高考物理真题训练11磁场解析版Word文件下载.docx
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D正确。
故选AD。
2.(2020浙江省高考真题)特高压直流输电是国家重点能源工程。
如图所示,两根等髙、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流人和人,人>厶。
°
、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,b点位
于两根导线间的中点,ec两点与b点距离相等,d点位于b点正下方。
不考虑地磁场的影响,则()
A.b点处的磁感应强度大小为0
B.d点处的磁感应强度大小为0
C.a点处的磁感应强度方向竖直向下
D.c点处的磁感应强度方向竖直向下
【答案】C
A.通电直导线周用产生磁场方向由安培左判断,如图所示
人在b点产生的磁场方向向I:
,厶在b点产生的磁场方向向下,因为
即
d>〃2
则在b点的磁感应强度不为零,A错课;
BCD.如图所示,d点处的磁感应强度不为零,“点处的磁感应强度竖直向下,c点处的磁感应强度竖直向上,BD错误,C正确。
故选C。
3.(2020全国髙考课标3卷)真空中有一匀强磁场,磁场边界为两个半径分别为a和%的同轴圆柱而,磁场的方向与圆柱轴线平行,其横截面如图所示。
一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。
已知电子质量为加,电荷量为6忽略重力。
为使该电子的运动被限制在图中实线圆用成的区域内,磁场的磁感应强度最小为()
3;
nvmv3mv3mv
B.—C.D.——
2aeae4aeSue
【答案】c
电子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力
则磁感应强度与圆周运动轨迹关系为
B=^
er
即运动轨迹半径越大,磁场的磁感应强度越小。
令电子运动轨迹最大的半径为心滅,为了使电子的运动
被限制在图中实线圆用成的区域内.英最大半径的运动轨迹与实线圆相切,如图所示
为电子做圆周运动的圆心,电/从闘心沿半径方向进入磁场,由左手宦则可得,初丄OB.AABO为直角三角形,则由几何关系可得
(3n-z;
)2=r~+a2
4-a
3
解得磁场的磁感应强度最小值
omv3mv
"
min==-一
%4心
故选c。
4.(2020-全国髙考课标2卷)CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,CT扫描机可用于对多种病情
的探测。
图(a)是某种CT机主要部分的剖面图,其中X射线产生部分的示意图如图(b)所示。
图(b)
中M、N之间有一电子束的加速电场,虚线框内有匀强偏转磁场:
经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到靶上,产生X射线(如图中带箭头的虚线所示):
将电子朿打到靶上的点记为P点。
贝IJ()
目标靶环
偏转线圈
探测器
电子枪电子束
X射线束
床
图(a)图(b)
A.M处的电势髙于N处的电势
B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移
C.偏转磁场的方向垂直于纸而向外
D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移
【答案】D
A.由于电子带负电,要在MN间加速则MN间电场方向由N指向M,根据沿着电场线方向电势逐渐降
低可知M的电势低于N的电势,故A错误:
B.增大加速电压则根据
口1?
eU=—m\^
2
可知会增大到达偏转磁场的速度:
又根拯在偏转磁场中洛伦兹力提供向心力有
V2
evB=m—
R
可得
eB
可知会增大在偏转磁场中的偏转半径,由于磁场宽度相冋,故根据几何关系可知会减小偏转的角度,故
P点会右移,故B错误:
C.电子在偏转电场中做岡周运动,向下偏转,根据左手泄则可知磁场方向垂直纸而向里,故C错误:
D・由B选项的分析可知,当其它条件不变时,增大偏转磁场磁感应强度会减小半径•从而增大偏转角
度,使P点左移,故D正确。
故选D。
5.(2020-全国髙考课标1卷)一匀强磁场的磁感应强度大小为瓦方向垂直于纸而向外,英边界如图中虚
线所示,”为半圆,"
、加与直径也共线,"
间的距离等于半圆的半径。
一朿质量为加、电荷量为g
(G>
0)的粒子,在纸面内从c点垂直于"
射入磁场,这些粒子具有各种速率。
不计粒子之间的相互作
用。
在磁场中运动时间最长的粒子,其运动时间为()
A.
