2020年高考物理专题卷：专题08（磁场）

2020年高考物理专题卷：专题08（磁场）

‎ ‎ ‎2020年高考物理专题八 考试范围：磁场 一、 选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）‎ ‎1．电子作近核运动的时候，产生了垂直于相对运动方向的磁场。如下图所示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点（图中白点）为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度大小的变化最有可能为 ‎ ‎（ ）‎ ‎2．如右图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子，恰好从e点射出，则 ‎ ‎（ ）‎ A．如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出 B．如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从f点射出 C．如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，也将从d点射出 D．只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从f点射出所用时间最短 ‎3．“速度选择器”是一个借助带电粒子在电磁场中偏转的原理，挑选出具有所需速度的粒子的装置。右图是某粒子速度选择器的原理示意图，在一半径为R=10cm的圆柱形桶内有B=10-4T的匀强磁场，方向平行于轴线。在圆柱形桶的某直径两端开有小孔，作为入射孔和出射孔，离子束以不同角度入射，先后有不同速度的离子束射出，现有一离子源发射的比荷为2×1011C/kg的阳离子，且粒子束中速度分布连续，当θ=45°时，出射粒子的速度v的大小是 ‎ ‎（ ）‎ A． ‎×106m/s B．2×106 m/s C．2×108 m/s D．4×106 m/s ‎4．如右图所示，竖直光滑的墙面上有一闭合导线框a，在导线框a的下方有一面积比导线框a稍小的磁场区域b。导线框a从图示位置自由下落，在其整个下落过程中，下列说法正确的是 ‎ ‎（ ）‎ A．导线框做自由落体运动 B．导线框通过磁场区域后做曲线运动 C．导线框通过磁场区域时机械能会减少 D．导线框在穿过磁场区域时，上下两个导线受到的安培力方向都向上 ‎5．2010年，上海成功举办盛大的世界博览会。回眸一下历届世博会，很多科技成果从世博会上走向世界。例如：1873年奥地利维也纳世博会上，线路意外搭错造就“偶然发明”，导致发电机变成了电动机。如右图所示，是著名的电磁旋转实验，这一装置实际上就是最早的电动机。图中A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁。图中黑色部分表示汞（磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中），下部接在电源上。请你判断这时自上向下看，A和C转动方向为 ‎ ‎（ ）‎ A．可动磁铁A转动方向为逆时针 - 5 -‎ B．A和C转动方向均为逆时针 C．可动导线C转动方向为顺时针 D．A和C转动方向均为顺时针 ‎6．如右图，匀强磁场中有一个带电量为q的离子自a点沿箭头方向运动。当它运动到b点时，突然吸收了附近的若干个电子，接着沿另一圆轨道运动到与a、b在一条直线上的c点。已知，电子电量为e，电子质量不计。由此可知，离子吸收的电子个数为 ‎ ‎（ ）‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎7．2011年“3·15”到来之际，平板电视终于纳入“三包”当中，显示屏等关键零部件包修3年。如右图所示，电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面。不加磁场时，电子束将通过磁场中心O点而打到屏幕上的中心M，加磁场后电子束偏转到P点外侧。现要使电子束偏转回到P点，可行的办法是 ‎ ‎（ ）‎ A．增大加速电压 B．增加偏转磁场的磁感应强度 C．将圆形磁场区域向屏幕靠近些 D．将圆形磁场的半径增大些 ‎8．如右图所示，带有正电荷的A粒子和B粒子同时以同样大小的速度从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的O点分别以30°和60°（与边界的交角）射入磁场，又恰好不从另一边界飞出，则下列说法中正确的是 ‎ ‎（ ）‎ A．A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是 B．A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是 C．A、B两粒子的之比是 D．A、B两粒子的之比是 ‎9．如右图所示，距水平地面高度为3h处有一竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，从距地面4h高处的A点以初速度v0水平抛出一带电小球（可视作质点），带电小球电量为q，质量为m，若q、m、h、B满足关系式，则小球落点与抛出点A的水平位移S是 ‎ ‎（ ）‎ A． ‎ B．