【2021届备考】2020全国名校物理试题分类解析汇编:专题十一:-磁场-Word版含解析.docx
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1、K单元 磁场名目K单元 磁场1K1 磁场 安培力1K2 磁场对运动电荷的作用3K3 带电粒子在组合场及复合场中运动9K4 磁场综合46K1 磁场 安培力(2022陕西西工大附中第八次适应性训练)1. 1873年奥地利维也纳世博会上,比利时诞生的法国工程师格拉姆在布展中偶然接错了导线,把另始终流发电机发出的电接到了自己送展的直流发电机的电流输出端。由此而观看到的现象导致了他的一项重要制造,从而突破了人类在电能利用方中的一个瓶颈。此项制造是( )A新型直流发电机B直流电动机 C沟通电动机D沟通发电机 【学问点】感应电动机原理【答案解析】B 解析:直流发电机发电时接另始终流发电机,则另始终流发电机实
2、际成了直流电动机,所以ACD错,B正确【思路点拨】从结构和工作原理上可知:一台直流电机原则上既可以作为电动机运行,也可以作为发电机运行,这种原理在电机理论中称为可逆原理此题要求知道直流发电机和直流电动机的结构图,并能知道它们的工作原理IcbccacIcIc(2022陕西西工大附中第八次适应性训练)2. 三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示。a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等。将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2和B3,下列说法正确的是( )AB1=B20)。质量为m的粒子沿正对c o中点
3、且垂直于c o方向射入磁场区域. (不计重力).求:(1)若要使带电粒子能从b d之间飞出磁场,射入粒子的速度大小的范围.(2)若要使粒子在磁场中运动的时间为四分之一周期,射入粒子的速度又为多大。【学问点】带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿其次定律;向心力【答案解析】(1) (2)解析:(1)见上图,有几何关系得轨迹圆半径为由: , 得:由:,得 右中图,所以,在三角中由正弦定理:,得 , . 所以速度范围: (2)如下图,设有几何关系 得: , 【思路点拨】带电粒子进入磁场做匀速圆周运动,由题意利用几何关系可得出粒子的转动半径,由洛仑兹力充当向心力可得出粒子速度的大小K3 带电粒子在组合场及复
4、合场中运动(2022江西师大附中三模)1. 如图,竖直放置的两块很大的平行金属板a、b,相距为d,ab间的电场强度为E,今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场,当它飞到b板时,速度大小不变,而方向变成水平方向,且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板而进入bc区域,bc宽度也为d,所加电场大小为E,方向竖直向上;磁感应强度方向垂直于纸面对里,磁感应强度大小等于错误!未找到引用源。,重力加速度为g,则下列说法中正确的是( )A.粒子在ab区域中做匀变速运动,运动时间为错误!未找到引用源。B.粒子在bc区域中做匀速圆周运动,圆周半径r=dC.粒子在bc区域中做匀速直线运动,运动时间为错
5、误!未找到引用源。D.粒子在ab、bc区域中运动的总时间为错误!未找到引用源。【学问点】带电粒子在混合场中的运动;带电粒子在匀强磁场中的运动【答案解析】AD 解析:A、将粒子在电场中的运动沿水平和竖直方向正交分解,水平分运动为初速度为零的匀加速运动,竖直分运动为末速度为零的匀减速运动,依据运动学公式,有水平方向:v0=at,d=竖直方向:0=v0-gt解得a=g t=故A正确;B、粒子在复合场中运动时,由于电场力与重力平衡,故粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力供应向心力qv0B=m解得r=由得到r=2d,故B错误;C、由于r=2d,画出轨迹,如图。由几何关系,得到回旋角度为30,故在复合场中的运动时