Ifnn
6qB
Sttiu
丽
4龙川3龙〃7
~3qBD,丽
粒子在磁场中做匀速圆周运动
可得粒子在磁场中的周期
qB
粒子在磁场中运动的时间
2兀qB
则粒子在磁场中运动的时间与速度无关,轨迹对应的圆心角越大,运动时间越长。
采用放缩圆解决该问题,
粒子垂直"
射入磁场,则轨迹圆心必在"
直线上,将粒子的轨迹半径由零逐渐放大。
当半径r<
O.5R^r>
1.5R时,粒子分别从《、加区域射出,磁场中的轨迹为半圆.运动时间等于半个周期。
当O.5Rv?
vl.5R时,粒子从半圆边界射出,逐渐将轨迹半径从0.5虑逐渐放大,粒子射岀位宜从半圆顶端
向下移动,轨迹圆心角从龙逐渐增大,当轨迹半径为R时,轨迹圆心角最大,然后再增大轨迹半径,轨
迹圆心角减小,因此当轨迹半径等于R时轨迹圆心角最大,即轨迹对应的最大圆心角
Q兀4
&
=/r+—=—兀
33
粒子运动最长时间为
4
—兀
〒32thh4兀m
t=——T=-—x=1
2/r2pqB3qB
故选C°
6.(2019•新课标全国丨卷)如图,等边三角形线框LWN由三根相同的导体棒连接而成,固左于匀强磁场中,
线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点N与直流电源两端相接,已如导体棒MN受到的安培力大
小为F,则线框QWN受到的安培力的大小为
B・1.5F
X
N
D・0
【答案】B
【解析】设每-根导体棒的电阻为R,长度为L,则电路屮,上下两路电阻Z比为
R}:
R2=2R.R=2A9根据并联电路两端各电压相価特点可知,±
F两路电流之比/i:
/2=1:
2o
如下图所示,山于上路通电的导体受安培力的有效长度为L,根据安培力计算公式F=ILB,
可知F:
F=/|:
厶
严1:
2,得F,=*F,根据左左则町知,两力方向相同,故线框LMN所
的合力大小为F+Ff=-F,故本题选B。
XXI"
XX
7.(2019•新课标全国II巻)如图,边长为/的正方形“加〃内存在匀强磁场,磁感应强度大小为方向垂直于纸而(abed所在平而)向外。
”边中点有一电子发射源O,可向磁场内沿垂直于"
边的方向发射电子。
已知电子的比荷为h则从4〃两点射岀的电子的速度大小分别为
A.-kBh邑Bl
44
C.-kBl,—kBl
24
1
5
B.—kBl,
二kBl
D.-kBlt
'
kBl
【解析】皿射出粒子半径如八耸,得"
第斗
d点射出粒子半径为
ZU心忖警半故B选项符合题意
8.(2019-M课标全国III卷)如图,在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为*B和B、方
向均垂直于纸而向外的匀强磁场。
一质量为加、电荷量为Q(炉0)的粒子垂直于x轴射入第二象限,随后
垂直于y轴进入第一象限,最后经过x轴离开第一象限。
粒子在磁场中运动的时间为
5兀"
?
ln/n
i
••••
••
・d•
i。
C・
1lro?
?
D.
13nm
【解析】运动轨迹如图。
即运动由两部分组成,第
46
7\12^/7/7tm
则运动的时间恥专盲莎=励:
粒于丫「象限转过的角度为斛雌动的时间为
ZL=1
66
2zr/?
72/rm
则粒子在磁场中运动的时间为:
2龙〃?
/rm7/nnr+g_丽■+顽
确,ACD错误。
.
9.(2019-北京卷)如图所示,正方形区域内存在垂直纸而的匀强磁场©
—带电粒子垂直磁场边界从“点射
入,从b点射出。
下列说法正确的是
!