‎ C． D．‎ ‎10．如右图所示，一束粒子（不计重力，初速度可忽略）缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域I，再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ，其中磁场的方向如图所示，收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上。则 ‎ ‎（ ）‎ A． 该装置可筛选出具有特定质量的粒子 - 5 -‎ B．该装置可筛选出具有特定电量的粒子 C．该装置可筛选出具有特定速度的粒子 D．该装置可筛选出具有特定动能的粒子 二、非选择题（本题共6小题，共60分，解答应写出必要的文字说明，方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎11．（6分）中国电磁炮研制方面与欧美西方国家在同一起跑线上，限于技术和人才原因中国电磁炮研制会稍比西方国家慢几年，但在某些技术上将会比美国电磁炮更精进。电磁炮是利用磁场对电流的作用力把电能转化为机械能，使炮弹发射出去的。如下图所示，把两根长为s，互相平行的铜制轨道放在磁场中，轨道之间放有质量为m的炮弹，炮弹架在长为L、质量为M的金属架上，已知金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度平方成正比，当有恒定的大电流I1通过轨道和炮弹时，炮弹与金属架在磁场力的作用下，获得速度v1时加速度为a，当有恒定的大电流I2通过轨道和炮弹时，炮弹最终以最大速度v2脱离金属架并离开轨道，则垂直于轨道平面的磁感强度为多少？‎ ‎12．（8分）如下图，在xOy坐标系的第一象限内有互相正交的匀强电场E与匀强磁场B，E的大小为1.0×103V/m，方向未知，B的大小为1.0T，方向垂直纸面向里；第二象限的某个圆形区域内，有方向垂直纸面向里的匀强磁场B′。一质量m=1×10-14kg、电荷量q=1×10-10C的带正电微粒以某一速度v沿与x轴负方向60°角从A点沿直线进入第一象限运动，经B点即进入处于第二象限内的磁场B′区域，一段时间后，微粒经过x轴上的C点并与x轴负方向成60°角的方向飞出。已知A点的坐标为（10，0），C点的坐标为（-30，0），不计粒子重力，g取10m/s2。‎ ‎（1）请分析判断匀强电场E的方向并求出微粒的运动速度v；‎ ‎（2）匀强磁场B′的大小为多大？‎ ‎（3）B′磁场区域的最小面积为多少？‎ - 5 -‎ ‎13．（10分）如图，平行金属板倾斜放置，AB长度为L，金属板与水平方向的夹角为θ，一电荷量为-q、质量为m的带电小球以水平速度v0进入电场，且做直线运动，到达B点。离开电场后，进入如下图所示的电磁场（图中电场没有画出）区域做匀速圆周运动，并竖直向下穿出电磁场，磁感应强度为B。试求：‎ ‎（1）带电小球进入电磁场区域时的速度v。‎ ‎（2）带电小球在电磁场区域做匀速圆周运动的时间。‎ ‎（3）重力在电磁场区域对小球所做的功。‎ ‎14．（12分）如下图甲所示，在以O为坐标原点的xOy平面内，存在着范围足够大的电场和磁场。一个带正电小球在0时刻以v0＝3gt0的初速度从O点沿+x方向（水平向右）射入该空间，在t0时刻该空间同时加上如下图乙所示的电场和磁场，其中电场沿+y方向（竖直向上），场强大小，磁场垂直于xOy平面向外，磁感应强度大小。已知小球的质量为m，带电量为q，时间单位t0，当地重力加速度g，空气阻力不计。试求：‎ ‎（1）12t0末小球速度的大小。‎ ‎（2）在给定的xOy坐标系中，大体画出小球在0到24t0内运动轨迹的示意图。‎ ‎（3）30t0内小球距x轴的最大距离。‎ - 5 -‎ ‎15．（12分）长为L的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，平行金属板的右侧有如下图所示的匀强磁场。一个带电为＋q、质量为m的带电粒子，以初速v0紧贴上板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下板边缘射出，射出时末速度恰与下板成30o角，出磁场时刚好紧贴上板右边缘，不计粒子重力，求：‎ ‎（1）两板间的距离；‎ ‎（2）匀强电场的场强与匀强磁场的磁感应强度。‎ ‎16．（12分）如下图，竖直平面坐标系xOy的第一象限，有垂直xOy面向外的水平匀强磁场和竖直向上的匀强电场，大小分别为B和E；第四象限有垂直xOy面向里的水平匀强电场，大小也为E；第三象限内有一绝缘光滑竖直放置的半径为R的半圆轨道，轨道最高点与坐标原点O相切，最低点与绝缘光滑水平面相切于N。一质量为m的带电小球从y轴上（y＞0）的P点沿x轴正方向进入第一象限后做圆周运动，恰好通过坐标原点O，且水平切入半圆轨道并沿轨道内侧运动，过N点水平进入第四象限，并在电场中运动（已知重力加速度为g）。‎ ‎（1）判断小球的带电性质并求出其所带电荷量；‎ ‎（2）P点距坐标原点O至少多高；‎ ‎（3）若该小球以满足（2）中OP最小值的位置和对应速度进入第一象限，通过N点开始计时，经时间小球距坐标原点O的距离s为多远？‎ ‎ ‎ - 5 -‎