2015年高考物理真题分类汇编：磁场

2015年高考物理真题分类汇编：磁场(2015新课标I-14).两相邻的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【考点】洛伦兹力的公式；带电粒子在匀强磁场中的运动【解析】由于磁场方向与速度方向垂直，粒子只受洛伦兹力作用，带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力提供所需的向心力：qvB=m,得到轨道半径r=，由于洛伦兹力不做功，故带电粒子的线速度v不变，当粒子从较强到较弱磁场区域后，B减少时，r增大；由角速度ω=可判断角速度减小，故选项D正确。【2015新课标II-18】18.指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针，下列说明正确的是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考点：安培定则【2015新课标II-19】19.有两个匀强磁场区域I和II，I中的磁感应强度是II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I中运动的电子相比，II中的电子A.运动轨迹的半径是I中的k倍[来源:学科网]B.加速度的大小是I中的k倍C.做圆周运动的周期是I中的k倍D.做圆周运动的角速度是I中的k倍【答案】AC[来源:学_科_网]【解析】考点：带电粒子在磁场中的运动；圆周运动【2015重庆-1】.题1图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里。以下判断可能正确的是A.a、b为粒子的经迹B.a、b为粒子的经迹C.c、d为粒子的经迹D.c、d为粒子的经迹【答案】D考点：本题考查放射线的性质、带电粒子在磁场中的运动。【2015重庆-7】.（15分）音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.题7图是某音圈电机的原理示意图，它由一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成，线圈边长为L，匝数为n，磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下，大小为B，区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外，右边始终在磁场内，前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从P流向Ｑ，大小为I．（１）求此时线圈所受安培力的大小和方向。（２）若此时线圈水平向右运动的速度大小为v，求安培力的功率．【答案】（1）FnBIL，方向水平向右；（2）PnBILv考点：本题考查安培力、功率。【2015重庆-9】.（18分）题9图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中MN和MN是间距为h的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔O和O，ON=ON=d，P为靶点，OP=kd（k为大于1的整数）.极板间存在方向向上的匀强电场，两极板间电压为U.质量为m、带电量为q的正离子从O点由静止开始加速，经O进入磁场区域.当离子打到极板上ON区域（含N点）或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在，离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.求：（1）离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小；[来源:Zxxk.Com]（2）能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值；（3）打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。【答案】（1）22qUmBqkd（2）22nqUmBqkd，2(1,2,3,,1)nk（3）22(23)=22(1)kmkdtqumk磁，22(1)=kmthqU电[来源:学科网]【解析】试题分析：（1）离子经电场加速，由动能定理：212qUmv，可得2qUvm磁场中做匀速圆周运动，2vqvBmr刚好打在P点，轨迹为半圆，由几何关系可知2kdr联立解得22qUmBqkd（2）若磁感应强度较大，设离子经过一次加速后若速度较小，圆周运动半径较小，不能直接打在P点，而做圆周运动到达N右端，再匀速直线到下端磁场，将重新回到O点重新加速，直到打在P点。设共加速了n次，有：212nnqUmv2nnnvqvBmr且2nkdr解得：22nqUmBqkd，要求离子第一次加速后不能打在板上，有12dr，且2112qUmv，2111vqvBmr解得：2nk故加速次数n为正整数最大取21nk即22nqUmBqkd2(1,2,3,,1)nk（3）加速次数最多的离子速度最大，取21nk，离子在磁场中做n-1个完整的匀速圆周运动和半个圆周打到P点。由匀速圆周运动22rmTvqB22(23)=(1)222(1)TkmkdtnTqumk磁电场中一共加速n次，可等效成连续的匀加速直线运动.由运动学公式221(1)2khat电qUamh可得：22(1)=kmthqU电考点：本题考查带电粒子在电场和磁场中的运动、牛顿第二定律、运动学公式。（2015浙江-25）使用回旋加速器的实验需要把离子束从加速器中引出，离子束引出的方法有磁屏蔽通道法和静电偏转法等。质量为m，速度为v的离子在回旋加速器内旋转，旋转轨道时半径为r的圆，圆心在O点，轨道在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度为B。为引出离子束，使用磁屏蔽通道法设计引出器。引出器原理如图所示，一堆圆弧形金属板组成弧形引出通道，通道的圆心位于'O点（'O点图中未画出）。引出离子时，令引出通道内磁场的磁感应强度降低，从而使离子从P点进入通道，沿通道中心线从Q点射出。已知OQ长度为L。OQ与OP的夹角为，（1）求离子的电荷量q并判断其正负（2）离子从P点进入，Q点射出，通道内匀强磁场的磁感应强度应降为'B，求'B（3）换用静电偏转法引出离子束，维持通道内的原有磁感应强度B不变，在内外金属板间加直流电压，两板间产生径向电场，忽略边缘效应。