2020年高考物理真题模拟题汇编11磁场含解析

1专题11磁场1．（2020·天津高考真题）如图所示，在Oxy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45。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OMa，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qBamC．粒子在磁场中运动的轨道半径为aD．N与O点相距(21)a【答案】AD【解析】A．粒子向下偏转，根据左手定则判断洛伦兹力，可知粒子带负电，A正确；BC．粒子运动的轨迹如图由于速度方向与y轴正方向的夹角45，根据几何关系可知21145OMOOOM，1OMOOa则粒子运动的轨道半径为12rOMa洛伦兹力提供向心力2vqvBmr解得2qBavmBC错误；D．N与O点的距离为1(21)NOOOraD正确。故选AD。2．（2020·浙江省高考真题）特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流1I和2I，12II。a、b、c三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则（）A．b点处的磁感应强度大小为0B．d点处的磁感应强度大小为0C．a点处的磁感应强度方向竖直向下D．c点处的磁感应强度方向竖直向下【答案】C3【解析】A．通电直导线周围产生磁场方向由安培定判断，如图所示1I在b点产生的磁场方向向上，2I在b点产生的磁场方向向下，因为12II即12BB则在b点的磁感应强度不为零，A错误；BCD．如图所示，d点处的磁感应强度不为零，a点处的磁感应强度竖直向下，c点处的磁感应强度竖直向上，BD错误，C正确。故选C。3．（2020·全国高考课标3卷）真空中有一匀强磁场，磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（）A．32mvaeB．mvaeC．34mvaeD．35mvae【答案】C4【解析】电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力2veBvmr则磁感应强度与圆周运动轨迹关系为mvBer即运动轨迹半径越大，磁场的磁感应强度越小。令电子运动轨迹最大的半径为maxr，为了使电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，其最大半径的运动轨迹与实线圆相切，如图所示A点为电子做圆周运动的圆心，电子从圆心沿半径方向进入磁场，由左手定则可得，ABOB，ABO为直角三角形，则由几何关系可得max222max3arra解得max43ra解得磁场的磁感应强度最小值mainxm34mvBmeevra故选C。54．（2020·全国高考课标2卷）CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图（a）是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图（b）所示。图（b）中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线（如图中带箭头的虚线所示）；将电子束打到靶上的点记为P点。则（）A．M处的电势高于N处的电势B．增大M、N之间的加速电压可使P点左移C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外D．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移【答案】D【解析】A．由于电子带负电，要在MN间加速则MN间电场方向由N指向M，根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知M的电势低于N的电势，故A错误；B．增大加速电压则根据212eUmv可知会增大到达偏转磁场的速度；又根据在偏转磁场中洛伦兹力提供向心力有2vevBmR可得mvReB可知会增大在偏转磁场中的偏转半径，由于磁场宽度相同，故根据几何关系可知会减小偏转的角度，故P点会右移，故B错误；6C．电子在偏转电场中做圆周运动，向下偏转，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，故C错误；D．由B选项的分析可知，当其它条件不变时，增大偏转磁场磁感应强度会减小半径，从而增大偏转角度，使P点左移，故D正确。故选D。5．（2020·全国高考课标1卷）一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，ab为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径。一束质量为m、电荷量为q（q0）的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率。不计粒子之间的相互作用。在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为（）A．76mqBB．54mqBC．43mqBD．32mqB【答案】C【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动2mvqBvr，2rTv可得粒子在磁场中的周期2mTqB粒子在磁场中运动的时间2mtTqB则粒子在磁场中运动的时间与速度无关，轨迹对应的圆心角越大，运动时间越长。采用放缩圆解决该问题，7粒子垂直ac射入磁场，则轨迹圆心必在ac直线上，将粒子的轨迹半径由零逐渐放大。当半径0.5rR和1.5rR时，粒子分别从ac、bd区域射出，磁场中的轨迹为半圆，运动时间等于半个周期。当0.5Rr1.5R时，粒子从半圆边界射出，逐渐将轨迹半径从0.5R逐渐放大，粒子射出位置从半圆顶端向下移动，轨迹圆心角从逐渐增大，当轨迹半径为R时，轨迹圆心角最大，然后再增大轨迹半径，轨迹圆心角减小，因此当轨迹半径等于R时轨迹圆心角最大，即轨迹对应的最大圆心角433粒子运动最长时间为4243223mmtTqBqB,故选C。6．（2020·江西省江西师大附中高三月考）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0，方向也垂直于纸面向外。