2015年高考物理试题分类解析(09)磁场(Word版).doc
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1、20152015 年高考物理真题分类汇编:磁场年高考物理真题分类汇编:磁场(2015(2015 新课标新课标 I-I-14) ). 两相邻的匀强磁场区域的磁感应强度大小不同,方向平行。一速度方 向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力) ,从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后, 粒子的 A. 轨道半径减小,角速度增大 B. 轨道半径减小,角速度减小 C. 轨道半径增大,角速度增大 D. 轨道半径增大,角速度减小 【答案答案】D 【考点考点】洛伦兹力的公式;带电粒子在匀强磁场中的运动 【解析解析】由于磁场方向与速度方向垂直,粒子只受洛伦兹力作用,带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力提供所需的向心力:q
2、vB=m ,得到轨道半径 r= ,由于洛伦兹力不做功,故2 带电粒子的线速度 v 不变,当粒子从较强到较弱磁场区域后,B 减少时,r 增大;由角速度= 可判断角速度减小,故选项 D 正确。 【2015 新课标 II-18】18. 指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针,下列说明正确的是A. 指南针可以仅具有一个磁极B. 指南针能够指向南北,说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转【答案】BC考点:安培定则【2015 新课标 II-19】19. 有两个匀强磁场区域 I 和 II,I 中的磁感应强度是 II 中的 k
3、 倍,两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与 I 中运动的电子相比,II 中的电子A. 运动轨迹的半径是 I 中的 k 倍来源:学科网B. 加速度的大小是 I 中的 k 倍C. 做圆周运动的周期是 I 中的 k 倍D. 做圆周运动的角速度是 I 中的 k 倍【答案】AC来源:学_科_网【解析】考点:带电粒子在磁场中的运动;圆周运动【2015 重庆重庆-1】. 题 1 图中曲线 a、b、c、d 为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹,气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。以下判断可能正确的是A.a、b 为粒子的经迹 B. a、b 为粒子的经迹 C. c、d 为粒子的经迹 D.
4、c、d 为粒子的经迹 【答案】D考点:本题考查放射线的性质、带电粒子在磁场中的运动。【2015 重庆重庆-7】.(15 分)音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.题 7 图是某音圈电机的原理示意图,它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为L,匝数为n,磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下,大小为B,区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外,右边始终在磁场内,前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从 P 流向,大小为I()求此时线圈所受安培力的大小和方向。()若此时线圈水平向右运动的速度大小为v,求安培力的功率【答案】 (1)FnBIL,方向
5、水平向右 ;(2)PnBILv考点:本题考查安培力、功率。【2015 重庆重庆-9】.(18 分)题 9 图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中MN和M N 是 间距为h的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔O和O,O N =ON=d ,P 为靶点,O P=kd(k为大于 1 的整数).极板间存在方向向上的匀强电场,两极板间电压为U.质量为m、带电量为q的正离子从O点由静止开始加速,经O进入磁场区域.当离子打到极板上O N 区域(含N点)或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在,离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.求:
6、(1)离子经过电场仅加速一次后能打到 P 点所需的磁感应强度大小;来源:Zxxk.Com(2)能使离子打到 P 点的磁感应强度的所有可能值;(3)打到 P 点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。【答案】 (1)2 2qUmBqkd (2)2 2nqUmBqkd,2(1,2,3,1)nk(3)22(23)= 2 2(1)kmkdt qum k磁,22(1)=kmthqU电来源:学科网 【解析】试题分析:(1)离子经电场加速,由动能定理:21 2qUmv,可得2qUvm磁场中做匀速圆周运动,2vqvBmr刚好打在 P 点,轨迹为半圆,由几何关系可知2kdr 联立解得2 2qUm
7、Bqkd(2)若磁感应强度较大,设离子经过一次加速后若速度较小,圆周运动半径较小,不能直接打在 P 点,而做圆周运动到达N右端,再匀速直线到下端磁场,将重新回到 O 点重新加速,直到打在 P 点。设共加速了 n 次,有:21 2nnqUmv2 n n nvqv Bmr且2nkdr 解得:2 2nqUmBqkd,要求离子第一次加速后不能打在板上,有12dr ,且2 11 2qUmv,2 1 1 1vqv Bmr解得:2nk故加速次数 n 为正整数最大取21nk即2 2nqUmBqkd2(1,2,3,1)nk(3)加速次数最多的离子速度最大,取21nk,离子在磁场中做 n-1 个完整的匀速圆周运动
8、和半个圆周打到 P 点。由匀速圆周运动22rmTvqB22(23)=(1)22 2(1)TkmkdtnT qum k 磁电场中一共加速 n 次,可等效成连续的匀加速直线运动.由运动学公式221(1)2khat电qUamh可得:22(1)=kmthqU电考点:本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动、牛顿第二定律、运动学公式。(2015 浙江浙江-25)使用回旋加速器的实验需要把离子束从加速器中引出,离子束引出的方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等。质量为 m,速度为 v 的离子在回旋加速器内旋转,旋转轨道时半径为 r 的圆,圆心在 O 点,轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度为B。为引出离子束,
9、使用磁屏蔽通道法设计引出器。引出器原理如图所示,一堆圆弧形金属板组成弧形引出通道,通道的圆心位于O点(O点图中未画出) 。引出离子时,令引出通道内磁场的磁感应强度降低,从而使离子从 P 点进入通道,沿通道中心线从 Q 点射出。已知 OQ 长度为 L。OQ 与 OP 的夹角为,(1)求离子的电荷量 q 并判断其正负(2)离子从 P 点进入,Q 点射出,通道内匀强磁场的磁感应强度应降为B,求B(3)换用静电偏转法引出离子束,维持通道内的原有磁感应强度 B 不变,在内外金属板间加直流电压,两板间产生径向电场,忽略边缘效应。为使离子仍从 P 点进入,Q 点射出,求通道内引出轨迹处电场强度 E 的方向和
10、大小【答案】 (1)mvqBr,正电荷(2)22(22 cos ) (2cos )mvrL q rLrR (3)222(22 cos ) (2cos )mvrLEBvq rLrR 【解析】试题分析:(1)离子做圆周运动2vBqvmr 解得mvqBr,正电荷 (2)如图所示O QR,OQL,O ORr引出轨迹为圆弧 2 vB qvmR 考点:回旋加速器,带电粒子在电磁场中的运动(2015 四川四川-7) 如图所示,S 处有一电子源,可向纸面内任意方向发射电子,平板 MN 垂直于纸面,在纸面内的长度 L9.1cm,中点 O 与 S 间的距离 d4.55cm,MN 与 SO 直线的夹角为 ,板所在平
11、面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度 B2.0104T,电子质量 m9.11031kg,电量 e1.61019C,不计电子重力。电子源发射速度 v1.6106m/s 的一个电子,该电子打在板上可能位置的区域的长度为 l,则A90时,l9.1cm B60时,l9.1cmC45时,l4.55cm D30时,l4.55cm【答案】AD【解析】试题分析:电子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动,根据洛伦兹力大小计算公式和向心力公式有:evBrvm2 ,解得电子圆周运动的轨道半径为:reBmv419631100 . 2106 . 1106 . 1101 . 9m4.55102m
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