xxbx•
••1
A.粒子带正电
B.粒子在b点速率大于在“点速率
C.若仅减小磁感应强度,则粒子可能从b点右侧射岀
D.若仅减小入射速率,则粒子在磁场中运动时间变短
【解析】由左F定则确粒子的电性•ill洛伦兹力的特点确定粒子在鼻“两点的速率,根据少8=加巴确r
定粒子运动半径和运动时间。
由题可知,粒子向下偏转,根据左手定则,所以粒子应带负电,故A错误:
由于洛伦兹力不做功,所以粒子动能不变,即粒子在方点速率与“点速率相等,故B错误;
若仅减小磁
V2mv
感应如匕山公式=r=—,所以磁感戈减小.丫忙增大.所以粒子有可能从"
点
rqB
右侧射出,故C正确,若仅减小入射速率,粒子运动半径减小,在磁场中运动的偏转角增大,则粒子在磁场中运动时间一泄变长,故D错误。
10.(2019-天津卷)笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。
当显示屏开启时磁体远离
霍尔元件,电脑正常工作;
当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄火,电脑进入休眠状态。
如图所示,一块宽为"
、长为c的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,通入方向向右的电流时,电子的定向移动速度为vo当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表而间出现电压U,以此控制屏幕的熄火。
则元件的()
A.前表而的电势比后表而的低
B.前、后表面间的电压U与「无关
C.前、后表而间的电压U与c成正比
eU
D・自由电子受到的洛伦兹力大小为——
a
【解析】由图知电流从左向右流动,因此电子的运动方向为从右向左,根据左手立则可知电子偏转到后而表,因此前表而的电势比后表面的髙,故A错误,电子在运动过程中洛伦兹力和电场力平衡,有
F:
,6=evB,=eE=e—,故F^=e—,故D正确,由evB=e—则电丿l;
「U=o皿,故前后表面的电压与速度有关,与a成正比,故BC错误。
11.(2019-浙江选考)磁流体发电的原理如图所示。
将一朿速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感
应强度为B的匀强磁场中,在相距为d、宽为心长为b的两平行金属板间便产生电压。
如果把上、下
板和电阻R连接,上、下板就是一个直流电源的两极。
若稳左时等离子体在两板间均匀分布,电阻率为d忽略边缘效应,下列判断正确的是
A.上板为正极,电流/=
B.
上板为负极,电流/=
Rab+pd
Rab+pb
C.下板为正极,电流/=丫“
D・
下板为负极,
电流/=
【解析】根据左F定则,正电荷受到的洛伦兹力方向向下,负电荷受到的洛伦兹力向上,因此
F极板为电源的匸极,根据平衡有qvB=q
WW疋时电源的电动势E=Bdv,则流过R
Ed
的电流为心市,而心V
S=ab,则得电流大小为1=:
笄,C正确.abR+pd
【点睛】本题的关键是理解磁流体发电机的工作原理,知道稳定时,离子所受的电场力和洛伦兹力平衡,结合闭合电路欧姆定律进行分析.
12.(2018・全国II卷)如图,纸而内有两条互相垂直的长直绝缘导线厶】、S厶I中的电流方向向左,厶2中的电流方向向上;
厶1的正上方有心b两点,它们相对于厶2对称。
整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为屁,方向垂直于纸而向外。
已知"
、b两点的磁感应强度大小分别为+仇和轨),方向也垂直于纸而向外。
则
B.流经乙的电流在"
点产生的磁感应强度大小为占色,
C.流经厶2的电流在b点产生的磁感应强度大小为—Bq
12
7
D.流经厶2的电流在“点产生的磁感应强度大小为—
【答案】AC
【解析】先利用右手左则判断通电导线各自产生的磁场强度,然后在利用矢量叠加的方式求解各个导体棒产生的磁场强度。
Li6-ab两点产生的磁场强度大小相等设为5,方向都垂直于纸而向里,而厶2在"
点产生的磁场强度设为方向向里,在b点产生的磁场强度也为方向向外,规定向外为正,
1171
根据矢屋叠加原理可知Bq_B、_B?
=,B2+Bq——Bq,nf解得:
=—Bo:
B2=—B(),
故AC正确。
13.(2018•新课标I卷)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放垃在纸而内的直导线连接成回路。
将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态。
A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸而向里的方向转动
B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸而向里的方向
C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸而向外的方向
D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸而向外的方向转动
【解析】开关闭合的瞬间,左侧的线圈中磁通呈变化,产生感应电动势和感应电流,由楞次左律可判断出直导线中电流方向为由南向北,由安培泄则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里,小磁针的N极朝垂直纸而向里的方向转动,选项A正确;
开关闭合并保持一段时间后,左侧线圈中磁通量不变,线圈中感应电动势和感应电流为零,直导线中电流为零,小磁针恢复到原来状态,选项BC错渓:
开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间,左侧的线圈中磁通虽变化,产生感应电动势和感应电流,由楞次定律可判断岀直导线中电流方向为由北向南,由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸而向外,小磁针的N极朝垂直纸而向外的方向转动,选项D正确。
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