江蘇版物理高考總復(fù)習(xí)專題九 磁場(chǎng)（試題練）教學(xué)講練

1、物理高考總復(fù)習(xí)PAGE PAGE 30學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕專題九 磁場(chǎng)備考篇【考情探究】課標(biāo)解讀考情分析備考指導(dǎo)考點(diǎn)內(nèi)容磁場(chǎng)、安培力1.認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)。了解磁感應(yīng)強(qiáng)度,會(huì)用磁感線描述磁場(chǎng)。2.知道磁通量。3.認(rèn)識(shí)安培力。能判斷安培力的方向,會(huì)計(jì)算安培力的大小。由近幾年考情分析可見(jiàn),本專題主要考查帶電粒子在磁場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),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(jì)算題,計(jì)算題多為壓軸題,難度較大。對(duì)考生的分析推理能力,特別是對(duì)應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力有較高要求,主要考查考生的科學(xué)推理和模型建構(gòu)素養(yǎng)。復(fù)習(xí)過(guò)程中,首先要打牢基礎(chǔ),然后

2、針對(duì)高考命題規(guī)律,熟練掌握高考的熱點(diǎn)問(wèn)題,如帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、電磁場(chǎng)知識(shí)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用等。從思想方法和能力培養(yǎng)上,重點(diǎn)是培養(yǎng)應(yīng)用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題的思想,學(xué)會(huì)找臨界狀態(tài),由臨界條件分析解決問(wèn)題等等。磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用1.認(rèn)識(shí)洛侖茲力。能判斷洛侖茲力的方向,會(huì)計(jì)算洛侖茲力的大小。2.能用洛侖茲力分析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)了解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)及其應(yīng)用?！菊骖}探秘】基礎(chǔ)篇【基礎(chǔ)集訓(xùn)】考點(diǎn)一磁場(chǎng)、安培力1.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.磁感應(yīng)強(qiáng)度是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量,是矢量B.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向跟產(chǎn)生磁場(chǎng)

3、的電流方向有關(guān)C.一通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中某處所受安培力大,該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度就大D.磁感線的切線方向表示磁場(chǎng)的方向,疏密表示磁感應(yīng)強(qiáng)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(zhǎng)直導(dǎo)線P、Q、R互相平行,通過(guò)正三角形的三個(gè)頂點(diǎn),三條導(dǎo)線通入大小相等,方向垂直紙面向里的電流。通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=kI/r,I為通電導(dǎo)線的電流大小,r為距通電導(dǎo)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(fù)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(fù)方向2.答案A考點(diǎn)二磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(gè)電極接到高壓電源上時(shí),陰極會(huì)發(fā)射電子。電子在電場(chǎng)中沿直線飛向陽(yáng)極形成電子束。將條形磁鐵的磁極靠近陰極射線管時(shí),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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能說(shuō)明()A.電子束周圍存在電場(chǎng)B.電流是電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的C.磁場(chǎng)對(duì)靜止電荷沒(méi)有力的作用D.磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有力的作用3.答案D4.電子以速度v0垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則() A.磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力可能做功B.磁場(chǎng)對(duì)電子的作用力始終不變C.電子的動(dòng)能始終不變D.電子的動(dòng)量始終不變4.答案C考點(diǎn)三帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)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(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,還有方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)為E,三個(gè)帶電液滴(可視為質(zhì)點(diǎn))甲、乙、丙帶有等量同種電荷。已知甲靜止,乙水平向左勻速運(yùn)動(dòng),丙水平向右勻速運(yùn)動(dòng)。則下列說(shuō)法正確的是()A.三個(gè)液滴都帶負(fù)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(chǎng),甲可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.若僅撤去電場(chǎng),乙和丙可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)5.答案B6.(2020屆江蘇徐州月考,4)帶正電的甲、乙、丙三個(gè)粒子(不計(jì)重力)分別以速度v甲、v乙、v丙垂直射入電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直的復(fù)合場(chǎng)中,其軌跡如圖所示,則下列說(shuō)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(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為,間距為d。導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上,距底端的距離為s,導(dǎo)軌與外接電源相連,使金屬棒通有電流。金屬棒被松開(kāi)后,以加速度a沿導(dǎo)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(guò)程中,金屬棒(1)末速度的大小v;(2)通過(guò)的電流大小I;(3)通過(guò)的電荷量Q。7.答案(1)2as(2)(3)2B組綜合題組1.(2015課標(biāo),19,6分)(多選)有兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域和,中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是中的k倍。兩個(gè)速率

7、相同的電子分別在兩磁場(chǎng)區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)。與中運(yùn)動(dòng)的電子相比,中的電子()A.運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的周期是中的k倍D.做圓周運(yùn)動(dòng)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(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子垂直磁場(chǎng)邊界從a點(diǎn)射入,從b點(diǎn)射出。下列說(shuō)法正確的是()A.粒子帶正電B.粒子在b點(diǎn)速率大于在a點(diǎn)速率C.若僅減小磁感應(yīng)強(qiáng)度,則粒子可能從b點(diǎn)右側(cè)射出D.若僅減小入射速率,則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間變短2.答案C3.(2017課標(biāo),21,6分)(多選)某同學(xué)自制的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)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(duì)邊的中間位置引出,并作為線圈的轉(zhuǎn)軸。將線圈架在兩個(gè)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(dòng)起來(lái),該同學(xué)應(yīng)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(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。磁場(chǎng)中的水平絕緣薄板與磁場(chǎng)的左、右邊界分別垂直相交于M、N,MN=L,粒子打到板上時(shí)會(huì)被反彈(碰撞時(shí)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(chǎng),在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為d,且dL。粒子重力不計(jì),電荷量保持不變。(1)求粒子運(yùn)動(dòng)速度的大小v;(2)欲使粒子從磁場(chǎng)右邊界射出,求入射點(diǎn)到M的最大距離dm;(3)從P點(diǎn)射入的粒子最終從Q點(diǎn)射出磁場(chǎng),PM=d,QN=d2,求粒子從P到Q的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t4.答案(1)qBdm(2)2+(3)(Ld+33-46)m2qB5.(2019課標(biāo),24,12分)如圖,在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)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(kāi)始經(jīng)電壓U加速后,沿平行于x軸的方向射入

