2020年高考物理試題分類匯編 磁場

1、2020年高考物理試題分類匯編：磁場 1（2020天津卷）如圖所示，金屬棒MN兩端由等長的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為，如果僅改變下列某一個(gè)條件，角的相應(yīng)變化情況是（ ）A棒中的電流變大，角變大B兩懸線等長變短，角變小C金屬棒質(zhì)量變大，角變大D磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小解析：水平的直線電流在豎直磁場中受到水平的安培力而偏轉(zhuǎn)，與豎直方向形成夾角，此時(shí)它受拉力、重力和安培力而達(dá)到平衡，根據(jù)平衡條件有，所以棒子中的電流增大角度變大；兩懸線變短，不影響平衡狀態(tài)，角度不變；金屬質(zhì)量變大角度變小；磁感應(yīng)強(qiáng)度變大角度變大。答案A。2(2020

2、全國理綜)質(zhì)量分別為m1和m2、電荷量分別為q1和q2的兩粒子在同一勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知兩粒子的動(dòng)量大小相等。下列說法正確的是A.若q1=q2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定相等B.若m1=m2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定相等C. 若q1q2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定不相等D. 若m1m2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定不相等【解析】根據(jù)半徑公式及周期公式知AC正確?！敬鸢浮緼C3(2020全國理綜).如圖，兩根互相平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、o、b在M、N的連線上，o為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到o

3、點(diǎn)的距離均相等。關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場，下列說法正確的是A.o點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D.a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同【解析】A錯(cuò)誤，兩磁場方向都向下，不能 ；a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，B錯(cuò)誤；c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，C正確；c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，都向下，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾4（2020海南卷）.空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，圖中的正方形為其邊界。一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點(diǎn)入射。這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同

4、，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不計(jì)重力。下列說法正確的是A.入射速度不同的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同B. 入射速度相同的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同C.在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子，其運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同D.在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長的粒子，其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大答案：BD解析：在磁場中半徑 運(yùn)動(dòng)時(shí)間：（為轉(zhuǎn)過圓心角），故BD正確，當(dāng)粒子從O點(diǎn)所在的邊上射出的粒子時(shí)：軌跡可以不同，但圓心角相同為1800，因而AC錯(cuò)5（2020廣東卷）.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速度率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，運(yùn)行的半圓軌跡如圖2種虛線所示，下列表述正確的是AM帶負(fù)電，N帶正電B.M的速

5、度率小于N的速率C.洛倫磁力對(duì)M、N做正功D.M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間答案：A6（2020北京高考卷）處于勻強(qiáng)磁場中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值 A與粒子電荷量成正比 B與粒子速率成正比 C與粒子質(zhì)量成正比 D與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比答案：DABOC7（2020安徽卷）. 如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)帶電粒子以速度從點(diǎn)沿 直徑方向射入磁場，經(jīng)過時(shí)間從點(diǎn)射出磁場，與成60角?，F(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?3，仍從點(diǎn)沿原方向射入磁場，不計(jì)重力，則粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?( )A. B.2 C. D.3 ABOCOOD1

6、9B；解析：根據(jù)作圖法找出速度為v時(shí)的粒子軌跡圓圓心O，由幾何關(guān)系可求出磁場中的軌跡弧所對(duì)圓心角A OC=60，軌跡圓半徑，當(dāng)粒子速度變?yōu)関/3時(shí)，其軌跡圓半徑，磁場中的軌跡弧所對(duì)圓心角A OD=120，由知，故選B。8（2020山東卷）.(18分)如圖甲所示，相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻 強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ，兩極板中心各有一小孔、，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，正反向電壓的大小均為，周期為。在時(shí)刻將一個(gè)質(zhì)量為、電量為（）的粒子由靜止釋放，粒子在電場力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，在時(shí)刻通過垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)。（不計(jì)粒子重力，不考

