磁场(2022高考物理)新高考版.pdf
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1、专 题 十 一 磁 场考 点 1磁场的描述及安培力的应用高考帮-揭秘热点考向1.2019全 国I,17,6分 如图,等边三角形线框由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、A与直流电源两端相接.已知导体棒受到的安培力大小为 则线框/助V受到的安培力的大小为()A.2 F B.1.5/C.0.5A D.02.2020浙江7月选考,9,3分 特高压直流输电是国家重点能源工程.如图所示,两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流人和12,I”,a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直,6点位于两根导线间的中点,a、c两点与6点距离相等,d点位于
2、方点正下方.不考虑地磁场的影 响,则()A.b点处的磁感应强度大小为0B.d点处的磁感应强度大小为0C.a点处的磁感应强度方向竖直向下D.c点处的磁感应强度方向竖直向下拓展变式1.2018全国II,20,6分,多选 如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L、中的电流方向b向左,上中的电流方向向上Z的正上方有a、8两点,它们相对于乙对称.整个系统处于匀强外磁场中,r-I1 1外磁场的磁感应强度大小为方向垂直于纸面向外.已知a、6两点的磁感应强度大小分别为3氏和2尻方向也垂直于纸面向外.则()7A.流经L的电流在6点产生的磁感应强度大小为12A1B.流经4的电流在a点产生的磁感应强度大小为12反
3、1C.流经人的电流在6点产生的磁感应强度大小为12AD.流经心的电流在a点产生的磁感应强度大小为北 为飞42.2017全 国1,19,6分,多选 如图所示,三根相互平行的固定长直导线人卜右和4两两等距,均通有电流/中电流方向与乙中的相同,与心中的相反.下列说法正确的是()吟.A.4所受磁场作用力的方向与乙、&所在平面垂直第1页 共17页B.上所受磁场作用力的方向与,、4所在平面垂直C.U.“和 A单位长度所受的磁场作用力大小之比为1 :1 :、D.匕、心和A单位长度所受的磁场作用力大小之比为、:、:13 .2 0 1 9 江苏,7,4分,多选 如图所示,在光滑的水平桌面上,a 和 6 是两条固
4、定的平行长直-导线,通过的电流强度相等.矩形线框位于两条导线的正中间,通有顺时针方向的电流,在 a、.。产生的磁场作用下静止,则 a、b 的电流方向可能是()b-A.均向左 B.均向右C.a 的向左,6的向右 D.a 的向右,6 的向左4 .如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心,且垂直于线圈平面,当线圈中通入如图方向的电流后,线圈的运动情况是()I$|N y-j-A.线圈向左运动B.线圈向右运动C.从上往下看顺时针转动D.从上往下看逆时针转动5.新角度一一与动量定理结合 多选 如图所示,水平桌面上固定两条光滑平行导轨,导轨左端连接电源,整个装置处于竖直向
5、下的匀强磁场中(图中未画出).现将两根质量相同 Jjni的导体棒M、“依次静置于导轨上的同一位置,接通电源,导体棒沿导轨运动后从桌面右侧 U U水平抛出,始终与地面平行,落地位置与导轨右端的水平距离分别为S I 和 不 计 电 源 和 导 轨 电 阻,导体棒与导轨垂直且接触良好,则接通电源使导体棒通电瞬间,两次相比()A.通过棒的电荷量之比为1:1B.安培力对棒的冲量之比为s;szC.安培力对棒做的功之比为0:S 22 2D.安培力对棒做的功之比为考点2带电粒子在匀强磁场中的运动高考帮-揭秘热点考向1.2 02 0全国H I,1 8,6 分 真空中有一匀强磁场,磁场边界为两个半径分别为a 和
6、3a 的同轴圆柱面,磁场的方向与圆柱轴线平行,其横截面如图所示.一速率为 的电子从圆心沿半径方向进入磁场.已知电子质量为/,电荷量为e,忽略重力.为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内,磁场的磁感应强度最小为()3m;A.五7mv3t wB.a,第 2页 共 1 7 页。到。的距离d;(2)甲两次经过P点的时间间隔A f,父(3)乙的比荷靛可能的最小值.拓展变式1.2 01 9全国I I,1 7,6 分 如图,边长为1的正方形a 6 c d 内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于“纸面(a b e d 所在平面)向外.a 人边中点有一电子发射源。,可向磁场内沿垂直于a.边的方向
