《2019年高考物理专题9磁场.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理专题9磁场.pdf（7页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、1 2019 年高考物理专题 专题 9 磁场 1. （ 2017 全国卷）如图，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 纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别 为ma、mb、mc. 已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b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 abc mmm B bac mmm C acb mmmD cba mmm 答案： B 解析：由题意知，mag=qE，mbg=qE+Bqv，mcg+Bqv=qE，所以 bac mmm，故 B 正确， ACD 错误 . 2.（2017
2、 全国卷） 如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场 边界上的一点 . 大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同的方向射入磁 场. 若粒子射入速率为 1 v，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射 入速率为 2 v，相应的出射点分布在三分之一圆周上. 不计重力及带电粒子之间的相互作用. 则 21 :vv为 A3 : 2B2 :1C3 :1D3:2 答案： C 2 解析：本题考查带电粒子在磁场中的运动. 由于是相同的粒子，粒子进入磁场时的速度大小 相同，由 R v mqvB 2 可知， qB mv R，即粒子在磁场中做圆周运动的半径相同. 若
3、粒子运动 的速度大小为v1，如图所示，通过旋转圆可知，当粒子的磁场出射点A离P点最远时，则 AP=2R1； 同样，若粒子运动的速度大小为v2， 粒子的磁场出射点B离P点最远时， 则BP=2R2， 由几何关系可知， 2 1 R R，RRR 2 3 30cos 2 ，则， C项正确 . 3. （ 2017 江苏卷）如图所示，两个单匝线圈a、b的半径分别为r和 2r圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a线圈重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为 （A）1:1 （B）1:2 （C）1:4 （D ）4:1 答案： A 解析：本题考查考生对磁通量概念的理解. 由题图可知，穿过a、b两个线圈的磁通量均为 2 rB，
4、因此磁通量之比为1 1，A项正确 . 4.（2017 全国卷） 如图， 空间存在方向垂直于纸面（xOy平面） 向里的磁场 . 在x0 区域， 磁感应强度的大小为B0；x1）. 一质量为m、电 荷量为q（q0）的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场，此时开始计时， 当粒子的速度方向再次沿x轴正向时，求（不计重力） （1）粒子运动的时间； （2）粒子与O点间的距离 . 3 答案：（ 1） 0 1 (1) m qB （2） 0 0 21 (1) mv qB 解析：（ 1）在匀强磁场中，带电粒子做圆周运动. 设在x0 区域，圆周半径为R1；在x0 区域，圆周半径为R2. 由洛伦兹力公式及牛
5、顿定律得 2 0 00 1 mv qB v R 2 0 00 2 mv q B v R 粒子速度方向转过180时，所用时间t1为 1 1 0 R t v 粒子再转过180时，所用时间t2为 2 2 0 R t v 联立式得，所求时间为012 0 1 (1) m ttt qB （2）由几何关系及式得，所求距离为 0 12 0 21 2()(1) mv dRR qB 5. （ 2017 江苏卷）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U0 的加速电场，其初速度几乎为0，经过加速后，通过宽为L的狭缝MN沿着与磁场垂直的方 向进入磁感应强度为B的匀强磁场中， 最后打到照相底片上已知甲
6、、 乙两种离子的电荷量 均为 +q， 质量分别为2m和m， 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N点的最小距离x； （2）在答题卡的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( 0 UU ) 到( 0UU ) 之间变化，要使甲、乙两种离子 在底片上没有重叠，求狭缝宽度L满足的条件 4 答案：（ 1） 0 4mU xL Bq （2） 2 00 2 42 4 mUmUL d BqqB （3）00 2 2 ()2() m LUUUU Bq 解析： (1) 设甲种离