7、慮極板外的電場）（1）求粒子到達(dá)時(shí)德 速度大小和極板距離。（2）為使粒子不與極板相撞，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 應(yīng)滿足的條件。（3）若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在時(shí)刻再次到達(dá)，且速度恰好為零，求該過程中粒子在磁場內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和磁感強(qiáng)度的大小答案：（1）粒子由至的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理得 由式得 設(shè)粒子的加速度大小為，由牛頓第二定律得 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立式得 (2)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，由牛頓第二定律得 要使粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)不與極板相撞，須滿足 聯(lián)立式得 （3）設(shè)粒子在兩邊界之間無場區(qū)向左勻速運(yùn)動(dòng)的過程用時(shí)為，有 聯(lián)立式得 若粒子再次達(dá)到時(shí)速度恰好為零，

8、粒子回到極板間應(yīng)做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立式得 設(shè)粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 聯(lián)立式得 設(shè)粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，由式結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 由題意得 聯(lián)立式得 9.（2020四川卷）（20分）如圖所示，水平虛線X下方區(qū)域分布著方向水平、垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，整個(gè)空間存在勻強(qiáng)電場（圖中未畫出）。質(zhì)量為m，電荷量為+q的小球P靜止于虛線X上方A點(diǎn)，在某一瞬間受到方向豎直向下、大小為I的沖量作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)。在A點(diǎn)右下方的磁場中有定點(diǎn)O，長為l的絕緣輕繩一端固定于O點(diǎn)，另一端連接不帶電的質(zhì)量同為m的小球Q，自然下垂。保持輕繩伸直，向右

9、拉起Q，直到繩與豎直方向有一小于50的夾角，在P開始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)自由釋放Q，Q到達(dá)O點(diǎn)正下方W點(diǎn)時(shí)速率為v0。P、Q兩小球在W點(diǎn)發(fā)生正碰，碰后電場、磁場消失，兩小球粘在一起運(yùn)動(dòng)。P、Q兩小球均視為質(zhì)點(diǎn)，P小球的電荷量保持不變，繩不可伸長，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。 (1)求勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E的大小和P進(jìn)入磁場時(shí)的速率v； (2)若繩能承受的最大拉力為F，要使繩不斷，F(xiàn)至少為多大？ (3)求A點(diǎn)距虛線X的距離s。答案：解：(1)設(shè)小球P所受電場力為F1，則F1=qE在整個(gè)空間重力和電場力平衡，有Fl=mg聯(lián)立相關(guān)方程得E=mg/q設(shè)小球P受到?jīng)_量后獲得速度為v，由動(dòng)量定理得I=mv得v=I/m說明

10、：式各1分。(2)設(shè)P、Q同向相碰后在W點(diǎn)的最大速度為vm，由動(dòng)量守恒定律得mv+mv0=(m+m)vm此刻輕繩的張力也為最大，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得F-(m+m)g=vm2聯(lián)立相關(guān)方程，得F=()2+2mg說明：式各2分，式1分。(3)設(shè)P在肖上方做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為h，則tP1= 設(shè)P在X下方做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tP2，則 tP2= 設(shè)小球Q從開始運(yùn)動(dòng)到與P球反向相碰的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tQ，由單擺周期性，有 11由題意，有 tQ=tP1+ tP2 12 聯(lián)立相關(guān)方程，得 n為大于的整數(shù)13設(shè)小球Q從開始運(yùn)動(dòng)到與P球同向相碰的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tQ,由單擺周期性，有 14 同理可得 n為大于的整數(shù)15 說明

11、：11 12 14式各1分，1315式各2分。10.(2020全國新課標(biāo)).（10分）圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)通過測量通電導(dǎo)線在磁場中所受的安培力，來測量磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出，其中D為位于紙面內(nèi)的U形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長；E為直流電源；R為電阻箱；為電流表；S為開關(guān)。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。（1）在圖中畫線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖。（2）完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空按圖接線。保持開關(guān)S斷開，在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使D處于平衡狀態(tài)；然后用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量m1。閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R的值使電流大小適當(dāng)，在托

