资源简介

考点十二：磁场——（2020—2023）四年高考物理真题专项汇编【新高考版】
一、单选题
1．【2023年新课标综合卷】一电子和一α粒子从铅盒上的小孔O竖直向上射出后，打到铅盒上方水平放置的屏幕P上的a和b两点，a点在小孔O的正上方，b点在a点的右侧，如图所示。已知α粒子的速度约为电子速度的，铅盒与屏幕之间存在匀强电场和匀强磁场，则电场和磁场方向可能为( )
A.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向里
B.电场方向水平向左、磁场方向垂直纸面向外
C.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向里
D.电场方向水平向右、磁场方向垂直纸面向外
2．【2023年新课标综合卷】如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直.管道横截面半径为a，长度为t（）.带电粒子束持续以某一速度v沿轴线进入管道，粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法不正确的是( )
A.粒子在磁场中运动的圆弧半径为a
B.粒子质量为
C.管道内的等效电流为
D.粒子束对管道的平均作用力大小为
3．【2023年海南高考真题】如图所示，带正电的小球竖直向下射入垂直纸面向里的匀强磁场，关于小球运动和受力说法正确的是( )
A.小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力水平向右
B.小球运动过程中的速度不变
C.小球运动过程的加速度保持不变
D.小球受到的洛伦兹力对小球做正功
4．【2022年海南高考真题】有一个辐向分布的电场，距离O相等的地方电场强度大小相等，有一束粒子流通过电场，又垂直进入一匀强磁场，则运动轨迹相同的粒子，它们具有相同的( )
A.质量 B.电量 C.比荷 D.动能
5．【2022年浙江高考真题】下列说法正确的是( )
A.恒定磁场对静置于其中的电荷有力的作用
B.小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向
C.正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，电流最大
D.升压变压器中，副线圈的磁通量变化率大于原线圈的磁通量变化率
二、多选题
6．【2023年福建高考真题】地球本身是一个大磁体，其磁场分布示意图如图所示。学术界对于地磁场的形成机制尚无共识。一种理论认为地磁场主要源于地表电荷随地球自转产生的环形电流。基于此理论，下列判断正确的是( )
A.地表电荷为负电荷
B.环形电流方向与地球自转方向相同
C.若地表电荷的电量增加，则地磁场强度增大
D.若地球自转角速度减小，则地磁场强度增大
7．【2023年海南高考真题】如图所示，质量为m，带电荷量为的带电粒子，从坐标原点O以初速度射入第一象限内的电、磁场区域，在（为已知量）区域内有竖直向上的匀强电场，在区域内有垂直纸面向里、大小为B的匀强磁场，控制电场强度E（E值有多种可能），可让粒子从射入磁场后偏转打到足够长的接收器上，不计重力，则( )
A.粒子从中点射入磁场，电场强度
B.粒子从中点射入磁场时的速度
C.粒子在磁场中做圆周运动的圆心到的距离为
D.粒子在磁场中运动的轨迹半径的最大值是
8．【2022年全国高考真题】粒子物理研究中使用的一种球状探测装置横截面的简化模型如图所示。内圆区域有垂直纸面向里的匀强磁场，外圆是探测器。两个粒子先后从P点沿径向射入磁场，粒子1沿直线通过磁场区域后打在探测器上的M点，粒子2经磁场偏转后打在探测器上的N点。装置内部为真空状态，忽略粒子重力及粒子间相互作用力。下列说法正确的是( )
A.粒子1可能为中子
B.粒子2可能为电子
C.若增大磁感应强度，粒子1可能打在探测器上的Q点
D.若增大粒子入射速度，粒子2可能打在探测器上的Q点
9．【2022年福建高考真题】奥斯特利用如图所示实验装置研究电流的磁效应.一个可自由转动的小磁针放在白金丝导线正下方，导线两端与一伏打电池相连.接通电源瞬间，小磁针发生了明显偏转.奥斯特采用控制变量法，继续研究了导线直径、导线材料、电池电动势以及小磁针位置等因素对小磁针偏转情况的影响.他能得到的实验结果有( )
A.减小白金丝直径，小磁针仍能偏转
B.用铜导线替换白金丝，小磁针仍能偏转
C.减小电源电动势，小磁针一定不能偏转
D.小磁针的偏转情况与其放置位置无关
10．【2022年湖北高考真题】在如图所示的平面内，分界线SP将宽度为L的矩形区域分成两部分，一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场，另一部分充满方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为与磁场左右边界垂直。离子源从S处射入速度大小不同的正离子，离子入射方向与磁场方向垂直且与SP成30°角。已知离子比荷为k，不计重力。若离子从P点射出，设出射方向与入射方向的夹角为θ，则离子的入射速度和对应θ角的可能组合为( )
