1、磁場 2020年高考物理（09年全國卷）17.如圖，一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向（垂直于紙面向里）垂直。線段ab、bc和cd的長度均為L，且。流經導線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力A. 方向沿紙面向上，大小為B. 方向沿紙面向上，大小為C. 方向沿紙面向下，大小為D. 方向沿紙面向下，大小為答案：A解析：本題考查安培力的大小與方向的判斷.該導線可以用a和d之間的直導線長為來等效代替,根據,可知大小為,方向根據左手定則.A正確。（09年北京卷）19如圖所示的虛線區域內，充滿垂直于紙面向里的勻強磁場和豎直向下的勻強電場。

2、一帶電粒子a（不計重力）以一定的初速度由左邊界的O點射入磁場、電場區域，恰好沿直線由區域右邊界的O點（圖中未標出）穿出。若撤去該區域內的磁場而保留電場不變，另一個同樣的粒子b（不計重力）仍以相同初速度由O點射入，從區域右邊界穿出，則粒子bA穿出位置一定在O點下方B穿出位置一定在O點上方C運動時，在電場中的電勢能一定減小D在電場中運動時，動能一定減小答案：C解析：a粒子要在電場、磁場的復合場區內做直線運動，則該粒子一定做勻速直線運動，故對粒子a有：Bqv=Eq 即只要滿足E =Bv無論粒子帶正電還是負電，粒子都可以沿直線穿出復合場區，當撤去磁場只保留電場時，粒子b由于電性不確定，故無法判斷從O點

3、的上方或下方穿出，故AB錯誤；粒子b在穿過電場區的過程中必然受到電場力的作用而做類似于平拋的運動，電場力做正功，其電勢能減小，動能增大，故C項正確D項錯誤。（09年廣東物理）12圖是質譜儀的工作原理示意圖。帶電粒子被加速電場加速后，進入速度選擇器。速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E。平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2。平板S下方有強度為B0的勻強磁場。下列表述正確的是A質譜儀是分析同位素的重要工具B速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外C能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于E/BD粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質比越小答案：ABC解析：由加

4、速電場可見粒子所受電場力向下，即粒子帶正電，在速度選擇器中，電場力水平向右，洛倫茲力水平向左，如圖所示，因此速度選擇器中磁場方向垂直紙面向外B正確；經過速度選擇器時滿足，可知能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于E/B，帶電粒子進入磁場做勻速圓周運動則有，可見當v相同時，所以可以用來區分同位素，且R越大，比荷就越大，D錯誤。（09年廣東理科基礎）1發現通電導線周圍存在磁場的科學家是A洛倫茲 B庫侖 C法拉第 D奧斯特答案：B解析：發現電流的磁效應的科學家是丹麥的奧斯特.而法拉第是發現了電磁感應現象。（09年廣東理科基礎）13帶電粒子垂直勻強磁場方向運動時，會受到洛倫茲力的作用。下列表述正確的是A洛

5、倫茲力對帶電粒子做功B洛倫茲力不改變帶電粒子的動能C洛倫茲力的大小與速度無關D洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向 (09年廣東文科基礎)61帶電粒子垂直勻強磁場方向運動時，其受到的洛倫茲力的方向，下列表述正確的是A與磁場方向相同 B與運動方向相同c與運動方向相反 D與磁場方向垂直答案：D（09年山東卷）21如圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側有磁感應強度為B的勻強磁場。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右勻速進入磁場，直徑CD始絡與MN垂直。從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止，下列結論正確的是A感應電流方向不變BCD段直線始終不受安培力C感應電動勢最大值EBavD感

6、應電動勢平均值答案：ACD解析：在閉合電路進入磁場的過程中，通過閉合電路的磁通量逐漸增大，根據楞次定律可知感應電流的方向為逆時針方向不變，A正確。根據左手定則可以判斷，受安培力向下，B不正確。當半圓閉合回路進入磁場一半時，即這時等效長度最大為a，這時感應電動勢最大E=Bav，C正確。感應電動勢平均值，D正確。考點：楞次定律、安培力、感應電動勢、左手定則、右手定則提示：感應電動勢公式只能來計算平均值，利用感應電動勢公式計算時，l應是等效長度，即垂直切割磁感線的長度。（09年重慶卷）19.在題19圖所示電路中，電池均相同，當電鍵S分別置于a、b兩處時，導線與之間的安培力的大小為、，判斷這兩段導線A

