高考物理試題分類解析磁場(chǎng)

1、2018年高考物理試題分類解析：磁場(chǎng)全國(guó)1卷25.（20分）如圖，在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為e，在y<0的區(qū)域存在方向垂直于xoy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一個(gè)氕核11h和一個(gè)氘核21h先后從y軸上y=h點(diǎn)以相同的動(dòng)能射出，速度方向沿x軸正方向。已知11h進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度方向與x軸正方向的夾角為60°，并從坐標(biāo)原點(diǎn)o處第一次射出磁場(chǎng)。11h的質(zhì)量為m，電荷量為q不計(jì)重力。求（1）11h第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)o的距離（2）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?）12h第一次離開(kāi)磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)o的距離【答案】25（1）在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，

2、運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。設(shè)在電場(chǎng)中的加速度大小為a1，初速度大小為v1，它在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)o的距離為s1。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 由題給條件，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的方向與x軸正方向夾角。進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度y分量的大小為聯(lián)立以上各式得（2）在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律有設(shè)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小為，由速度合成法則有設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓軌道半徑為r1，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有由幾何關(guān)系得聯(lián)立以上各式得（3）設(shè)在電場(chǎng)中沿x軸正方向射出的速度大小為v2，在電場(chǎng)中的加速度大小為a2，由題給條件得由牛頓第二定律有設(shè)第一次射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為，速度的方向與x軸正方向夾角為

3、，入射點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為s2，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 聯(lián)立以上各式得設(shè)在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r2，由式及粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式得所以出射點(diǎn)在原點(diǎn)左側(cè)。設(shè)進(jìn)入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)到第一次離開(kāi)磁場(chǎng)的出射點(diǎn)的距離為，由幾何關(guān)系有聯(lián)立式得，第一次離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)得位置到原點(diǎn)o的距離為全國(guó)2卷20如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線l1、l2，l1中的電流方向向左，l2中的電流方向向上；l1的正上方有a、b兩點(diǎn)，它們相對(duì)于l2對(duì)稱。整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中，外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0，方向垂直于紙面向外。已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為和，方向也垂直于紙面向外。則a流經(jīng)l1

4、的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b流經(jīng)l1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為c流經(jīng)l2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為d流經(jīng)l2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為【解析】設(shè)流經(jīng)l1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，流經(jīng)l2電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，已知a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加原理，考慮磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，有同理，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，有因?yàn)椋ㄒ蚓嚯x相等），解得,【答案】20ac全國(guó)2卷25.（20分）一足夠長(zhǎng)的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其在平面內(nèi)的截面如圖所示：中間是磁場(chǎng)區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為l，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b，方向垂直于平面；磁場(chǎng)的上、

5、下兩側(cè)為電場(chǎng)區(qū)域，寬度均為，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小均為e，方向均沿x軸正方向；m、n為條形區(qū)域邊界上的兩點(diǎn)，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從m點(diǎn)沿y軸正方向射入電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后恰好以從m點(diǎn)入射的速度從n點(diǎn)沿y軸正方向射出。不計(jì)重力。（1）定性畫(huà)出該粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡；（2）求該粒子從m點(diǎn)射入時(shí)速度的大??；（3）若該粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為，求該粒子的比荷及其從m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到n點(diǎn)的時(shí)間?！窘獯稹?5（20分）解：（1）粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖（a）所示。（粒子在電場(chǎng)中的軌跡為拋物線，在磁場(chǎng)中為圓弧，上下對(duì)稱）（2）粒子從電場(chǎng)下邊界入射后在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)粒子

6、從m點(diǎn)射入時(shí)速度的大小為v0，在下側(cè)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，加速度的大小為a；粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度大小為v，方向與電場(chǎng)方向的夾角為（見(jiàn)圖（b），速度沿電場(chǎng)方向的分量為v1，根據(jù)牛頓第二定律有qe=ma 式中q和m分別為粒子的電荷量和質(zhì)量，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v1=at 粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其運(yùn)動(dòng)軌道半徑為r，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得 由幾何關(guān)系得 聯(lián)立式得 （3）由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和題給數(shù)據(jù)得 聯(lián)立式得 設(shè)粒子由m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到n點(diǎn)所用的時(shí)間為，則 式中t是粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期， 由式得 全國(guó)3卷24(12分)如圖，從離子源產(chǎn)生的甲、乙兩種離子，由靜止經(jīng)加速電壓u加速后在紙面內(nèi)水平向右運(yùn)

