線向內(nèi)運動4線圈沿著對角線向外運動3線圈沿著對角線向內(nèi)運動3線圈沿著對角線向外運動由此可得【答案】B【解析】先對1和3線圈進行分析，根據(jù)安培定則畫出直流導線在線框中的磁場方向:mv=詞粒子穿過y軸正半軸離開磁場，其在磁場中做圓周運動的圓心在y軸正半軸上，半徑應滿足Rh由題意，當磁感應強度大小為Bm時，粒子的運動半徑最大，由此得mvB=0mqhB（2）若磁感應強度大小為歹，粒子做圓周運動的圓心仍在尹軸正半軸上，由式可得，此時圓弧半徑為2R=2h

20、粒子會穿過圖中P點離開磁場，運動軌跡如圖所示。設粒子在P點的運動方向與x軸正方向的夾角為a,m，電流大小相等，線圈關于兩導線對稱，所以線圈中的磁通量為0，電流增大時，根據(jù)楞次定律可知線圈中無感應電流，不受安培力，所以1和3線圈靜止不動；再對2和4線圈進行分析，根據(jù)安培定則畫出直流導線在線圈中的磁場方向：電流增大，根據(jù)楞次定律判斷感應電流方向（如圖所示），靠近直流導線的線圈導體周圍磁感應強度較大，因此受力起主要作用，根據(jù)左手定則判斷安培力的方向（如圖所示），根據(jù)力的合成可知2、4線圈沿著對角線向外運動，故B正確，ACD錯誤。故選B7、（2020全國II卷T24）如圖，在0Xh，y0）的粒子以速度

21、v0從磁場區(qū)域左側沿x軸進入磁場，不計重力。（1）若粒子經(jīng)磁場偏轉后穿過尹軸正半軸離開磁場，分析說明磁場的方向，并求在這種情況下磁感應強度的最小值Bm；B（2）如果磁感應強度大小為可，粒子將通過虛線所示邊界上的一點離開磁場。求粒子在該點的運動方向與x軸正2方向的夾角及該點到x軸的距離。由幾何關系n即a=6由幾何關系可得，P點與x軸的距離為y=2h(1-cosa)聯(lián)立式得y=（2-備h8、（2020浙江1月卷T21）如圖甲所示，在xOy水平面內(nèi)，固定放置著間距為l的兩平行金屬直導軌，其間連接有阻值為R的電阻，電阻兩端連接示波器（內(nèi)阻可視為無窮大），可動態(tài)顯示電阻R兩端的電壓。兩導軌間存在大小為B

22、、方向垂直導軌平面的勻強磁場。t=0時一質量為加、長為l的導體棒在外力F作用下從x=兀。位置開始做UT簡諧運動，觀察到示波器顯示的電壓隨時間變化的波形是如圖乙所示的正弦曲線。取x=-亍，則簡諧運動的02兀Bl衡石量書衡石量書6 6 平衡位置在坐標原點O。不計摩擦阻力和其它電阻，導體棒始終垂直導軌運動。（提示：可以用F-x圖象下的“面積”代表力F所做的功）（1）求導體棒所受到的安培力F隨時間t的變化規(guī)律；A（2）求在0至0.25T時間內(nèi)外力F的沖量；（3）若t=0時外力F=IN,I=lm,T=2兀s,m=lkg,R=1Q，U=0.5V,B=0.5T，求外力與安培力大小相等時0m棒的位置坐標和速度

23、。解得：x;=J=m和jgm/sx21mv22=kx22o13m和v2x29、（2020浙江1月卷T22）通過測量質子在磁場中的運動軌跡和打到探測板上的計數(shù)率（即打到探測板上質子數(shù)與衰變產(chǎn)生總質子數(shù)N的比值），可研究中子（1n）的卩衰變。中子衰變后轉化成質子和電子，同時放出質量可視_0為零的反中微子V。如圖所示，位于P點的靜止中子經(jīng)衰變可形成一個質子源，該質子源在紙面內(nèi)各向均勻地發(fā)射eN個質子。在P點下方放置有長度L=1.2m以O為中點的探測板，P點離探測板的垂直距離OP為仏在探測板的上方存在方向垂直紙面向里，磁感應強度大小為B的勻強磁場。已知電子質量m=9.1x10-31kg=0.51MeV