为使离子仍从P点进入，Q点射出，求通道内引出轨迹处电场强度E的方向和大小【答案】（1）mvqBr，正电荷（2）22(22cos)(2cos)mvrLqrLrR（3）222(22cos)(2cos)mvrLEBvqrLrR【解析】试题分析：（1）离子做圆周运动2vBqvmr①解得mvqBr，正电荷②（2）如图所示'OQR，OQL，'OORr引出轨迹为圆弧2'vBqvmR③考点：回旋加速器，带电粒子在电磁场中的运动（2015四川-7）．如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L＝9.1cm，中点O与S间的距离d＝4.55cm，MN与SO直线的夹角为θ，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0×10－4T，电子质量m＝9.1×10－31kg，电量e＝－1.6×10－19C，不计电子重力。电子源发射速度v＝1.6×106m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l，则A．θ＝90°时，l＝9.1cmB．θ＝60°时，l＝9.1cmC．θ＝45°时，l＝4.55cmD．θ＝30°时，l＝4.55cm【答案】AD【解析】试题分析：电子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，根据洛伦兹力大小计算公式和向心力公式有：evB＝rvm2，解得电子圆周运动的轨道半径为：r＝eBmv＝419631100.2106.1106.1101.9m＝4.55×10－2m＝4.55cm，恰好有：r＝d＝L/2，由于电子源S，可向纸面内任意方向发射电子，因此电子的运动轨迹将是过S点的一系列半径为r的等大圆，能够打到板MN上的区域范围如下图所示，实线SN表示电子刚好经过板N端时的轨迹，实线SA表示电子轨迹刚好与板相切于A点时的轨迹，因此电子打在板上可能位置的区域的长度为：l＝NA，（（考点：带电粒子在有界磁场中的运动。【2015山东-24】.如图所示，直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内，O为圆心，GH为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域（Ⅰ区）和小圆内部（Ⅱ区）均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔。一质量为m，电量为+q的粒子由小孔下方d/2处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场，由点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。（1）求极板间电场强度的大小；（2）若粒子运动轨迹与小圆相切，求区磁感应强度的大小；（3）若Ⅰ区，Ⅱ区磁感应强度的大小分别为2mv/qD，4mv/qD，粒子运动一段时间后再次经过H点，求这段时间粒子运动的路程。【答案】（1）2mvqd（2）4mvqD或43mvqD（3）5.5πD（3）若Ⅰ区域的磁感应强度为12mvBqD，则粒子运动的半径为112mvDRqB；Ⅱ区域的磁感应强度为24mvBqD，则粒子运动的半径为224mvDRqB；[来源:学_科_网]设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的周期分别为T1、T2，由运动公式可得：1112RTv；2222RTv据题意分析，粒子两次与大圆相切的时间间隔内，运动轨迹如图所示，根据对称性可知，Ⅰ区两段圆弧所对的圆心角相同，设为1，Ⅱ区内圆弧所对圆心角为2，圆弧和大圆的两个切点与圆心O连线间的夹角设为，由几何关系可得：1120o；2180o；60o粒子重复上述交替运动回到H点，轨迹如图所示，设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的时间分别为t1、t2，可得：1112360360tToo；222360360tToo设粒子运动的路程为s，由运动公式可知：s=v(t1+t2)联立上述各式可得：s=5.5πD考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；动能定理。【2015广东-16】16、在同一匀强磁场中，a粒子（42He）和质子（11H）做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则a粒子和质子A、运动半径之比是2:1B、运动周期之比是2:1C、运动速度大小之比是4:1D.受到的洛伦兹力之比是2:1【答案】B【考点】动量；洛伦兹力的公式；带电粒子在匀强磁场中的运动【解析】a粒子和质子质量之比为4：1，电荷量之比为2：1，由于动量相同，故速度之比为1：4，选项C错误；在同一匀强磁场B中，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径r=，得两者的运动半径之比为1：2，选项A错误；带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T=，得周期之比为2：1，选项B正确；由带电粒子在匀强磁场中受到的洛伦兹力f=qvB，得受到的洛伦兹力之比为1：2，选项D错误。【2015福建-18】18．如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中（）A．PQ中电流先增大后减小B．PQ两端电压先减小后增大C．PQ上拉力的功率先减小后增大D．线框消耗的电功率先减小后增大【答案】：C[来源:学+科+网Z+X+X+K]【2015福建-22】22.如图，绝缘粗糙的竖直平面MN左侧同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，电场强度大小为E，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的小滑块从A点由静止开始沿MN下滑，到达C点时离开MN做曲线运动。A、C两点间距离为h，重力加速度为g。（1）求小滑块运动到C点时的速度大小vc；（2）求小滑块从A点运动到C点过程中克服摩擦力做的功Wf；（3）若D点为小滑块在电场力、洛伦兹力及重力作用下运动过程中速度最大的位置，当小滑块运动到D点时撤去磁场，此后小滑块继续运动到水平地面上的P点。已知小滑块在D点时的速度大小为vD，从D点运动到P点的时间为t，求小滑块运动到P点时速度的大小vp