7、.相互吸引， B.相互排斥， C.相互吸引， D.相互排斥，0）的粒子從P點瞄準N0點入射，最后又通過P點。不計重力。求粒子入射速度的所有可能值。解析：設粒子的入射速度為v,第一次射出磁場的點為,與板碰撞后再次進入磁場的位置為.粒子在磁場中運動的軌道半徑為R,有粒子速率不變,每次進入磁場與射出磁場位置間距離保持不變有粒子射出磁場與下一次進入磁場位置間的距離始終不變,與相等.由圖可以看出設粒子最終離開磁場時,與檔板相碰n次(n=0、1、2、3).若粒子能回到P點,由對稱性,出射點的x坐標應為-a,即由兩式得若粒子與擋板發生碰撞,有聯立得n0）和初速度v的帶電微粒。發射時，這束帶電微粒分布在0y0

8、。解析：本題考查帶電粒子在復合場中的運動。帶電粒子平行于x軸從C點進入磁場，說明帶電微粒所受重力和電場力平衡。設電場強度大小為E，由可得 方向沿y軸正方向。帶電微粒進入磁場后，將做圓周運動。 且r=R如圖（a）所示，設磁感應強度大小為B。由 得 方向垂直于紙面向外（2）這束帶電微粒都通過坐標原點。方法一：從任一點P水平進入磁場的帶電微粒在磁場中做半徑為R的勻速圓周運動，其圓心位于其正下方的Q點，如圖b所示，這束帶電微粒進入磁場后的圓心軌跡是如圖b的虛線半圓，此圓的圓心是坐標原點為。方法二：從任一點P水平進入磁場的帶電微粒在磁場中做半徑為R的勻速圓周運動。如圖b示，高P點與O點的連線與y軸的夾角

9、為，其圓心Q的坐標為（-Rsin，Rcos）,圓周運動軌跡方程為得x=0 x=-Rsiny=0 或 y=R(1+cos)（3）這束帶電微粒與x軸相交的區域是x0帶電微粒在磁場中經過一段半徑為r的圓弧運動后，將在y同的右方(x0)的區域離開磁場并做勻速直線運動，如圖c所示。靠近M點發射出來的帶電微粒在突出磁場后會射向x同正方向的無窮遠處國靠近N點發射出來的帶電微粒會在靠近原點之處穿出磁場。所以，這束帶電微粒與x同相交的區域范圍是x0.（09年江蘇卷）14.（16分）1932年，勞倫斯和利文斯設計出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電

10、粒子穿過的時間可以忽略不計。磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直。A處粒子源產生的粒子，質量為m、電荷量為+q ，在加速器中被加速，加速電壓為U。加速過程中不考慮相對論效應和重力作用。（1）求粒子第2次和第1次經過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；（2）求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間t；（3）實際使用中，磁感應強度和加速電場頻率都有最大值的限制。若某一加速器磁感應強度和加速電場頻率的最大值分別為Bm、fm，試討論粒子能獲得的最大動能E。解析：（2）設粒子到出口處被加速了n圈解得 （3）加速電場的頻率應等于粒子在磁場中做圓周運動的頻率，即當磁場感應強度為Bm時，加速電場的頻率應為粒子的動能當時

11、，粒子的最大動能由Bm決定解得當時，粒子的最大動能由fm決定解得 （09年江蘇物理）15.（16分）如圖所示，兩平行的光滑金屬導軌安裝在一光滑絕緣斜面上，導軌間距為l、足夠長且電阻忽略不計，導軌平面的傾角為，條形勻強磁場的寬度為d，磁感應強度大小為B、方向與導軌平面垂直。長度為2d的絕緣桿將導體棒和正方形的單匝線框連接在一起組成“”型裝置，總質量為m，置于導軌上。導體棒中通以大小恒為I的電流（由外接恒流源產生，圖中未圖出）。線框的邊長為d（d l），電阻為R，下邊與磁場區域上邊界重合。將裝置由靜止釋放，導體棒恰好運動到磁場區域下邊界處返回，導體棒在整個運動過程中始終與導軌垂直。重力加速度為g。

12、求：（1）裝置從釋放到開始返回的過程中，線框中產生的焦耳熱Q；（2）線框第一次穿越磁場區域所需的時間t1；（3）經過足夠長時間后，線框上邊與磁場區域下邊界的最大距離m。解析：(1)設裝置由靜止釋放到導體棒運動到磁場下邊界的過程中，作用在線框上的安培力做功為W由動能定理 且解得 （2）設線框剛離開磁場下邊界時的速度為，則接著向下運動由動能定理 裝置在磁場中運動時收到的合力感應電動勢 =Bd感應電流 =安培力 由牛頓第二定律，在t到t+時間內，有則有解得 （3）經過足夠長時間后，線框在磁場下邊界與最大距離之間往復運動由動能定理 解得 （09年四川卷）25.(20分)如圖所示，輕彈簧一端連于固定點O