12、盤內(nèi)重新加入適量細(xì)沙，使D_；然后讀出_，并用天平稱出_。用米尺測量_。（3）用測量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以得出B=_。（4）判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是：若_，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。答案重新處于平衡狀態(tài), 電流表的示數(shù)I, 此時(shí)細(xì)沙的質(zhì)量m2D的底邊長L（3） （4）（4）11.(2020全國新課標(biāo)).（18分）如圖，一半徑為R的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面（紙面）。在柱形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子沿圖中直線在圓上的a點(diǎn)射入柱形區(qū)域，在圓上的b點(diǎn)離開該區(qū)域，離開時(shí)速度方向與直線垂直。圓心O到直線的

13、距離為?，F(xiàn)將磁場換為平等于紙面且垂直于直線的勻強(qiáng)電場，同一粒子以同樣速度沿直線在a點(diǎn)射入柱形區(qū)域，也在b點(diǎn)離開該區(qū)域。若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，不計(jì)重力，求電場強(qiáng)度的大小。答案解析粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)圓周的半徑為r，由牛頓第二定律和洛侖茲力公式得 式中v為粒子在a點(diǎn)的速度。過b點(diǎn)和O點(diǎn)作直線的垂線，分別與直線交于c和d點(diǎn)。由幾何關(guān)系知，線段、和過a、b兩點(diǎn)的軌跡圓弧的兩條半徑圍成一正方形。因此，設(shè)=x，由幾何關(guān)系得 聯(lián)立式得再考慮粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)。設(shè)電場強(qiáng)度的大小為E，粒子在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)其加速度大小為a，由牛頓第二定律和帶電粒子在電場中受力公式得粒子在電場方向和直線方向所走的距離

14、均為r，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 vt式中t是粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，聯(lián)立式得 12（2020天津卷）.對(duì)鈾235的進(jìn)一步研究在核能的開發(fā)和利用中具有重要意義，如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的鈾235離子，從容器A下方的小孔S1不斷飄入加速電場，其初速度可視為零，然后經(jīng)過小孔S2垂直于磁場方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，離子行進(jìn)半個(gè)圓周后離開磁場并被收集，離開磁場時(shí)離子束的等效電流為I，不考慮離子重力及離子間的相互作用。（1）求加速電場的電壓U（2）求出在離子被收集的過程中任意時(shí)間t內(nèi)收集到離子的質(zhì)量M（3）實(shí)際上加速電壓的大小會(huì)在UU范圍內(nèi)微小變化，若容器A中有電荷量相同

15、的鈾235和鈾238兩種離子，如前述情況它們經(jīng)電場加速后進(jìn)入磁場中會(huì)發(fā)生分離，為使這兩種離子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊，應(yīng)小于多少？（結(jié)果用百分?jǐn)?shù)表示，保留兩位有效數(shù)字）答案：解析：（1）鈾粒子在電場中加速到速度v，根據(jù)動(dòng)能定理有 進(jìn)入磁場后在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有 由以上兩式化簡得 （2）在時(shí)間t內(nèi)收集到的粒子個(gè)數(shù)為N，粒子總電荷量為Q，則 由式解得 （3）兩種粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊，即不要重合，由可得半徑為 由此可知質(zhì)量小的鈾235在電壓最大時(shí)的半徑存在最大值 質(zhì)量大的鈾238質(zhì)量在電壓最小時(shí)的半徑存在最小值所以兩種粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊的條件為

16、 化簡得 13.（2020上海卷）（13分）載流長直導(dǎo)線周圍磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BkI/r， 式中常量k0，I為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離。在水平長直導(dǎo)線MN正下方，矩形線圈abcd通以逆時(shí)針方向的恒定電流，被兩根輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如圖所示。開始時(shí)MN內(nèi)不通電流，此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0。當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T1，當(dāng)MN內(nèi)電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均大于T0。（1）分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向；（2）求MN分別通以強(qiáng)度為I1、I2的電流時(shí)，線框受到的安培力F1與F2大小之比；（3）當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂，在此瞬間線圈的