6、间为t2=故C错误;D、粒子在电场中运动时间为t1=故粒子在ab、bc区域中运动的总时间为t=t1+t2=,故D正确;故选AD【思路点拨】将粒子在电场中的运动沿水平和竖直方向正交分解,水平分运动为初速度为零的匀加速运动,竖直分运动为末速度为零的匀减速运动,依据运动学公式和牛顿其次定律列式分析;粒子在复合场中运动时,由于电场力与重力平衡,故粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力供应向心力(2022江西重点中学协作体其次次联考)2. 如图所示,光滑圆环可绕竖直轴O1O2旋转,在圆环上套一个小球,试验时发觉,增大圆环转速,小球在圆环上的位置上升,但无论圆环转速多大,小球都不能上升到与圆心O等高的N点现让小球带
7、上正电荷,下列措施可以让小球上升到N点的是()A在空间加上水平向左的匀强磁场B在空间加上竖直向上的匀强电场C在空间加上方向由圆心O向外的磁场D在圆心O点放一个带负电的点电荷【学问点】带电粒子在混合场中的运动【答案解析】B解析:A、在空间加上水平向左的匀强磁场,依据左手定则,可知,洛伦兹力与重力同向,因此不行能到达N点,故A错误;B、当在空间加上竖直向上的匀强电场,则受到的电场力竖直向上,与重力平衡时,球可能达到N点,故B正确;C、当在空间加上方向由圆心O向外的磁场,由左手定则可知,洛伦兹力向下,因此不行能到达N点,故C错误;D、当在圆心O点放一个带负电的点电荷,相互间的库仑引力,使球受到重力与
8、库仑力的合力不行能指向圆心,故D错误;故选:B【思路点拨】当球受到的合力指向圆心时,则可能上升到N点,因此依据电荷带正电,结合给定的电场与磁场,从而即可求解考查对争辩对象的受力分析,把握电场力与洛伦兹力方向的判定,理解左手定则应用,留意球在N点的合力指向圆心是解题的关键(2022湖北武汉二中模拟)3. 在第一象限(含坐标轴)内有垂直xoy平面周期性变化的均匀磁场,规定垂直xoy平面对里的磁场方向为正磁场变化规律如图,磁感应强度的大小为B0,变化周期为T0某一正粒子质量为m、电量为q在t=0时从0点沿x轴正向射入磁场中。若要求粒子在t=T0时距x轴最远,则B0的值为( )A、B、C、D、【学问点
9、】 带电粒子在匀强磁场中的运动【答案解析】D解析:粒子在磁场中匀速圆周运动,要求在T0时,粒子距z轴最远,由于粒子在xoy平面内运动,故粒子距z轴最远即为粒子距原点最远如图作出粒子运动轨迹设两段圆弧的圆心O1O2的连线与y轴夹角为,P点的纵坐标为y,圆心O2到y轴之间的距离为x,则由几何关系,得 y=2r+2rcos sin=由于粒子在第一象限内运动,xr由题意依据数学关系知,当=300时,y取最大值,故此时粒子在磁场中t=时间内对圆心转过的角度为=150=,依据粒子在磁场中做圆周运动的时间t=T得:TtT0又粒子在磁场中做圆周运动的周期公式知:T=,知磁感应强度B0故选:D【思路点拨】依据几
10、何学问求出P点横坐标和纵坐标与粒子圆周运动半径的关系依据粒子在第一象限运动的条件求解P点的纵坐标的最大值时周期与T0的关系,再依据周期公式求出磁感应强度B(2022湖南十三校其次次联考)4. 如图所示,在平面直角坐标系xOy中的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面对内的有界圆形匀强磁场区域(图中未画出);在其次象限内存在沿x轴负方向的匀强电场。一粒子源固定在x轴上的A点,A点横坐标为-L。粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为口的电子,电子恰好能通过y轴上的C点,C点纵坐标为2L,电子经过磁场后恰好垂直通过第一象限内与x轴正方向成15角的射线ON(已知电子的质量为m,电荷量为P,不
