2018年高考物理试题分类解析：磁场

1、2021年高考物理试题分类解析：磁场全国1卷25.20分如图，在y>0的区域存在方向沿 y轴负方向的匀强电场，场强大小为E,在y<0的区域存在方向垂直于 xOy平面向外的匀强磁场。一个五核11H和一个笊核21H先后从y轴上y=h点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向。11H进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为 60°,并从坐标原点 。处第一次射出磁场。11H的质量为m, 电荷量为q不计重力。求学习文档仅供参考111H第一次进入磁场的位置到原点O的距离2磁场的磁感应强度大小312H第一次离开磁场的位置到原点O的距离【答案】25. 11h在电场中做类平抛运动，在磁场中做

2、圆周运动，运动轨迹如下图。设1H在电场中的加速度大小为a1,初速度大小为 V1,它在电场中的运动时间为t1,第122a1t1由题给条件，1h进入磁场时速度的方向与 x轴正方向夹角1 60。1h进入磁场时速度y分量的大小为 a1tl v1 tan 1联立以上各式得s "3h32：h在电场中运动时，由牛顿第二定律有qE mq设：H进入磁场时速度的大小为 V ,由速度合成法那么有 vi v2f （ai）2设磁感应强度大小为 B, ：H在磁场中运动的圆轨道半径为 Ri,由洛伦兹力公式和牛顿2第二定律有q%B mvL由几何关系得si2R| sin i联立以上各式得3设2H在电场中沿 x轴正方向

3、射出的速度大小为V2,在电场中的加速度大小1 ,一、 2为a2,由题给条件得2m V2212mvi 2由牛顿第二定律有 qE 2ma2 ?设2 H第一次射入磁场时的速度大小为v2,速度的方向与x轴正方向夹角为2 ,t2。入射点到原点的距离为S2,在电场中运动的时间为由运动学公式有S2V2t2h 1 a2t：2 ?2V2sin 2a2t2v2联立以上各式得s2 sl, 2 1, V2 -±V1?设2H在磁场中做圆周运动的半径为R2,由？式及粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径公式得 R2 (2m)v2 J2R? qB所以出射点在原点左侧。 设2H进入磁场的入射点到第一次离开磁场的出射点的距

4、离为s2,由几何关系有 s2 2R2 sin 2?联立？?？式得，2 H第一次离开磁场时得位置到原点。的距离为s2 s2 ”(.2-1) h?3全国2卷20.如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线Li、L2, Li中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；Li的正上方有a、b两点，它们相对于L2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 Bo,方向垂直于纸面向外。a、b两点的磁感应强度大小分别,1 r 1 r为一Bo和一Bo 方向也垂直于纸面向外。那么 32A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为 一 Bo121 -B.流经L1的电流在a点广生的磁感应强度大小为 -Bo12

5、C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为 B- Bo12D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为 -Bo12【解析】设流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B1a ,流经L2电流在a点产生的0,根据磁感应强度的叠加原理，考虑1B磁感应强度大小为B2a , a点的磁感应强度大小为31磁感应强度的万向，有 BoBia B2aBo3同理，b点的磁感应强度大小为2B0，有 Bo BibB2b 1 Bo2因为BiaBibBi因距离相等7 一 一 1 一B2a B2b B2 ,解信 Bi Bo , B2 Bo1212【答案】20. AC25.20 分一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁

6、场，其在dOy平面内的截面如下图：中间是磁场区域，其边界与y轴垂直，宽度为I,磁感应强度的大小为 B,方向垂直于西 平面；磁场的上、下两侧为电场区域，宽度均为C电场强度的大小均为E,方向均沿x轴正方向；M、N为条形区域边界上的两点，它们的连线与y轴平行。一带正电的粒子以某一速度从 M点沿y轴正方向射入电场，经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出。不计重力。i定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹；2求该粒子从 M点射入时速度的大小；3假设该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为荷及其从M点运动到N点的时间。【解答】25.20分解：1粒子运动的轨迹如图a所示。粒子在电场

7、中的轨迹为抛物线，在磁场中为 圆弧，上下对称N-图(a)设粒子从M点射入时速度的大2粒子从电场下边界入射后在电场中做类平抛运动。小为vo,在下侧电场中运动的时间为t,加速度的大小为 a;粒子进入磁场的速度大小为v,方向与电场方向的夹角为见图b，速度沿电场方向的分量为vi,根据牛顿第二定律有qE=ma 式中q和m分别为粒子的电荷量和质量，由运动学公式有vi=at lVotv1 vcos粒子在磁场中做匀速圆周运动，设其运动轨道半径为 R,由洛伦兹力公式和牛顿第二定2律彳q qvB mvR由几何关系得l 2Rcos ,广 2El联立式得 v0 Bl3由运动学公式和题给数据得 Vi Vo cot -6

8、联立式得 Q 4佟1m B2l22(- n设粒子由M点运动到N点所用的时间为t ,那么t 2t 26T 2兀式中T是粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期，T qBMN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求:全国3卷24. （12 分）U加速后在纸面内水平向如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直。甲种离子射入磁场的速度大小为vi,并在磁场边界的 N点射出；乙种离子在MN的中点射出;1磁场的磁感应强度大小;2甲、乙两种离子的比荷之比。【答案】24. 1设甲种离子所带电荷量为 q1、质量为m1，在磁场中做匀