7、发射电子已知电;子的比荷为k,则从a、d 两点射出的电子的速度大小分别为()1 Vs 1 5A/kBl,4 kBl B,kBi JkBl1 V s 1 sC.2kBl,4 kBl I).2kBl,i kBl2.2 02 0全 国 I ,1 8,6分 一匀强磁场的磁感应强度大小为6,方向垂直于纸面向外,其边界 如图中虚线示,a 0为半圆,a c、6 d 与直径泌共线,a c 间的距离等于半圆的半径.一束质量为j :m、电荷量为g(o X )的粒子,在纸面内从c 点垂直于a c 射入磁场,这些粒子具有各种速率.卜;;:::、.一 不计粒子之间的相互作用.在磁场中运动时间最长的粒子,其运动时间为 *
8、()7 T w 5 x fw 4 x rw 3 x irA 6 q B B 4 q B Q 3(JB p 2 q B3.2 01 9江苏,1 6,1 6 分 如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为8磁场中的水平绝缘薄板与磁场的左、右边界分别垂直相交于M A;M N=L,粒子打到板上时会被反弹(碰撞时间极短),反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反.质量为加、电荷量为p 的粒子速度一定,可以从左边界的不同位置水平射入磁场,在磁场中做圆周运动的半径为d,且d(1)求粒子在磁场中做圆周运动的半径7?以及c 点到z 轴的距离L-(2)求粒子打到记录板上位置的x 坐标;求粒子打到记录板上位置
9、的y 坐标(用R、d 表示);13 4(4)如图乙所示,在记录板上得到三个点$、S 2、S 3,若这三个点是质子引、氟核 I、氢核”I e 的位置,请写出这三个点分别对应哪个粒子(不考虑粒子间的相互作用,不要求写出推导过程).拓展变式1.2 0 18 天津,11,18 分 如图所示,在水平线数的下方有一匀强电场,电场强度为笈方向竖直向下,瑟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、迎 7?的半圆环形区域,外圆与a b的交点分别为收 N.一质量为以电荷量为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.不计粒子重力.X X XX X XX
10、 X X/求粒子从。到 所用的时间t-(2)若粒子从与尸同一水平线上的0 点水平射出,同样能由M进入磁场,从N射出.粒子从到/V 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0 时速度的的大小.第 5页 共 17 页2.如图所示,在y 0 区域存在着垂直x分平面向外的匀强磁场,在第四象限的空间中存在着平行于X。平面沿y 轴正方向的匀强电场.一质量为双电荷量为g 的带正电粒子从坐标原点以初速度的射入磁场,方向与“轴负方向成6 0 角斜向上,然后经过材点回到电场,并从y 轴负半轴的M点垂直y 轴射出电场.已知M点坐标为区0),粒子所受的重力不计,求:(1)匀强磁场的磁感应强度8的大小
11、;匀强电场的电场强度 的大小.3.2 0 17 江苏,15,16 分 一台质谱仪的工作原理如图所示.大量的甲、乙两种离子飘入电压为“的加速电场,其初速度几乎为0,经加速后,通过宽为L的狭缝,柄沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为6的匀强磁场中,最后打到照相底片上.已知甲、乙两种离子的电荷量均为,质量分别为2 R 和网图中虚线为经过狭缝左、右边界M N的甲种离子的运动轨迹.不考虑离子间的相互作用.(1)求甲种离子打在底片上的位置到“点的最小距离X;(2)在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域,并求该区域最窄处的宽度d;(3)若考虑加速电压有波动,在(4-功到(4+A之间变化,要使甲、乙两种离子
12、在底片上没有重叠,求狭缝宽度L满足的条件.X-X-X4.2 0 17 全 国 I ,16,6分 如图所示,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与X纸面平行),左XX磁场方向垂直于纸面向里.三个带正电的微粒a、6、c电荷量相等,质量分别为血八加、卬,.已知在XX右XXXXXXX该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,6 在纸面内向右做匀速直线运动,c 在纸面内向左做匀速直线运动.下列选项正确的是A.偏淅)取:C.ni e manib)B.D.队 叫 叫5.四川高考 在如图所示的竖直平面内,水平轨道切和倾斜轨道组与半径尸4 4 m的光滑圆弧轨道分别相切于。点和 C 点,。/与水平面的夹