7、動(dòng)，自m點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁場(chǎng)左邊界豎直。已知甲種離子射入磁場(chǎng)的速度大小為v1，并在磁場(chǎng)邊界的n點(diǎn)射出；乙種離子在mn的中點(diǎn)射出；mn長(zhǎng)為l。不計(jì)重力影響和離子間的相互作用。求：（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；（2）甲、乙兩種離子的比荷之比?！敬鸢浮?4（1）設(shè)甲種離子所帶電荷量為q1、質(zhì)量為m1，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r1，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，由動(dòng)能定理有由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有由幾何關(guān)系知 由式得（2）設(shè)乙種離子所帶電荷量為q2、質(zhì)量為m2，射入磁場(chǎng)的速度為v2，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r2。同理有由題給條件有由式得，甲、乙兩種離子

8、的比荷之比為北京卷18某空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)以一定初速度射入該空間后，做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若僅撤除電場(chǎng)，則該粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列因素與完成上述兩類運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的是a磁場(chǎng)和電場(chǎng)的方向b磁場(chǎng)和電場(chǎng)的強(qiáng)弱c粒子的電性和電量d粒子入射時(shí)的速度【解析】勻速直線運(yùn)動(dòng)，約去，無(wú)關(guān)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電量只影響半徑大小，電性只影響轉(zhuǎn)動(dòng)方向，不影響是否做圓周運(yùn)動(dòng)?！敬鸢浮?8c天津卷11如圖所示，在水平線ab下方有一勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為e，方向豎直向下，ab的上方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向垂直紙面向里，磁場(chǎng)中有一內(nèi)、外半徑分別為r、的半圓環(huán)形區(qū)域，外圓與ab的交點(diǎn)分別為m、n。一

9、質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子在電場(chǎng)中p點(diǎn)靜止釋放，由m進(jìn)入磁場(chǎng)，從n射出，不計(jì)粒子重力。（1）求粒子從p到m所用的時(shí)間t；（2）若粒子從與p同一水平線上的q點(diǎn)水平射出，同樣能由m進(jìn)入磁場(chǎng)，從n射出，粒子從m到n的過(guò)程中，始終在環(huán)形區(qū)域中運(yùn)動(dòng)，且所用的時(shí)間最少，求粒子在q時(shí)速度的大小。11.【解答】（1）設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度大小為v，所受洛倫茲力提供向心力，有設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受電場(chǎng)力為f，有f=qe；設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有f=ma；粒子在電場(chǎng)中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有v=at；聯(lián)立式得；（2）粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期和速度、半徑無(wú)關(guān)

10、，運(yùn)動(dòng)時(shí)間只由粒子所通過(guò)的圓弧所對(duì)的圓心角的大小決定，故當(dāng)軌跡與內(nèi)圓相切時(shí)，所有的時(shí)間最短，設(shè)粒子在磁場(chǎng)中的軌跡半徑為，由幾何關(guān)系可知設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與ab的夾角為，即圓弧所對(duì)圓心角的一半，由幾何關(guān)系可知；粒子從q射出后在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)方向上的分運(yùn)動(dòng)和從p釋放后的運(yùn)動(dòng)情況相同，所以粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)沿豎直方向的速度同樣為v，在垂直于電場(chǎng)方向的分速度始終為，由運(yùn)動(dòng)的合成和分解可知聯(lián)立式得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

11、o沿軸線射入磁場(chǎng)當(dāng)入射速度為v0時(shí)，粒子從o上方處射出磁場(chǎng)取sin53°=0.8，cos53°=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【答案】15（1）粒子圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 由題意知，解得（2）設(shè)粒子在矩形磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角為，如圖所示由d=rsin，得sin=，即=53°在一個(gè)矩形磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，解得直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，解得 則（3）將中間兩磁場(chǎng)分別向中央移動(dòng)距離x，如圖所示粒子向上的偏移量y=2r（1co

12、s）+xtan由y2d，解得則當(dāng)xm=時(shí)，t有最大值粒子直線運(yùn)動(dòng)路程的最大值增加路程的最大值增加時(shí)間的最大值。有的可能以為當(dāng)中間兩磁場(chǎng)分別向中央移動(dòng)到靠近時(shí)，可使粒子從o運(yùn)動(dòng)到o的時(shí)間增加t最大，錯(cuò)誤了，因?yàn)榇饲闆r粒子飛出左磁場(chǎng)后打到第2個(gè)磁場(chǎng)的上邊緣了，要飛出磁場(chǎng)了，不能到達(dá)o。如下圖所示：。海南物理卷3.如圖，一絕緣光滑固定斜面處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向垂直于斜面向上，通有電流的金屬細(xì)桿水平靜止在斜面上。若電流變?yōu)椋鸥袘?yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)?b，電流和磁場(chǎng)的方向均不變，則金屬細(xì)桿將a.沿斜面加速上滑 b.沿斜面加速下滑c.沿斜面勻速上滑 d.仍靜止在斜面上3.【解析】原來(lái)，后來(lái)，沿斜面向上，a正確?！敬鸢浮縜海南物理卷13. （10分）如圖，圓心為o、半徑為r的圓形區(qū)域外存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b。p是圓外