11、考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用)。求:(1)其次象限内电场强度的大小;(2)圆形磁场的最小半径。【学问点】动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动【答案解析】(1)(2) 解析:(1)从A到C的过程中,电子做类平抛运动,x方向匀速运动,y方向匀加速运动,则有:Lt2;2L=vt可解得:E(2)设电子到达C点的速度大小为vC,方向与y轴正方向的夹角为由动能定理,有mv2eEL解得vC则cos得=45画轨迹如图所示电子在磁场中做匀速圆周运动的半径r=电子在磁场中偏转120后垂直于ON射出磁场最小半径为:Rmrsin60可得:Rm【思路点拨】本题中粒子先在电场中做类似平抛运动,然后进入磁场做匀
12、速圆周运动,要留意两个轨迹的连接点,然后依据运动学公式和牛顿其次定律以及几何关系列式求解,其中画出轨迹是关键(2022吉林市普高二模)5. 如图所示,在xOy坐标系其次象限内有一圆形匀强磁场区域,半径为l0 ,圆心O坐标为(-l0, l0),磁场方向垂直xOy平面。在x轴上有坐标(-l0,0)的P点,两个电子a、b以相同的速率沿不同方向从P点同时射人磁场,电子a的入射方向为y轴正方向,b的入射方向与y轴正方向夹角为=/3。电子a经过磁场偏转后从y轴上的 Q(0,l0)点进人第一象限,在第一象限内紧邻y轴有沿y轴正方向的匀强电场,场强大小为 ,匀强电场宽为。已知电子质量为m、电荷量为e,不计重力
13、及电子间的相互作用。求:(1)磁场的磁感应强度B的大小(2)b电子在磁场中运动的时间(3)a、b两个电子经过电场后到达x轴的坐标差x【学问点】带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿其次定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动【答案解析】(1) (2) (3)解析:(1) 两电子轨迹如图。由图可知,a电子作圆周运动的半径R A O可得: (2)由几何学问分析可知电子在磁场中运动转过的圆心角为 电子在磁场中运动的时间 电子在磁场中运动的周期为 解得 (3)在电场中 代入 ,即a电子恰好击中x轴上坐标为的位置 依据几何分析,POAO为菱形,所以PO与OA平行.又由于POx轴, OAx轴,所以粒子出场速度v
14、A平行于x轴,即b电子经过磁场偏转后,也恰好沿x轴正方向进入电场, 有 当b沿y方向运动后沿与x轴方向成做匀速直线运动 可得 解得: U【思路点拨】本题考查带电粒子在磁场和电场中的运动,要留意电子在磁场中做匀速圆周运动,在磁场中做平抛运动,要求正确利用好几何关系进行分析(2022福建漳州八校第四次联考)6. 如图所示,在y轴的右侧存在磁感应强度为B的方向垂直纸面对外的匀强磁场,在x轴的上方有一平行板式加速电场。有一薄绝缘板放置在y轴处,且与纸面垂直。现有一质量为m、电荷量为q的粒子由静止经过加速电压为U的电场加速,然后以垂直于板的方向沿直线从A处穿过绝缘板,而后从x轴上的D处以与x轴负向夹角为
15、30的方向进入第四象限,若在此时再施加一个电场可以使粒子沿直线到达y轴上的C点(C点在图上未标出)。已知OD长为l,不计粒子的重力.求:(1) 粒子射入绝缘板之前的速度(2)粒子经过绝缘板时损失了多少动能(3)所加电场的电场强度和带电粒子在y轴的右侧运行的总时间.【学问点】带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿其次定律;向心力;带电粒子在匀强电场中的运动【答案解析】 (1) (2) (3) 解析:()粒子在电场中加速由动能定理可知()粒子在磁场中作圆周运动轨迹如图由几何关系可得轨道半径为2l由解得=由动能定理得 代入数据解得所以损失动能为()粒子若作直线运动则=Eq 代入数据解得E= 方向与x轴正向
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