2019-2020年高考物理一轮复习第十四单元磁场磁场及带电粒子在磁场中的运动真题与模拟单元重组卷新人教版.doc

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1、2019-2020年高考物理一轮复习第十四单元磁场磁场及带电粒子在磁场中的运动真题与模拟单元重组卷新人教版一、选择题(本题共12小题,共48分。在每小题给出的四个选项中,第18小题只有一个选项正确,第912小题有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分)1xx北京高考中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。”进一步研究表明,地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料,下列说法不正确的是()A地理南、北极与地磁场的南、北极不重合B地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近C地球表面任意位置的地磁场方向

2、都与地面平行D地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用答案C解析由梦溪笔谈中的记载和题中磁感线分布示意图可知,地球内部也存在磁场,地磁南极在地理北极附近,地理南、北极与地磁场的南、北极不重合,在两极附近地球表面的地磁场方向不与地面平行,故C错误,A、B正确;射向地球赤道的带电宇宙射线粒子与地磁场的磁感线不平行,故受洛伦兹力的作用,故D正确。2. xx沧州检测如图所示,两平行光滑金属导轨PQ、MN间距为L,与电动势为E、内阻为r的电源相连,重力为G、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路,回路平面与水平面成角,回路其余电阻不计。现在加上匀强磁场使ab棒保持静止,设回路中电流为I,

3、则所加磁场的磁感应强度()A大小可能为B最小为C若磁场竖直向下,磁感应强度大小为D若磁场水平向右,磁感应强度大小为答案D解析当金属棒ab受到沿斜面向上的安培力来平衡重力分力Gsin时,所加磁场的磁感应强度最小为,故A、B均错误;若磁场竖直向下,金属棒受到的安培力水平向右,根据受力平衡有GsinBILcos,磁感应强度B,故C错误;若磁场水平向右,金属棒受到的安培力竖直向上,用以平衡重力,有GBIL,此时的磁感应强度B,故D正确。3xx全国卷一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度顺时针转动。在该截面

4、内,一带电粒子从小孔M射入筒内,射入时的运动方向与MN成30角。当筒转过90时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为()A. B. C. D.答案A解析由题可知,粒子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示,由几何关系可知,粒子在磁场中做圆周运动的圆弧所对的圆心角为30,因此粒子在磁场中运动的时间为t,粒子在磁场中运动的时间与筒转过90所用的时间相等,即,求得,故A正确。4xx广东七校二次联考真空中两根金属导线平行放置,其中一根导线中通有恒定电流。在导线所确定的平面内,一电子从P点运动的轨迹的一部分如图中的曲线PQ所示,则一定是()Aab导线中通有从a

5、到b方向的电流Bab导线中通有从b到a方向的电流Ccd导线中通有从c到d方向的电流Dcd导线中通有从d到c方向的电流答案C解析通过观察电子的运动轨迹,靠近导线的cd处,电子的偏转程度大,说明靠近cd处偏转半径较小;在磁场中运动的电子所受洛伦兹力永远不做功,故电子速率不变,由带电粒子在磁场中运动的半径公式R知,偏转半径小说明cd处磁感应强度较大,所以cd导线中通有电流;根据曲线运动的特点,合外力指向弧内,即洛伦兹力指向左侧,根据左手定则可知cd左侧区域磁场方向垂直纸面向里,再由安培定则可知,电流的方向从c到d,故C项正确。5xx辽宁模拟如图甲所示,a、b两平行直导线中通有相同的电流,当两通电导线

6、垂直圆平面放置于圆周上,且两导线与圆心连线的夹角为60时,圆心处的磁感应强度大小为B。如图乙所示,c导线中通有与a、b导线完全相同的电流,a、b、c垂直圆平面放置在圆周上,且a、b两导线与圆心连线的夹角为120,b、c两导线与圆心连线的夹角为30,则此时圆心处的磁感应强度大小为()A.B BB C0 D.B答案A解析当a、b两导线与圆心连线的夹角为60时,它们在圆心处的磁感应强度如图1所示,设BaBbB1,则有BB1。当a、b两导线与圆心连线夹角为120时,如图2所示,它们在圆心处的磁感应强度矢量和为BB1,再与c导线在圆心处产生的磁场叠加后磁感应强度矢量和为B1,因此圆心处的磁感应强度大小为

7、B,故A正确。6xx四川高考如图所示,正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域,当速度大小为vb时,从b点离开磁场,在磁场中运动的时间为tb;当速度大小为vc时,从c点离开磁场,在磁场中运动的时间为tc。不计粒子重力,则()Avbvc12,tbtc21Bvbvc21,tbtc12Cvbvc21,tbtc21Dvbvc12,tbtc12答案A解析设正六边形的边长为L,一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域,当速度大小为vb时,从b点离开磁场,由几何关系可知,粒子在磁场中做圆周运动的半径rbL,粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对应的圆心角为12

8、0,由洛伦兹力提供向心力Bqvb,得L,且T,得tb;当速度大小为vc时,从c点离开磁场,由几何关系可知,粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对应的圆心角260,粒子在磁场中做圆周运动的半径rcL2L,同理有2L,tc,解得vbvc12,tbtc21,故A正确。7xx襄阳调研如图所示,在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场,MN是一竖直放置的足够长的感光板。从圆形磁场最高点P以不同的速度v垂直磁场射入大量带正电的粒子,且粒子所带电荷量为q、质量为m。不考虑粒子间的相互作用力和粒子的重力,关于这些粒子的运动以下说法正确的是()A只要对着圆心入射,出射后均可垂直打在MN上B即使是对着圆心入射