13、，可在豎直平面內自由轉動，另一端連接一帶電小球P,其質量m=210-2 kg,電荷量q=0.2 C.將彈簧拉至水平后，以初速度V0=20 m/s豎直向下射出小球P,小球P到達O點的正下方O1點時速度恰好水平，其大小V=15 m/s.若O、O1相距R=1.5 m,小球P在O1點與另一由細繩懸掛的、不帶電的、質量M=1.610-1 kg的靜止絕緣小球N相碰。碰后瞬間，小球P脫離彈簧，小球N脫離細繩，同時在空間加上豎直向上的勻強電場E和垂直于紙面的磁感應強度B=1T的弱強磁場。此后，小球P在豎直平面內做半徑r=0.5 m的圓周運動。小球P、N均可視為質點，小球P的電荷量保持不變，不計空氣阻力，取g=

14、10 m/s2。那么，（1）彈簧從水平擺至豎直位置的過程中，其彈力做功為多少？（2）請通過計算并比較相關物理量，判斷小球P、N碰撞后能否在某一時刻具有相同的速度。(3)若題中各量為變量，在保證小球P、N碰撞后某一時刻具有相同速度的前提下，請推導出r的表達式(要求用B、q、m、表示，其中為小球N的運動速度與水平方向的夾角)。解析：（1）設彈簧的彈力做功為W，有：代入數據，得：WJ （2）由題給條件知，N碰后作平拋運動，P所受電場力和重力平衡，P帶正電荷。設P、N碰后的速度大小分別為v1和V，并令水平向右為正方向，有: 而： 若P、N碰后速度同向時，計算可得Vv1，這種碰撞不能實現。P、N碰后瞬時

15、必為反向運動。有： P、N速度相同時，N經過的時間為，P經過的時間為。設此時N的速度V1的方向與水平方向的夾角為，有： 代入數據，得： 對小球P，其圓周運動的周期為T，有： 經計算得： T，P經過時，對應的圓心角為，有： 當B的方向垂直紙面朝外時，P、N的速度相同，如圖可知，有： 聯立相關方程得： 比較得， ，在此情況下，P、N的速度在同一時刻不可能相同。當B的方向垂直紙面朝里時，P、N的速度相同，同樣由圖，有： ，同上得： ，比較得， ，在此情況下，P、N的速度在同一時刻也不可能相同。（3）當B的方向垂直紙面朝外時，設在t時刻P、N的速度相同，再聯立解得： 當B的方向垂直紙面朝里時，設在t時

16、刻P、N的速度相同，同理得： ，考慮圓周運動的周期性，有: （給定的B、q、r、m、等物理量決定n的取值）（09年海南物理）16（10分）如圖，ABCD是邊長為的正方形。質量為、電荷量為的電子以大小為的初速度沿紙面垂直于BC變射入正方形區域。在正方形內適當區域中有勻強磁場。電子從BC邊上的任意點入射，都只能從A點射出磁場。不計重力，求：（1）次勻強磁場區域中磁感應強度的方向和大小；（2）此勻強磁場區域的最小面積。解析：（1）設勻強磁場的磁感應強度的大小為B。令圓弧是自C點垂直于BC入射的電子在磁場中的運行軌道。電子所受到的磁場的作用力應指向圓弧的圓心，因而磁場的方向應垂直于紙面向外。圓弧的圓心

17、在CB邊或其延長線上。依題意，圓心在A、C連線的中垂線上，故B 點即為圓心，圓半徑為按照牛頓定律有聯立式得（2）由（1）中決定的磁感應強度的方向和大小，可知自點垂直于入射電子在A點沿DA方向射出，且自BC邊上其它點垂直于入射的電子的運動軌道只能在BAEC區域中。因而，圓弧是所求的最小磁場區域的一個邊界。為了決定該磁場區域的另一邊界，我們來考察射中A點的電子的速度方向與BA的延長線交角為（不妨設）的情形。該電子的運動軌跡如圖所示。圖中，圓的圓心為O，pq垂直于BC邊 ，由式知，圓弧的半徑仍為，在D為原點、DC為x軸，AD為軸的坐標系中，P點的坐標為這意味著，在范圍內，p點形成以D為圓心、為半徑的四分之一圓周，它是電子做直線運動和圓周運動的分界線，構成所求磁場區域的另一邊界。因此，所求的最小勻強磁場區域時分別以和為圓心、為半徑的兩個四分之一圓周和所圍成的，其面積為評分參考：本題10分。第（1）問4分，至式各1分；得出正確的磁場方向的，再給1分。第（2）問6分，得出“圓弧是所求磁場區域的一個邊界”的，給2分；得出所求磁場區域的另一個邊界的，再給2分；式2