A. B. C. D.
11．【2020年天津高考真题】如图所示，在平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角。粒子经过磁场偏转后在N点（图中未画出）垂直穿过x轴。已知，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则( )
A.粒子带负电荷 B.粒子速度大小为
C.粒子在磁场中运动的轨迹半径为a D.N与O点相距
三、计算题
12．【2023年福建高考真题】阿斯顿（F.Aston）借助自己发明的质谱仪发现了氖等元素的同位素而获得诺贝尔奖，质谱仪分析同位素简化的工作原理如图所示。在上方存在一垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两个氖离子在O处以相同速度v垂直磁场边界入射，在磁场中发生偏转，分别落在M和N处。已知某次实验中，，落在M处氖离子比荷（电荷量和质量之比）为；在同一直线上；离子重力不计。
（1）求OM的长度；
（2）若ON的长度是OM的1.1倍，求落在N处氖离子的比荷。
13．【2022年江苏高考真题】利用云室可以知道带电粒子的性质.如图所示，云室中存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，一个质量为m、速度为v的电中性粒子在A点分裂成带等量异号电荷的粒子a和b，a、b在磁场中的径迹是两条相切的圆弧，相同时间内的径迹长度之比，半径之比.不计重力及粒子间的相互作用力.求：
（1）粒子a、b的质量之比；
（2）粒子a的动量大小.
14．【2022年浙江高考真题】离子速度分析器截面图如图所示。半径为R的空心转筒P，可绕过O点、垂直xOy平面（纸面）的中心轴逆时针匀速转动（角速度大小可调），其上有一小孔S。整个转筒内部存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。转筒下方有一与其共轴的半圆柱面探测板Q，板Q与y轴交于A点。离子源M能沿着x轴射出质量为m、电荷量为、速度大小不同的离子，其中速度大小为的离子进入转筒，经磁场偏转后恰好沿y轴负方向离开磁场。落在接地的筒壁或探测板上的离子被吸收且失去所带电荷，不计离子的重力和离子间的相互作用。
（1）①求磁感应强度B的大小；
②若速度大小为的离子能打在Q板的A处，求转筒P角速度ω的大小。
（2）较长时间后，转筒P每转一周有N个离子打在板Q的C处，OC与x轴负方向的夹角为θ，求转筒转动一周的时间内，C处受到平均冲力F的大小。
（3）若转筒P的角速度小于，且A处探测到离子，求板Q上能探测到离子的其他的值（为探测点位置和O点连线与x轴负方向的夹角）。
参考答案
1．答案：C
解析：假设电子打在a点，即其所受电场力与洛伦兹力大小相等，方向相反，故，由于α粒子的速度小于电子的速度v，所以粒子经过电、磁组合场后向右偏转，即其所受合力方向向右，由于α粒子带正电，所以电场方向水平向右，AB错误；电子所受电场力水平向左，则其所受洛伦兹力水平向右，则磁场方向垂直纸面向里，D错误，C正确。假设α粒子打在a点，同样可以得出C正确。
2．答案：C
解析：A.带正电的粒子沿轴线射入，然后垂直打到管壁上，可知粒子运动的圆弧半径为，故A正确，不符合题意；B.根据可得粒子的质量，故B正确，不符合题意；C.管道内的等效电流为，单位体积内电荷数为，则，故C错误，符合题意；D.由动量定理可得，粒子束对管道的平均作用力大小，联立解得，故D正确，不符合题意。故选C。
3．答案：A
解析：小球刚进入磁场时速度方向竖直向下，由左手定则可知，小球刚进入磁场时受到的洛伦兹力方向水平向右，A对；小球运动过程中，受重力和洛伦兹力的作用，且合力不为零，所以小球运动过程中的速度变化，B错；小球受到的重力不变，洛伦兹力时刻变化，则合力时刻变化，加速度时刻变化，C错；洛伦兹力永不做功，D错。
4．答案：C
解析：粒子在辐射电场中以速度v做匀速圆周运动，电场力完全提供向心力，根据牛顿第二定律可知
解得