则（）8A．流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712B0B．流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0C．流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112B0D．流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B0【答案】AC【解析】外磁场、电流的磁场方向如图所示在b点12B0＝B0－B1＋B2在a点13B0＝B0－B1－B2由上述两式解得B1＝712B0，B2＝112B0。故AC正确，BD错误。故选AC。7．（2020·四川省棠湖中学高三二模）如图所示，在xoy平面内的坐标原点处，有一个粒子源，某一时刻以同一速率v发射大量带正电的同种粒子，速度方向均在xoy平面内，且对称分布在x轴两侧的30°角的范围内。在直线x=a与x=2a之间包括边界存在匀强磁场，方向垂直于xoy平面向外，已知粒子在磁场中运动的轨迹半径为2a。不计粒子重力及粒子间的相互作用力，下列说法正确的是（）9A．最先进入磁场的粒子在磁场中运动的时间为3avB．最先进入和最后进入磁场中的粒子在磁场中运动的时间都相等C．最后从磁场中射出的粒子在磁场中运动的时间为43avD．最后从磁场中射出的粒子出场的位置坐标为73,3aa（）【答案】ACD【解析】沿x轴方向射出的粒子最先进入磁场，由几何关系可知，粒子在磁场中运动的偏转角为30，所以运动时间为30223603aavv，故A正确；沿与x轴成30角的两个方向同时进入磁场，沿与x轴成30角斜向下方进入磁场的粒子在磁场中偏转角为120，所以用的时间为1202243603aavv，弦长为22sin6023saa，粒子进入磁场的位置离x轴的距离为3tan303xaa，所以最后从磁场中射出的粒子出场的位置的纵坐标为3732333sxaaa，所以最后从磁场中射出的粒子出场的位置坐标为73,3aa（），故B错误，CD正确.8．（2020·广东省广东实验中学高三月考）如图所示，竖直放置的两平行金属板，长为L，板间距离为d，接在电压为U的直流电源上。在两板间加一磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为m，电荷量为q的带正电油滴，从距金属板上端高为h处由静止开始自由下落，并经两板上端连线中点P进入板间。油滴在P点所受的电场力与磁场力大小恰好相等，且最后恰好从金属板的下边缘离开电磁场区域。空10气阻力不计，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A．油滴刚进入电磁场时的加速度为gB．油滴开始下落的高度2222UhBdgC．油滴从左侧金属板的下边缘离开D．油滴离开电磁场时的速度大小为2222qUUgLmBd【答案】ABD【解析】A．油滴刚进入电磁场时（在P点），受重力、电场力和洛伦兹力，其中电场力与磁场力大小恰好相等，故合力等于重力G，根据牛顿第二定律，加速度为g，故A正确；B．在P点由题意可知qE=qvB自由下落过程有v2=2ghU=Ed由以上三式解得2222UhBdg故B正确；C．根据左手定则，在P位置时受洛伦兹力向右，竖直方向在加速，故洛伦兹力在变大，故油滴从右侧金属板的下边缘离开，故C错误；D．由左手定则可知油滴经过P点后向右侧金属板偏转，则油滴克服电场力做功，整个过程由动能定理有1121       22dmghLqEmv（）得2222qUUvgLmBd故D正确；故选ABD。9．（2020·江西省高三一模）如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内，O点是cd边的中点。一个带正电的粒子仅在磁场力作用下，从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场。现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与od成30°角的方向、大小不同的速率射入正方形内，则下列说法中正确的是（）A．若该带电粒子在磁场中经历的时间是023t，则它一定从ad边射出磁场B．若该带电粒子在磁场中经历的时间是053t，则它一定从cd边射出磁场C．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从ab边射出磁场D．若该带电粒子在磁场中经历的时间是054t，则它一定从bc边射出磁场【答案】BD【解析】由题，带电粒子以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场，则知带电粒子的运动周期为T=2t0A．当带电粒子的轨迹与ad边相切时，轨迹的圆心角为60°，粒子运动的时间为0163ttT在所有从ad边射出的粒子中最长时间为03t，该带电粒子在磁场中经历的时间是023t，则它一定不会从ad边射出磁场，故A错误；12B．若该带电粒子在磁场中经历的时间是05536tT则粒子轨迹的圆心角为55263速度的偏向角也为53，根据几何知识得知，粒子射出磁场时与磁场边界的夹角为30°，必定从cd射出磁场，故B正确；C．若该带电粒子在磁场中经历的时间是012tT则得到轨迹的圆心角为π，而粒子从ab边射出磁场时最大的偏向角等于560901506故不一定从ab边射出磁场，故C错误；D．若该带电粒子在磁场中经历的时间是05548tT则得到轨迹的圆心角为54则它一定从bc边射出磁场，故D正确。故选：BD。10．（2020·湖南省湖南师大附中高三月考）如图所示，在直角坐标系xOy中x＞0空间内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场（其他区域无磁场），在y轴上有到原点O的距离均为L的C、D两点．带电粒子P（不计重力）从C点以速率v沿x轴正向射入磁场，并恰好从O点射出磁场；与粒子P相同的粒子Q从C点以速率4v沿纸面射入磁场，并恰好从D点射出磁场，则（）13A．粒子P带正电B．粒子P在磁场中运动的时间为2LvC．粒子Q在磁场中运动的时间可能为34LvD．粒子Q在磁场中运动的路程可能为23L【答案】ABD【解析】A．粒子P从C点沿x