2018高考物理試題分類解析：磁場

...wd......wd......wd...2018年高考物理試題分類解析：磁場全國1卷25.〔20分〕如圖，在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負方向的勻強電場，場強大小為E，在y<0的區(qū)域存在方向垂直于xOy平面向外的勻強磁場。一個氕核11H和一個氘核21H先后從y軸上y=h點以一樣的動能射出，速度方向沿x軸正方向。11H進入磁場時，速度方向與x軸正方向的夾角為60°，并從坐標原點O處第一次射出磁場。11H的質(zhì)量為m，電荷量為q不計重力。求〔1〕11H第一次進入磁場的位置到原點O的距離〔2〕磁場的磁感應(yīng)強度大小〔3〕12H第一次離開磁場的位置到原點O的距離【答案】25．〔1〕在電場中做類平拋運動，在磁場中做圓周運動，運動軌跡如以下列圖。設(shè)在電場中的加速度大小為a1，初速度大小為v1，它在電場中的運動時間為t1，第一次進入磁場的位置到原點O的距離為s1。由運動學(xué)公式有①②由題給條件，進入磁場時速度的方向與x軸正方向夾角。進入磁場時速度y分量的大小為③聯(lián)立以上各式得④〔2〕在電場中運動時，由牛頓第二定律有⑤設(shè)進入磁場時速度的大小為，由速度合成法那么有⑥設(shè)磁感應(yīng)強度大小為B，在磁場中運動的圓軌道半徑為R1，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有⑦由幾何關(guān)系得⑧聯(lián)立以上各式得⑨〔3〕設(shè)在電場中沿x軸正方向射出的速度大小為v2，在電場中的加速度大小為a2，由題給條件得⑩由牛頓第二定律有?設(shè)第一次射入磁場時的速度大小為，速度的方向與x軸正方向夾角為，入射點到原點的距離為s2，在電場中運動的時間為t2。由運動學(xué)公式有????聯(lián)立以上各式得?設(shè)在磁場中做圓周運動的半徑為R2，由⑦?式及粒子在勻強磁場中做圓周運動的半徑公式得?所以出射點在原點左側(cè)。設(shè)進入磁場的入射點到第一次離開磁場的出射點的距離為，由幾何關(guān)系有?聯(lián)立④⑧???式得，第一次離開磁場時得位置到原點O的距離為?全國2卷20．如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(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，它們相對于L2對稱。整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0，方向垂直于紙面向外。a、b兩點的磁感應(yīng)強度大小分別為和，方向也垂直于紙面向外。那么A．流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為B．流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為C．流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為D．流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為【解析】設(shè)流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為，流經(jīng)L2電流在a點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度大小為，a點的磁感應(yīng)強度大小為，根據(jù)磁感應(yīng)強度的疊加原理，考慮磁感應(yīng)強度的方向，有同理，b點的磁感應(yīng)強度大小為，有因為〔因距離相等〕，，解得,【答案】20．AC全國2卷25.〔20分〕一足夠長的條狀區(qū)域內(nèi)存在勻強電場和勻強磁場，其在平面內(nèi)的截面如以下列圖：中間是磁場區(qū)域，其邊界與y軸垂直，寬度為l，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向垂直于平面；磁場的上、下兩側(cè)為電場區(qū)域，寬度均為，電場強度的大小均為E，方向均沿x軸正方向；M、N為條形區(qū)域邊界上的兩點，它們的連線與y軸平行。一帶正電的粒子以某一速度從M點沿y軸正方向射入電場，經(jīng)過一段時間后恰好以從M點入射的速度從N點沿y軸正方向射出。不計重力?！?〕定性畫出該粒子在電磁場中運動的軌跡；〔2〕求該粒子從M點射入時速度的大??；〔3〕假設(shè)該粒子進入磁場時的速度方向恰好與x軸正方向的夾角為，求該粒子的比荷及其從M點運動到N點的時間?！窘獯稹?5．〔20分〕解：〔1〕粒子運動的軌跡如圖〔a〕所示?！擦Ｗ釉陔妶鲋械能壽E為拋物線，在磁場中為圓弧，上下對稱〕〔2〕粒子從電場下邊界入射后在電場中做類平拋運動。設(shè)粒子從M點射入時速度的大小為v0，在下側(cè)電場中運動的時間為t，加速度的大小為a；粒子進入磁場的速度大小為v，方向與電場方向的夾角為〔見圖〔b〕〕，速度沿電場方向的分量為v1，根據(jù)牛頓第二定律有qE=ma①式中q和m分別為粒子的電荷量和質(zhì)量，由運動學(xué)公式有v1=at②③④粒子在磁場中做勻速圓周運動，設(shè)其運動軌道半徑為R，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得⑤由幾何關(guān)系得⑥聯(lián)立①②③④⑤⑥式得⑦〔3〕由運動學(xué)公式和題給數(shù)據(jù)得⑧聯(lián)立①②③⑦⑧式得⑨設(shè)粒子由M點運動到N點所用的時間為，那么⑩式中T是粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期，?