高考物理 新课标 专用 20182018年高考物理 课标年高考物理 课标 专用 复习专题测试专用 复习专题测试 专题十 磁场专题十 磁场 A组 统一命题 课标卷题组 五年高考 1 2017课标 19 6分 多选 如图 三根相互平行的固定长直导线L1 L2和L3两两等距 均通有电 流I L1中电流方向与L2中的相同 与L3中的相反 下列说法正确的是 A L1所受磁场作用力的方向与L2 L3所在平面垂直 B L3所受磁场作用力的方向与L1 L2所在平面垂直 C L1 L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为1 1 D L1 L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为 1 答案 BC 本题考查安培力 因三根导线中电流相等 两两等距 则由对称性可知两两之间 的作用力大小均相等 因平行电流间同向吸引 反向排斥 各导线受力如图所示 由图中几何关 系可知 L1所受磁场作用力F1的方向与L2 L3所在平面平行 L3所受磁场作用力F3的方向与L1 L2 所在平面垂直 A错误 B正确 设单位长度的导线两两之间作用力的大小为F 则由几何关系可 得L1 L2单位长度所受的磁场作用力大小为2F cos 60 F L3单位长度所受的磁场作用力大小为 2F cos 30 F 故C正确 D错误 一题多解 电流的磁场与安培力 由对称性可知 每条通电导线在其余两导线所在处产生的磁场磁感应强度大小相等 设为B 如 图所示 由几何关系可得L1所在处磁场B1 2B cos 60 B 方向与L2 L3所在平面垂直 再由左手定 则知L1所受磁场作用力方向与L2 L3所在平面平行 L1上单位长度所受安培力的大小为F1 BI 同理可判定L3所受磁场作用力方向与L1 L2所在平面垂直 单位长度所受安培力大小为F3 B I L2上单位长度所受安培力大小为F2 BI 即F1 F2 F3 1 1 故A D错误 B C正确 2 2017课标 18 6分 如图 在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中 两长直导线P和Q垂直于纸面 固定放置 两者之间的距离为l 在两导线中均通有方向垂直于纸面向里的电流I时 纸面内与两 导线距离均为l的a点处的磁感应强度为零 如果让P中的电流反向 其他条件不变 则a点处磁 感应强度的大小为 A 0 B B0 C B0 D 2B0 答案 C 本题考查磁感应强度的矢量性和安培定则 两导线中通电流I时 两电流在a点处的 磁感应强度与匀强磁场的磁感应强度的矢量合为0 则两电流磁感应强度的矢量和为 B0 如图甲 得B B0 P中电流反向后 如图乙 B合 B B0 B合与B0的矢量和为B总 B0 故C项正确 甲 乙 易错点评 概念的理解 矢量合成法则的运用 正确运用安培定则画出甲 乙两图 由P和Q电流为I时合场强为0 得出B0的方向水平向左和B的大小为 B0 P中的电流反向 则P的磁场反向 Q的磁场大小和方向不变 注意各物理量间的夹角大小关系 3 2017课标 21 6分 多选 某同学自制的简易电动机示意图如图所示 矩形线圈由一根漆包 线绕制而成 漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出 并作为线圈的转轴 将线圈 架在两个金属支架之间 线圈平面位于竖直面内 永磁铁置于线圈下方 为了使电池与两金属支 架连接后线圈能连续转动起来 该同学应将 A 左 右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 B 左 右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 C 左转轴上侧的绝缘漆刮掉 右转轴下侧的绝缘漆刮掉 D 左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 右转轴下侧的绝缘漆刮掉 答案 AD 要使线圈在磁场中开始转动 则线圈中必有电流通过 电路必须接通 故左右转轴下 侧的绝缘漆都必须刮掉 但如果上侧的绝缘漆也都刮掉 当线圈转过180 时 靠近磁极的导线与 开始时靠近磁极的导线中的电流方向相反 受到的安培力相反 线圈向原来的反方向转动 线圈 最终做往返运动 要使线圈连续转动 当线圈转过180 时 线圈中不能有电流通过 依靠惯性转动 到初始位置再接通电路即可实现连续转动 故左 右转轴的上侧不能都刮掉 故选项A D正 确 易错警示 要使线圈连续转动 要么受到方向不变的持续的安培力 要么受到间歇性的方向不变 的安培力 依靠惯性连续转动 而不能受到交变的安培力作用 4 2017课标 18 6分 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 在纸面内沿不同方向射入磁场 若粒 子射入速率为v1 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v2 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v2 v1为 A 2 B 1 C 1 D 3 答案 C 设速率为v1的粒子最远出射点为M 速率为v2的粒子最远出射点为N 如图所示 则由几 何知识得 r1 r2 R 由qvB 得r 故 选项C正确 审题指导 粒子速度方向改变 大小不变时其轨迹半径相等 当粒子的轨迹直径与磁场区域相 交时 其弦长最长 即为最大分布 5 2017课标 16 6分 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 ma mb mc B mb ma mc C mc ma mb D mc mb ma 答案 B 本题考查带电粒子在复合场中的运动 因微粒a做匀速圆周运动 则微粒重力不能忽 略且与电场力平衡 mag qE 由左手定则可以判定微粒b c所受洛伦兹力的方向分别是竖直向 上与竖直向下 则对b c分别由平衡条件可得mbg qE Bqvb qE mcg qE Bqvcma mc B正确 规律总结 复合场中粒子的特殊运动 带电粒子在重力场 匀强电场和磁场组成的复合场中运动时 若做匀速圆周运动 重力必与电场 力平衡 洛伦兹力提供向心力 若做直线运动 必是匀速直线运动 