9、速圆周运动的半12 径为Ri,磁场的磁感应强度大小为B,由动能th理有q1U m1vl22由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q1vl Bm1巴Rc 4U由几何关系知 2R1 l由式得 B 1vl2设乙种离子所带电荷量为q2、质量为 m2,射入磁场的速度为V2,在磁场中12做匀速圆周运动的半径为R2O同理有q2U m2V222V2q2 V2 B m2 R2由题给条件有 2R2 L2q1 q2.一由式得，甲、乙两种离子的比荷之比为: 1:4mi m2XXXXXX北京卷18.某空间存在匀强磁场和匀强电场。一个带电粒子（不计重力）以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；假设仅撤除电场，那么该粒子做匀速圆

10、周运动，以下因素与完成上述两类运动无关的是A.磁场和电场的方向B.磁场和电场的强弱C.粒子的电性和电量D.粒子入射时的速度2【解析】匀速直线运动 qE Bqv, q约去，无关，匀速圆周运动 Bqv m-,电量只影r响半径大小，电性只影响转动方向，不影响是否做圆周运动。【答案】18. C 天津卷11.如下图，在水平线 ab下方有一匀强电场，电场强度为E,方向竖直向下，ab的上方存在匀强磁场，磁感应强度为B,方向垂直纸面向里，磁场中有一内、外半径分别为R、J3r的半圆环形区域，外圆与 ab的交点分别为 M、N。一质量为m、电荷量为q的带 负电粒子在电场中 P点静止释放，由 M进入磁场，从N射出，不

11、计粒子重力。1求粒子从P到M所用的时间t;2假设粒子从与 P同一水平线上的 Q点水平射出，同样能由 M进入磁场，从N射 出，粒子从M到N的过程中，始终在环形区域中运动，且所用的时间最少，求粒子在Q时速度Vo的大小。11.【解答】21设粒子在磁场中运动的速度大小为V,所受洛伦兹力提供向心力，有 qvB mg3R设粒子在电场中运动所受电场力为F,有F=qE；设粒子在电场中运动的加速度为a,根据牛顿第二定律有 F=ma；粒子在电场中做初速度为零的匀加速直线运动，有v=at；联立式得t回；E2粒子进入匀强磁场后做匀速圆周运动，其周期和速度、半径无关，运动时间只由粒子所通过的圆弧所对的圆心角的大小决定，

12、故当轨迹与内圆相切时，所有的时间最短,设粒子在磁场中的轨迹半径为 r,由几何关系可知 r' R 2 (J3r)2 r'2XXKXXXXXXX设粒子进入磁场时速度方向与ab的夹角为。，即圆弧所对圆心角的一半，由几何关系可知tan四R；r' R粒子从Q射出后在电场中做类平抛运动，在电场方向上的分运动和从P释放后的运动情况相同，所以粒子进入磁场时沿竖直方向的速度同样为v,在垂直于电场方向的分速v -度始终为Vo,由运动的合成和分解可知 tan 一 Vo联立式得V0 qBR m15. 16分如下图，真空中四个相同的矩形匀强磁场区域，高为4d,宽为d中间两个磁场区域间隔为 2d,

13、中轴线与磁场区域两侧相交于O、O'点，各区域磁感应强度大V0时,小相等.某粒子质量为 m、电荷量为+q,从O沿轴线射入磁场.当入射速度为粒子从。上方d处射出磁场.取 sin53° =0.8, cos53° 21求磁感应强度大小 B;2入射速度为5V0时，求粒子从 O运动到O'的时间t;3入射速度仍为5V0,通过沿轴线 OO'平移中间两个磁场磁场不重叠，可使粒 子从O运动到O'的时间增加 At,求At的最大值.【答案】15. 1粒子圆周运动的半径 S -mV0 由题意知r0 ,解得B 4mV°qB4qd2设粒子在矩形磁场中的偏转角为%

14、如下图1 . , J k x4 口.由 d=rsin a, 4导 sin o=, 即5在一个矩形磁场中的运动时间o=53°53 d720vo、一2d2d53/72 d直线运动的时间 12 ,解得2 那么t 4t1 12 ()v5vo180vo3将中间两磁场分别向中央移动距离x,如下图粒子向上的偏移量 y=2r1-cosa+xtan a.一 3由yw2d,解得x -d4一 .3那么当xm= -d时用有最大值4粒子直线运动路程的最大值Sm2xm- (2d 2xm) 3dcos增加路程的最大值sm sm -2d d增加时间的最大值tm 一显 -。v5vo有的可能以为当中间两磁场分别向中央移

15、动到靠近时，可使粒子从O运动到O'的时间增加At最大，错误了，因为此情况粒子飞出左磁场后打到第2个磁场的上边缘了，要飞出磁场了，不能到达 O'。如以下图所示：y r(1 cos ) d tan 2d。XXX X M K XXXXXX xxx XXXX X K X X KX X K xxxXXXXX X X X海南物理卷3.如图，一绝缘光滑固定斜面处于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为面向上，通有电流I的金属细杆水平静止在斜面上。假设电流变为B,方向垂直于斜0.5I ,磁感应强度大小变为3B,电流和磁场的方向均不变，那么金属细杆将A.沿斜面加速上滑 C.沿斜面匀速上滑B.沿斜面加速下滑D.仍静止在斜面上3.【解析】原来，BIlmgsin ,后来 a1.5BI1 mgsin,沿斜面向上,mA正确。【答案】A 海南物理卷 13. 10分如图，圆心为 O、半径为r的圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为 Bo P是圆外一点，OP=3r。一质量为 粒子从P点在纸面内垂直