由③⑦⑨⑩?式得?全國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)水平向右運動，自M點垂直于磁場邊界射入勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁場左邊界豎直。甲種離子射入磁場的速度大小為v1，并在磁場邊界的N點射出；乙種離子在MN的中點射出；MN長為l。不計重力影響和離子間的相互作用。求：〔1〕磁場的磁感應(yīng)強度大?。弧?〕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，在磁場中做勻速圓周運動的半徑為R1，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，由動能定理有①由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有②由幾何關(guān)系知③由①②③式得④〔2〕設(shè)乙種離子所帶電荷量為q2、質(zhì)量為m2，射入磁場的速度為v2，在磁場中做勻速圓周運動的半徑為R2。同理有⑤⑥由題給條件有⑦由①②③⑤⑥⑦式得，甲、乙兩種離子的比荷之比為⑧北京卷18．某空間存在勻強磁場和勻強電場。一個帶電粒子(不計重力)以一定初速度射入該空間后，做勻速直線運動；假設(shè)僅撤除電場，那么該粒子做勻速圓周運動，以下因素與完成上述兩類運動無關(guān)的是A．磁場和電場的方向B．磁場和電場的強弱C．粒子的電性和電量D．粒子入射時的速度【解析】勻速直線運動，約去，無關(guān)，勻速圓周運動，電量只影響半徑大小，電性只影響轉(zhuǎn)動方向，不影響是否做圓周運動?！敬鸢浮?8．C天津卷11．如以下列圖，在水平線ab下方有一勻強電場，電場強度為E，方向豎直向下，ab的上方存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里，磁場中有一內(nèi)、外半徑分別為R、的半圓環(huán)形區(qū)域，外圓與ab的交點分別為M、N。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電粒子在電場中P點靜止釋放，由M進入磁場，從N射出，不計粒子重力?！?〕求粒子從P到M所用的時間t；〔2〕假設(shè)粒子從與P同一水平線上的Q點水平射出，同樣能由M進入磁場，從N射出，粒子從M到N的過程中，始終在環(huán)形區(qū)域中運動，且所用的時間最少，求粒子在Q時速度的大小。11.【解答】〔1〕設(shè)粒子在磁場中運動的速度大小為v，所受洛倫茲力提供向心力，有設(shè)粒子在電場中運動所受電場力為F，有F=qE②；設(shè)粒子在電場中運動的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有F=ma③；粒子在電場中做初速度為零的勻加速直線運動，有v=at④；聯(lián)立①②③④式得⑤；〔2〕粒子進入勻強磁場后做勻速圓周運動，其周期和速度、半徑無關(guān)，運動時間只由粒子所通過的圓弧所對的圓心角的大小決定，故當軌跡與內(nèi)圓相切時，所有的時間最短，設(shè)粒子在磁場中的軌跡半徑為，由幾何關(guān)系可知⑥設(shè)粒子進入磁場時速度方向與ab的夾角為θ，即圓弧所對圓心角的一半，由幾何關(guān)系可知⑦；粒子從Q射出后在電場中做類平拋運動，在電場方向上的分運動和從P釋放后的運動情況一樣，所以粒子進入磁場時沿豎直方向的速度同樣為v，在垂直于電場方向的分速度始終為，由運動的合成和分解可知⑧聯(lián)立①⑥⑦⑧式得⑨15．〔16分〕如以下列圖，真空中四個一樣的矩形勻強磁場區(qū)域，高為4d，寬為d，中間兩個磁場區(qū)域間隔為2d，中軸線與磁場區(qū)域兩側(cè)相交于O、O′點，各區(qū)域磁感應(yīng)強度大小相等．某粒子質(zhì)量為m、電荷量為+q，從O沿軸線射入磁場．當入射速度為v0時，粒子從O上方處射出磁場．取sin53°=0.8，cos53°=0.6．〔1〕求磁感應(yīng)強度大小B；〔2〕入射速度為5v0時，求粒子從O運動到O′的時間t；〔3〕入射速度仍為5v0，通過沿軸線OO′平移中間兩個磁場〔磁場不重疊〕，可使粒子從O運動到O′的時間增加Δt，求Δt的最大值．【答案】15．〔1〕粒子圓周運動的半徑由題意知，解得〔2〕設(shè)粒子在矩形磁場中的偏轉(zhuǎn)角為α，如以下列圖由d=rsinα，得sinα=，即α=53°在一個矩形磁場中的運動時間，解得直線運動的時間，解得那么〔3〕將中間兩磁場分別向中央移動距離x，如以下列圖粒子向上的偏移量y=2r〔1–cosα〕+xtanα由y≤2d，解得那么當xm=時，Δt有最大值粒子直線運動路程的最大值增加路程的最大值增加時間的最大值。有的可能以為當中間兩磁場分別向中央移動到靠近時，可使粒子從O運動到O′的時間增加Δt最大，錯誤了，因為此情況粒子飛出左磁場后打到第2個磁場的上邊緣了，要飛出磁場了，不能到達O’。如以以下列圖所示：。海南物理卷3.如圖，一絕緣光滑固定斜面處于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于斜面向上，通有電流的金屬細桿水平靜止在斜面上。假設(shè)電流變?yōu)椋鸥袘?yīng)強度大小變?yōu)?B，電流和磁場的方向均不變，那么金屬細桿將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，，后來，沿斜面向上，A正確?！敬鸢浮緼海南物理卷13.〔10分〕如圖，圓心為O、半徑為r的圓形區(qū)域外存在勻強磁場，磁場方向垂直于