24、/c2，中子質量m=939.57MeV/C2，質子質量m=938.27MeV/c2enp（c為光速，不考慮粒子之間的相互作用）。BlU.2兀答案(1)Rmsin-tBlUTmUI=m+m HYPERLINK l bookmark28 o Current Document F2兀RBl_1_2.x1=5m和v1=m/s【解析】(1)由顯示的波形可得X2123m和v2=m2兀U=UsintmT7U.2I=msintRT安培力隨時間變化規(guī)律：F=BIl=BUmsin王tART2）安培力的沖量：I=BlAq=AB2lxl20R由動量定理，有：BlUTmU角軍得.I=m+m解f2兀RBl（3）棒做簡諧運

25、動，有：I+1=mvFAmF+F=-kxA當F=F時:Ax=0v=v=1m/sm當FA=F時，設x=x，v=vF=1kxa2F=kx002x=v根據(jù)動能定理：若質子的動量P=4.8x10-21kg-m-s-1=3x10-8MeV-s-m-1o（1）寫出中子衰變的核反應式，求電子和反中微子的總動能（以MeV為能量單位）；（2）當a=0.15m，B=01T時，求計數(shù)率；（3）若a取不同的值，可通過調(diào)節(jié)B的大小獲得與（2）問中同樣的計數(shù)率，求B與a的關系并給出B的范圍。答案】(1)0.7468MeV40【解析】（1）核反應方程滿足質量數(shù)和質子數(shù)守恒:核反應過程中：根據(jù)動量和動能關系0nT1P+1e+

26、0VeAEdc2+mc20.79MeV則總動能為：（2）質子運動半徑如圖甲所示：”、打到探測板對應發(fā)射角度可得質子計數(shù)率為：E=止=0.0432MeVkp2mpE+E=AEE=0.7468MeVeVdkpR=eB=0.3m量書量書衡石2兀3在確保計數(shù)率為耳=扌的情況下:Rr=2a200a如圖乙所示：恰能打到探測板左端的條件為:即：b亜T4010、(2Q20江蘇卷T23)空間存在兩個垂直于平面的勻強磁場,尹軸為兩磁場的邊界，磁感應強度分別為2化、3化。中、乙兩種比荷不同的粒子同時從原點O沿x軸正向射入磁場，速度均為譏甲第1次、第2次經(jīng)過尹軸的位置分別為戶、0,其軌跡如圖所示。甲經(jīng)過0時，乙也恰好

27、同時經(jīng)過該點。已知甲的質量為加，電荷量為g。不考慮粒子間的相互作用和重力影響。求：0到O的距離d；甲兩次經(jīng)過戶點的時間間隔&；乙的比荷纟可能的最小值。【解析】帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力，由qvB=m得,R12qB23qB0、O的距離為:由可知，完成一周期運動上升的距離為，粒子再次經(jīng)過經(jīng)過N個周期,所以，再次經(jīng)過戶點的時間為t=NT=3T由勻速圓周運動的規(guī)律得，2k7?Tim1=3-=vqBo-2tiR27im/_v-3qBo繞一周的時間為：tTT22解得：T_5nm6qBo所以，再次經(jīng)過戶點的時間為t=3T土2qBo兩次經(jīng)過戶點時間間隔為：2解得：的人2兀mAt=qBoV2(3)由洛倫茲力提供向心力，由qvB=m一得,R12qB23qBod=2R-2R12若乙粒子從第一象限進入第二象限的過程中與甲粒子在0點相遇，則:2R+nd=0Q=d1TTTTTn(i-)=T-H2-2222結合以上式子，無解。若乙粒子從第二象限