17、加速度大小為a，求I3。 答案：（1）I1方向向左，I2方向向右，（2）當(dāng)MN中通以電流I時(shí)，線圈所受安培力大小為FkIiL（），F(xiàn)1:F2I1:I2，（3）2T0G，2T1F1G，F(xiàn)3GG/ga，I1:I3F1:F3（T0T1）g /（ag）T0，I3（ag）T0I1/（T0T1）g，14.（2020江蘇卷）如圖所示，MN是磁感應(yīng)強(qiáng)度B勻強(qiáng)磁場的邊界，一質(zhì)量為m、電荷量為q粒子在紙面內(nèi)從O點(diǎn)射入磁場，若粒子速度為v0，最遠(yuǎn)可落在邊界上的A點(diǎn)，下列說法正確的有A若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè)，其速度一定小于v0B若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè)，其速度一定大于v0C若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能小于

18、D若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能大于【解析】當(dāng)粒子以速度垂直于MN進(jìn)入磁場時(shí)，最遠(yuǎn)，落在A點(diǎn)，若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè)，速度不一定小于，可能方向不垂直，落在A點(diǎn)的右側(cè)，速度一定大于，所以A錯(cuò)誤，B正確；若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè)處，則垂直MN進(jìn)入時(shí)，軌跡直徑為，即，已知,解得，不垂直MN進(jìn)時(shí)，所以C正確，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽Cylll-U1U2m +qU0U0o0+0-0oxz待測區(qū)域A15（2020江蘇卷）（16分）如圖所示，待測區(qū)域中存在勻強(qiáng)電場與勻強(qiáng)磁場，根據(jù)帶電粒子射入時(shí)的受力情況可推測其電場和磁場，圖中裝置由加速器和平移器組成，平移器由兩對(duì)水平放置、相距為l的相同平行金屬板構(gòu)成，

19、極板長度為l，問距為d，兩極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等，電場方向相反，質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子經(jīng)加速電壓U0加速后，水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為U1的平移器，最終從A點(diǎn)水平射入待測區(qū)域，不考慮粒子受到的重力。（1）求粒子射出平移器時(shí)的速度大小v1；（2）當(dāng)加速電壓變?yōu)?U0時(shí)，欲使粒子仍從A點(diǎn)射入待測區(qū)域，求此時(shí)的偏轉(zhuǎn)電壓U；（3）已知粒子以不同速度水平向右射入待測區(qū)域，剛進(jìn)入時(shí)的受力大小均為F，現(xiàn)取水平向右為x軸正方向，建立如圖所示的直角坐標(biāo)系oxyz，保持加速電壓U0不變，移動(dòng)裝置使粒子沿不同的坐標(biāo)軸方向射入待測區(qū)域，粒子剛射入時(shí)的受力大小如下表所示，請(qǐng)推測該區(qū)域中電場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及可能的方向射入方向y-yz-z受力大小【答案】（1）設(shè)粒子射出加速器的速度為， 動(dòng)能定理 由題意得，即（2）在第一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場中，設(shè)粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：加速度的大小 ，在離開時(shí)，豎直分速度 豎直位移 水平位移 粒子在兩偏轉(zhuǎn)電場間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)歷時(shí)間也為豎直位移由題意知，粒子豎直總位移，解得 則當(dāng)加速電壓為時(shí)，（3）由沿軸方向射入時(shí)的受力情況可知：B平行于軸，且 由沿軸方向射入時(shí)的受力情況可知：與平面平行。,則 且解得 設(shè)電場方向與軸方向夾角為,若B沿軸方向，由沿軸方向射入時(shí)的受力情況得解得，或即E與平