13、角0=3 7 .过 C 点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度庐1.2 5 T;过点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场,电场方向水平向右,电场强度斤I X 10,N/C.小物体A质 量 2 X 10 3 k g、电荷量T+8X 10*C,受到水平向右的推力2 9.9 8X 10 3 N的作用,沿切向右做匀速直线运动,到达点后撤去推力.当A到达倾斜轨道底端G点时,不带电的小物体月在67 7 顶端静止释放,经过时间Z=0.1第 6 页 共 17 页s 与 K相遇.A和 8 与轨道C D、67/间的动摩擦因数均为=0.5,取 炉 10 m/s2,s in 3 7
14、 =0.6,c o s 3 7 =0.8,物体电荷量保持不变,不计空气阻力.求:(1)小物体外在水平轨道上运动速度/的大小;(2)倾 斜 轨 道 的 长 度 s.6.2 0 18浙江下半年选考,10,3 分 磁流体发电的原理如图所示.将一束速度为r 的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为6的匀强磁场中,在间距为d、宽为a、长 为 6 两平行金属板间便产生电压.如果把上、下板和电阻夕连接上,上、下板就是一个直流电源的两极.若稳定时等离子体在两板间均匀分布,电阻率为。,忽略边缘效应.下列判断正确的是()BdvabA.上板为正极,电流QR*3计8B.上板为负极,电流片 记 标Bdvabc.下板为正
15、极,电流上R a RSvad2D.下板为负极,电流I=Ra,i+pb7.如图所示,真空中存在着多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场,宽度均为d电场强度为方向水平向左;垂直纸面向里的磁场的磁感应强度为尻垂直纸面向外的磁场的磁感应强度为氏.电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直.一个质量为以 电荷量为q的带正电粒子在第1 层磁场左侧边界以初速度外射入,方向与边界夹角为0,设粒子始终在电场、磁场中运动,除名、氏、以外其他的物理量已知,不计粒子的重力.(c os 5 3 =0.6,s i n 5 3 =0.8)(1)若 6=5 3 且 要 求 粒 子 不 穿 出 电 场,则 至少多大?(2)若七已知,求
16、粒子从第 层磁场右侧边界穿出时速度的大小;(3)若 8、6 均已知,且粒子从第层磁场右侧边界穿出时速度方向恰好与原方向平行,求民的值.XXXXXIXXXXXXEDX&0mXXXXlxXXXX第 7页 共 1 7 页答 案专 题 十 一 磁 场考 点 1 磁场的描述及安培力的应用回 高考帮工揭秘热点考向1.B设三角形边长为/,通过导体棒拗 的电流大小为/,则根据并联电路的规律可知通过导体棒屹和/的电流大小为2,如图所示,依题意有六B1I,则导体棒M L和 L V 所受安培力的合力为F BI I F,方 向“与尸的方向相同,所以线框入眦受到的安培力大小为L 5 A 选项B正确.2.C由于4、力不相
17、等,而两长直导线到氏d 的距离相等,所以两长直导线各自在这两点产生的磁场的磁感应强度大小不等,虽方向相反但矢量和不为零,故A、B错误;根据安培定则可知,两电流在a 点产生的磁场的磁感应强度的方向均竖直向下,在c 点产生的磁场的磁感应强度的方向均竖直向上,C正确,D 错误.园 拓 展变式1.AC根据右手螺旋定则可知直导线中的电流在a、6 两点产生的磁场方向垂直纸面向里,大小相等;同理,直导线中的电流,在a 点产生的磁场方向垂直纸面向里,在6 点产生的磁场方向垂直纸面向外,但两点的磁场大小相等.依%7 1据 矢 量 叠 加 原 理,可 得3,3a+BB、=2,联立各式可解得B1a 氏,氏=1 2
18、反.故A、C 两项正确,B、D 两项错误.2.BC 由对称性可知,每条通电导线在其余两导线所在处产生的磁场的磁感应强度大小相等,设为B如图所示,由几何关系可得心所在磁场的磁感应强度笈=2%o s 6 0 =B,方向与乙、4所在平面垂直,再由左手定则知A所受的磁场作用力的方向与心、A所在平面平行,A上单位长度所受安培力的大小为内=8/同理可判定及所受的磁场作用力的方向与L、心所在平面垂直,单位长度所受安培力大小为 4=、勺;2 上单位长度所受安培力大小为4=8/,即 E:K:A=l:l:e,故 A、D 错误,B、C 正确.3.C D若 a、6的电流方向均向左,根据安培定则和磁场的叠加可知,a 直
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