合力定为零 6 2016课标 15 6分 现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子 其示意图如图所示 其中 加速电压恒定 质子在入口处从静止开始被加速电场加速 经匀强磁场偏转后从出口离开磁 场 若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速 为使它经匀强磁场偏转后仍 从同一出口离开磁场 需将磁感应强度增加到原来的12倍 此离子和质子的质量比约为 A 11 B 12 C 121 D 144 答案 D 设质子和离子的质量分别为m1和m2 原磁感应强度为B1 改变后的磁感应强度为B2 在加速电场中qU mv2 在磁场中qvB m 联立两式得m 故有 144 选项D 正确 审题指导 注意题给信息的含义 经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开 意味着两粒子在磁 场中运动轨迹的半径相等 评析 此题考查带电粒子在电场和磁场中的运动规律 难度中等 考生需要根据题目信息找出 相关运动规律分析解答 7 2016课标 18 6分 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 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 定圆心 画轨迹 由几何关系可知 此段圆弧所对圆心角 30 所需时间t T 由题意可知粒子由M飞至N 与圆筒旋转90 所用时间相等 即t 联立以上两式得 A 项正确 解题方法 正确画出粒子在磁场中运动的轨迹图 由于 且 30 得出t 当筒转过90 时 粒子恰好从小孔N飞出 意味着粒子在磁场中运动的时间t 反思总结 此题考查处理粒子在磁场中运动问题的基本方法 定圆心 画轨迹 由几何知识求半 径 找圆心角求时间 8 2016课标 18 6分 平面OM和平面ON之间的夹角为30 其横截面 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 q 0 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 粒子在磁场中的运动轨迹如图所示 由qvB m 得R 分析图中角度关系可知 PO 半径与O Q半径在同一条直线上 则PQ 2R 所以OQ 4R 选项D正确 方法技巧 由题意知v与OM成30 角 而O S垂直于v 则 O SQ 60 由于SO O Q R 所以 SO Q 为等边三角形 SO Q 60 由四边形OSO P可求得 SO P 120 所以 SO P SO Q 180 审题指导 由左手定则可判定粒子进入磁场后的偏转方向 因粒子在磁场中的运动轨迹 与ON只有一个交点 则知粒子的运动轨迹与ON相切 如何确定圆心是作图的关键 9 2015课标 18 6分 0 527 多选 指南针是我国古代四大发明之一 关于指南针 下列说法正 确的是 A 指南针可以仅具有一个磁极 B 指南针能够指向南北 说明地球具有磁场 C 指南针的指向会受到附近铁块的干扰 D 在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线 导线通电时指南针不偏转 答案 BC 任何磁体均具有两个磁极 故A错 指南针之所以能指向南北 是因为指南针的两个 磁极受到磁场力的作用 这说明地球具有磁场 即B正确 放在指南针附近的铁块被磁化后 反过 来会影响指南针的指向 即C正确 通电直导线产生的磁场对其正下方的指南针有磁场力的作 用 会使指南针发生偏转 故D错 10 2015课标 14 6分 0 759 两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同 方向平行 一速度 方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子 不计重力 从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后 粒 子的 A 轨道半径减小 角速度增大 B 轨道半径减小 角速度减小 C 轨道半径增大 角速度增大 D 轨道半径增大 角速度减小 答案 D 因洛伦兹力不做功 故带电粒子从较强磁场区域进入到较弱的磁场区域后 其速度大 小不变 由r 知 轨道半径增大 由角速度 知 角速度减小 选项D正确 解题关键 洛伦兹力对带电粒子不做功 粒子做圆周运动满足Bqv m 可得r v r 11 2015课标 19 6分 0 506 多选 有两个匀强磁场区域 和 中的磁感应强度是 中的k 倍 两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动 与 中运动的电子相比 中的电子 A 运动轨迹的半径是 中的k倍 B 加速度的大小是 中的k倍 C 做圆周运动的周期是 中的k倍 D 做圆周运动的角速度与 中的相等 答案 AC 由题意可知 v1 v2 B1 kB2 电子运动的轨迹半径R 故R2 kR1 A正确 加速 度大小a B 故a2 a1 k B错 周期T 故T2 kT1 C正确 角速度 B 故 2 1 k D错 解题方法 比值类题目的一般解题原则 首先由相应物理定理 定律及对应关系 找出由已知 量所表达的未知量的表达式 然后将相关数据代入即可求出相应关系 12 2014课标 15 6分 0 809 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力 下列说法正确的是 A 安培力的方向可以不垂直于直导线 B 安培力的方向总是垂直于磁场的方向 C 安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关 D 将直导线从中点折成直角 安培力的大小一定变为原来的一半 答案 B 由左手定则可知 安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直 选项A错 B正确 安 培力的大小F BIL sin 与直导线和磁场方向的夹角有关 选项C错误 将直导线从中点折成直角 假设原来直导线与磁场方向垂直 若折成直角后一段与磁场仍垂直 另一段与磁场平行 则安培 力的大小变为原来的一半 若折成直角后 两