10、磁場(chǎng);一段時(shí)間后,該粒子在OP邊上某點(diǎn)以垂直于x軸的方向射出。已知O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),N點(diǎn)在y軸上,OP與x軸的夾角為30,粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)與離開(kāi)磁場(chǎng)的出射點(diǎn)之間的距離為d,不計(jì)重力。求(1)帶電粒子的比荷;(2)帶電粒子從射入磁場(chǎng)到運(yùn)動(dòng)至x軸的時(shí)間。5.答案(1)4UB2d2(2)B6.(2017江蘇單科,15,16分)一臺(tái)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(chǎng),其初速度幾乎為0,經(jīng)加速后,通過(guò)寬為L(zhǎng)的狹縫MN沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(guò)狹縫左、右

11、邊界M、N的甲種離子的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)的最小距離x;(2)在圖中用斜線標(biāo)出磁場(chǎng)中甲種離子經(jīng)過(guò)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(dòng),在(U0-U)到(U0+U)之間變化,要使甲、乙兩種離子在底片上沒(méi)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)間,假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫均做加速運(yùn)動(dòng)圖1圖2(1)出射粒子的動(dòng)能Em;(2)粒子從飄入狹縫至動(dòng)能達(dá)到Em所需的總時(shí)間t0;(3)要使飄入狹縫的粒子中有超過(guò)99%能射出,d應(yīng)滿足的條件。7.答案(1)q2B2R2(3)d8. (2015江蘇單科,15,16分)一臺(tái)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(chǎng),其初速度幾乎為零。這些離子經(jīng)加速后通過(guò)狹縫O沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),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(cè)量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)23區(qū)域MQ損壞,檢測(cè)不到離子,但右側(cè)13區(qū)域QN仍能正常檢測(cè)到離子。在適當(dāng)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(diǎn)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(cè)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(gè)相同的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,高為4d,寬為d,中間兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域間隔為2d,中軸線與磁

14、場(chǎng)區(qū)域兩側(cè)相交于O、O點(diǎn),各區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)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(chǎng)。當(dāng)入射速度為v0時(shí),粒子從O上方d2處射出磁場(chǎng)。取sin 53=0.8,cos 53=0.6(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B;(2)入射速度為5v0時(shí),求粒子從O運(yùn)動(dòng)到O的時(shí)間t;(3)入射速度仍為5v0,通過(guò)沿軸線OO平移中間兩個(gè)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)不重疊),可使粒子從O運(yùn)動(dòng)到O的時(shí)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(dǎo)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(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)通過(guò)霍爾元件的電流為IH,與其前后表面相連的電壓表測(cè)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(yuǎn)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(shì)低于后表面B.若電源的正負(fù)極對(duì)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(biāo),15,6分)關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力,下列說(shuō)法正確的是()A.安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線B.安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向C.安培力的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無(wú)關(guān)D.將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角,安培力的大

16、小一定變?yōu)樵瓉?lái)的一半答案B3.(2014課標(biāo),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(qiáng)磁場(chǎng),硅微條徑跡探測(cè)器可以探測(cè)粒子在其中運(yùn)動(dòng)的軌跡。宇宙射線中有大量的電子、正電子和質(zhì)子。當(dāng)這些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是()永磁鐵 硅微條徑跡探測(cè)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑一定相同C.僅依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子D.粒子的動(dòng)能越大,它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越小答案AC4.(2014江蘇單科,14,16分)某裝置用磁場(chǎng)控制帶電粒子的運(yùn)動(dòng),工作原理如圖所示。裝置的長(zhǎng)為L(zhǎng),上下兩個(gè)相同的矩形區(qū)

17、域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向與紙面垂直且相反,兩磁場(chǎng)的間距為d。裝置右端有一收集板,M、N、P為板上的三點(diǎn),M位于軸線OO上,N、P分別位于下方磁場(chǎng)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(diǎn)射入,方向與軸線成30角,經(jīng)過(guò)上方的磁場(chǎng)區(qū)域一次,恰好到達(dá)P點(diǎn)。改變粒子入射速度的大小,可以控制粒子到達(dá)收集板上的位置。不計(jì)粒子的重力。(1)求磁場(chǎng)區(qū)域的寬度h;(2)欲使粒子到達(dá)收集板的位置從P點(diǎn)移到N點(diǎn),求粒子入射速度的最小變化量v;(3)欲使粒子到達(dá)M點(diǎn),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(shí)撤去電場(chǎng)。t=t0+t1+t2時(shí)刻,粒子經(jīng)過(guò)x軸上x(chóng)=x0的點(diǎn),速度沿+x方向。不計(jì)粒子重力,求:(1)0t0時(shí)間內(nèi)O、A兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UOA;(2)粒子在t=0時(shí)刻的加速度大小a0;(3)B1的最小值及對(duì)應(yīng)t2的表達(dá)式。8.答案(1)mv2-mv022t2=(k+12)2x09.(18分)(2020屆江蘇無(wú)錫月考,16)如圖甲所示,在xOy坐標(biāo)平面原點(diǎn)O處有一粒子源,能向xOy坐標(biāo)平面2=120范圍內(nèi)各個(gè)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(jì)