7、子在磁场中的运动半径为 1 r 电场加速 2 0 2 2 1 mvqU 且 1 2 2 r v mqvB 解得 q mU B r 0 1 2 根据几何关系Lrx 1 2 解得L q mU B x 0 4 （2）（见图）最窄处位于过两虚线交点的垂线上 22 11 () 2 L drr 解得 2 00 2 42 4 mUmUL d BqqB (3) 设乙种离子在磁场中的运动半径为r2 r1 的最小半径 q UUm B r )(2 0 min1 r2 的最大半径 q UUm B r )(21 0 max2 由题意知Lrr max2min1 22 即 L q UUm Bq UUm B )(22)(4
8、00 5 解得 )(2)(2 2 00 UUUU q m B L 6. （ 2017 天津卷）平面直角坐标系xOy中，第象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第 现象存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示. 一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0 沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2 倍. 粒子从坐标原点O离开电 场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等 . 不计 粒子重力，问： （1）粒子到达O点时速度的大小和方向； （2）电场强度和磁感应强度的大小之比. 答案：（ 1） 0 2vv，方向与 x轴方向的夹角为45角斜向上（2） 2 0 v B E
9、 解析： (1) 在电场中，粒子做类平抛运动，设Q点到x轴距离为L，到y轴距离为2L，粒子 的加速度为a，运动时间为t，有 tvL 0 2 2 2 1 atL 设粒子到达O点时沿y轴方向的分速度为 y v atvy 设粒子到达O点时速度方向与x轴正方向夹角为，有 0 tan v vy 联立式得=45 即粒子到达O点时速度方向与x轴正方向成 45角斜向上 . 设粒子到达O点时速度大小为v，由运动的合成有 22 0y vvv 联立式得 0 2vv （2）设电场强度为E，粒子电荷量为q，质量为m，粒子在电场中受到的电场力为F，粒子 在电场中运动的加速度： m qE a 6 设磁感应强度大小为B，粒子
10、做匀速圆周运动的半径为R，洛伦兹力提供向心力，有： R v mqvB 2 根据几何关系可知： LR2 整理可得： 2 0 v B E 7. （ 2017 浙江卷）如图所示, 在 xOy 平面内，有一电子源持续不断地沿x正方向每秒发射出 N 个速率均为 v的电子，形成宽为 2b，在 y 轴方向均匀分布且关于 x轴对称的电子流 . 电子 流沿x方向射入一个半径为R，中心位于原点O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直xOy 平 面向里，电子经过磁场偏转后均从P点射出，在磁场区域的正下方有一对平行于 x轴的金属 平行板 K和 A，其中 K板与 P 点的距离为d，中间开有宽度为 l 2 且关于 y 轴对称的
11、小孔.K 板接地， A与 K两板间加有正负、大小均可调的电压 AK U ，穿过 K板小孔到达A板的所有电子被收集且导出，从而形成电流. 已知 ldRb, 2 3 ，电子质量为m ，电荷量为 e，忽略电子间相互 作用 . （1）求磁感应强度B的大小； （2）求电子从P点射出时与负 y 轴方向的夹角 的范围； （3）当 0 AK U 时，每秒经过极板K上的小孔到达极板A的电子数； （4）画出电流 i 随 AK U 变化的关系曲线（在答题纸上的方格纸上）. 答案 : （1） eR mv B ，（ 2）60 o, （3） NNn82.0 3 6 （4） Nei82.0 max 7 解析 : 由题意可以
12、知道是磁聚焦问题，即 （1）轨到半径R=r eR mv B （2）右图以及几何关系可知，上端电子从P 点射出时与负y 轴最大夹角 m，由几何关 系 O m R b m60sin得 同理下端电子从p 点射出与负y 轴最大夹角也是60 度 范围是 oo 6060 （3） O d l 45tan得 RRy 2 2 sin 每秒进入两极板间的电子数为n 82.0 3 6 b y N n n=0.82N (4) 有动能定理得出遏止电压 2 2 1 mv e U c 与 负 y 轴成 45 度角的电子的运动轨迹刚好与A板相 切，其逆过程是类平抛运动，达到饱和电流所需 要的最小反向电压 2 4 1 mv e U 或者根据 （3）可 得饱和电流大小 Nei82.0 max .