粒子在匀强磁场中
解得
粒子不同场中的轨迹相同，即粒子在不同场中转动半径相同，所以这些粒子具有相同的速度v和比荷。
故选C。
5．答案：B
解析：磁场对电流有力的作用，静止的电荷不会产生等效电流，所以恒定的磁场不会对其有力的作用，选项A错误；小磁针N极在磁场中的受力方向是该点磁感应强度的方向，选项B正确；正弦交流发电机工作时，穿过线圈平面的磁通量最大时，磁通量变化率最小，此时电流为零，选项C错误；变压器中，考虑到漏磁因素，副线圈的磁通量变化率小于原线圈的磁通量变化率，选项D错误。
6．答案：AC
解析：A.根据右手螺旋定则可知，地表电荷为负电荷，故A正确；
B.由于表电荷为负电荷，则环形电流方向与地球自转方向相反，故B错误；
C.若地表电荷的电量增加，则等效电流越大，地磁场强度增大，故C正确；
D.若地球自转角速度减小，则等效电流越小，地磁场强度减小，故D错误。
故选AC。
7．答案：AD
解析：若粒子从NP中点射入磁场，在电场中，水平方向有，竖直方向有，解得，A对；粒子在电场中运动，由动能定理有，结合A项分析可得，B错；粒子在电场中的运动过程，竖直方向有，粒子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力有，设粒子从电场中射出时的速度方向与y轴正方向的夹角为θ，根据几何关系可知，圆心到MN的距离为，C错；经分析可知，粒子从N点进入磁场时，在磁场中运动的轨迹半径最大，在电场中运动时，水平方向有，竖直方向有，由动能定理有，粒子在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力有，联立解得，D对。
8．答案：AD
解析：由于粒子1在磁场中沿直线运动，则粒子1不带电，因此粒子1可能为中子，A正确；粒子2在磁场中向上偏转，由左手定则可知，粒子2一定带正电，B错误；由于粒子1不带电，在磁场中不发生偏转，增大磁感应强度，粒子1仍打在M点，C错误；由得，若增大粒子的入射速度，则粒子在磁场中的轨迹半径增大，粒子2可能打在探测器上的Q点，D正确。
9．答案：AB
解析：A、减小白金丝直径，其电阻增大，白金丝导线中电流减小，但仍能产生磁场，所以小磁针仍能偏转，故A正确；
B、用铜导线替换白金丝，电阻增大，导线中电流减小，但仍能产生磁场，小磁针仍能偏转，故B正确；
C、减小电源电动势，导线中电流减小，但仍能产生磁场，小磁针仍能偏转，故C错误；
D、当小磁针与导线垂直时，根据安培定则可知，导线产生的磁场与导线垂直，小磁针不能偏转，所以小磁针的偏转情况与其放置位置有关，故D错误。
故选：AB。
10．答案：BC
解析：通过作图可以得到规律，当，时，，结合，得此时速度，故C正确，D错误；当时，此时，故B正确，A错误。
11．答案：AD
解析：由左手定则，分析粒子在M点受的洛伦兹力，可知粒子带负电荷，故A正确。粒子的运动轨迹如图所示，为粒子做匀速圆周运动的圆心，其轨迹半径，故C错误。由，可求出，故B错误。由图可知，，故D正确。
12．答案：（1）；（2）
解析：（1）粒子进入磁场，洛伦兹力提供圆周运动的向心力则有
整理得
OM的长度为
（2）若ON的长度是OM的1.1倍，则ON运动轨迹半径为OM运动轨迹半径1.1倍，根据洛伦兹力提供向心力得
整理得
13、
（1）答案：2:1
解析：由运动轨迹可知，电中性粒子分裂后得到的a、b粒子运动方向和原粒子运动方向相同，a带负电，b带正电，且，
由可得，，
对粒子受力分析，由洛伦兹力提供向心力有，
解得，
则.
（2）答案：
解析：电中性粒子在分裂过程中，以粒子的初速度方向为正方向，由动量守恒定律有，
结合（1）中质量之比和速度之比，
解得粒子a的动量大小.
14、
（1）答案：①；②
解析：①离子在磁场中运动
②离子在磁场中的运动时间
转筒的转动角度
（2）答案：
解析：设速度大小为v的离子在磁场中圆周运动半径为
离子在磁场中的运动时间
转筒的转动角度
转筒的转动角速度为
动量定理
（3）答案：；；
解析：转筒的转动角速度
其中或者
可得

展开更多......

收起↑