9、的粒子,其出射方向的反向延长线也不一定过圆心C只要速度满足v,沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上D对着圆心入射的粒子,速度越大在磁场中通过的弧长越长,时间也越长答案C解析粒子的速度不同,在磁场中做圆周运动的半径不同,从圆形磁场中出来后不一定垂直打在MN板上,故A错误;沿圆心进入圆形磁场的粒子,离开磁场时速度的反向延长线一定过圆心,故B错误;若粒子的速度为v,粒子在磁场中做圆周运动的半径为rR,粒子离开磁场时速度沿水平方向,垂直打在MN板上,故C正确;速度越大的粒子在磁场中的运动轨迹对应的圆心角越小,因而运动时间越短,故D错误。8xx全国卷平面OM和平面ON之间的夹角为30,其横截面(

10、纸面)如图所示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m,电荷量为q(q0)。粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM成30角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为()A. B. C. D.答案D解析如图所示为粒子在匀强磁场中的运动轨迹示意图,设出射点为P,粒子运动轨迹与ON的交点为Q,粒子入射方向与OM成30角,则射出磁场时速度方向与MO成30角,由几何关系可知,PQON,故出射点到O点的距离为轨迹圆直径的2倍,即4R,又粒子在匀强

11、磁场中运动的轨迹半径R,故D正确。9xx河北质检如图所示,在平面直角坐标系的第一象限分布着非匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,沿y轴方向磁场分布是不变的,沿x轴方向磁感应强度与x满足关系Bkx,其中k是一恒定的正数,由粗细均匀的同种规格导线制成的正方形线框ADCB边长为a,A处有一极小开口AE,整个线框放在磁场中,且AD边与y轴平行,AD边与y轴距离为a,线框AE两点与一电源相连,稳定时流入线框的电流为I,关于线框受到的安培力情况,下列说法正确的是()A整个线框受到的合力方向与BD连线垂直B整个线框沿y轴方向所受合力为0C整个线框在x轴方向所受合力为ka2I,沿x轴正向D整个线框在x轴方向所受合

12、力为ka2I,沿x轴正向答案BC解析由于沿y轴方向磁场分布是不变的,故而整个线框沿y轴方向所受合力为0,故B正确;沿x轴方向磁感应强度与x满足关系Bkx,AD边受到的向左的安培力小于BC边受到的向右的安培力,故而整个线框受到的合力方向沿x轴正向,故A错误;整个线框在x轴方向所受合力为k(aa)Ia(ka)Iaka2I,故C正确,D错误。10. xx安阳质检如图所示,在以R0为半径、O为圆心的圆形区域内存在磁场,直径MN左侧区域存在一方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B1的匀强磁场;MN右侧区域存在一方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B2的匀强磁场。现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不

13、计重力)从P点沿垂直于MN的方向射入磁场,通过磁场区域后从Q点离开磁场,离开磁场时粒子的运动方向仍垂直于MN。已知OP与MN的夹角为1,OQ与MN的夹角为2,粒子在MN左侧区域磁场中的运动时间为t1,粒子在MN右侧区域磁场中的运动时间为t2,则()A. B.C. D.答案AD解析设粒子的速度为v,它在MN左侧磁场中的运动轨迹为圆弧PS,圆弧对应的圆心为O1,半径为R1,如图所示,则qvB1,且O1P平行于MN;粒子进入MN右侧磁场中的运动轨迹为圆弧SQ,圆弧对应的圆心为O2,半径为R2,如图所示,则qvB2,且O2Q平行于MN,连接O1S、SO2,则O1SO2为一直线,设PO1SQO2S,由几

14、何关系可得OPOQR0,O1SR1,SO2R2,R1sinR0sin1,R2sinR0sin2,联立解得,故A正确,B错误;粒子在MN左侧区域磁场中的运动时间为t1T1,粒子在MN右侧区域磁场中的运动时间为t2T2,故D正确,C错误。11xx潍坊统考如图所示,两根通电直导线用四根长度相等的绝缘细线悬挂于O、O两点,已知O、O连线水平,导线静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为,保持导线中的电流大小和方向不变,在导线所在空间加上匀强磁场后,绝缘细线与竖直方向的夹角均变小,则所加磁场的方向可能沿()Az轴正向 Bz轴负向Cy轴正向 Dy轴负向答案AB解析由于导线静止时绝缘细线与竖直方向的夹角相等,则两

15、根导线质量相等,通入的电流方向相反。若所加磁场方向沿z轴正向,由左手定则可知,两根导线可能分别受到指向中间的安培力,夹角变小,故A正确;若所加磁场方向沿z轴负向,同理夹角可能变小,故B正确;若所加磁场方向沿y轴正向,两根导线分别受到沿z轴正向和沿z轴负向的安培力,受到沿z轴正向安培力的导线的绝缘细线与竖直方向的夹角变大,受到沿z轴负向安培力的导线的绝缘细线与竖直方向的夹角变小,故C错误;若所加磁场方向沿y轴负向,同理可知D错误。12xx河北定州模拟如图甲,一带电物块无初速度地放上皮带轮底端,皮带轮以恒定大小的速率沿顺时针传动,该装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中,物块由皮带轮底端E运动至顶端F的过程中,其vt图象如图乙所示,物块全程运动的时间为4.5 s,关于带电物块及运动过程的说法正确的

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