2019年高考物理试题汇编(磁场).pdf
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1、2019 普通高校招生考试试题汇编- 磁场 15( 2019 全国卷1)如图,两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流 1 I和 2 I,且 12 II;a、b、 c、d 为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c 与两导线共面;b 点在两导线之间,b、d 的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是 A.a 点 B.b点 C.c 点 D.d点 解析:要合磁感应强度为零,必有 1 I和 2 I形成两个场等大方向,只有C点有可能,选C 23(2019 安徽) (16 分) 如图所示,在以坐标原点O 为圆心、半径为R 的半圆形区域内,有相互垂直的匀强 电场和匀强磁场,磁感应强度为B,
2、磁场方向垂直于xOy平面向里。一带正电的粒子(不计 重力)从 O 点沿 y 轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直 线运动,经t0时间从 P点射出。 (1)求电场强度的大小和方向。 (2) 若仅撤去磁场, 带电粒子仍从O 点以相同的速度射入,经 0 2 t 时间恰从半圆形区域的边界射出。求粒子运动加速度的大小。 (3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O 点射入,且速度为原来的4 倍, 求粒子在磁场中运动的时间。 解析: (1)设带电粒子的质量为m,电荷量为q,初速度为v,电场强度为E。可判断出粒 子受到的洛伦磁力沿x 轴负方向,于是可知电场强度沿x 轴正方向 且有qE=qvB 又R=vt0 则
3、 0 BR E t (2)仅有电场时,带电粒子在匀强电场中作类平抛运动 在 y 方向位移 2 2 t yv 由式得 2 R y 设在水平方向位移为x,因射出位置在半圆形区域边界上,于是 3 2 xR x y O P B 又有 20 1 () 22 t xa 得 2 0 4 3R a t (3)仅有磁场时,入射速度4vv,带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动,设轨道 半径为 r,由牛顿第二定律有 2 v qv Bm r 又qE=ma 由式得 3 3 R r 由几何关系sin 2 R r 11 即 3 sin 23 12 带电粒子在磁场中运动周期 2 m T qB 则带电粒子在磁场中运动时间 2 2
4、 R tT 所以 0 3 18 R tt 13 25( 2019 全国卷 1). (19 分) (注意:在试卷上作答无效) 如图,与水平面成45角的平面MN将空间分成I 和 II两个区域。一质量为m 、电荷量为q (q0)的粒子以速度 0 v从平面 MN上的 0 p点水平右射入 I 区。粒子在I 区运动时,只受到大小不变、方向竖直向 下的电场作用, 电场强度大小为E;在 II区运动时, 只受 到匀强磁场的作用,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸 面向里。求粒子首次从II区离开时到出发点 0 p的距离。 粒子的重力可以忽略。 解析: 设粒子第一次过MN时速度方向与水平方向成1角, 位移与水平方向成
5、2角且 2=45 0,在电场中做类平抛运 动, 则有: 0 2 , 1 , 2 v tx xy Eq aty a m 得出: 1 0 tan2 at v 00 2,5 y vv vv 在电场中运行的位移: 22 22 00 1 2 22 2vmv sxy aEq 在磁场中做圆周运动,且弦切角为 =1- 2, 12 12 tantan110 tan,sin 1tantan310 2 v qvBm R 得出: 0 5mv R qB 在磁场中运行的位移为: 0 2 2 2sin mv sR qB 所以首次从II区离开时到出发点 0 p的距离为: 2 00 12 2 22mvmv sss qEqB 7
6、(2019 海南) 自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为寻找它们之 间的联系做出了贡献。下列说法正确的是 A.奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电现象和磁现象之间的联系 B.欧姆发现了欧姆定律,说明了热现象和电现象之间存在联系 C.法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系 D.焦耳发现了电流的热效应,定量得出了电能和热能之间的转换关系 解析:考察科学史,选ACD 10(2019 海南) .空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图中的正方形为其边界。一细 束 由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O 点入射。这两种粒子带同种电荷,它 们的电荷量、质量均不同,但
7、其比荷相同,且都包含不同速率的粒子。不计重力。下列说法 正确的是 A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B. 入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同 D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大 解析:在磁场中半径 mv r qB 运动时间: m t qB (为转过圆心 角) ,故 BD 正确,当粒子从O 点所在的边上射出的粒子时:轨迹可以不同,但圆心角相同 为 1800,因而 AC错 14(2019 全国理综) . 为了解释地球的磁性,19 世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的 轴的环形电流I 引起的。在下
8、列四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是(B) 解析:主要考查安培定则和地磁场分布。根据地磁场分布和安培定则判断可知正确答案是B。 18( 2019 全国理综) . 电磁轨道炮工作原理如图所示。待发射弹体可在两平行轨道之间自由 移动,并与轨道保持良好接触。电流 I 从一条轨道流入, 通过导电弹体后从另一条轨道流回。 轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I 成正比。 通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。现欲使弹体的出射速度增加至 原来的 2 倍,理论上可采用的方法是(BD ) A.只将轨道长度L 变为原来的2倍 B.只将电流I 增加至原来
9、的2 倍 C.只将弹体质量减至原来的一半 D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L 变为原来的2 倍,其它量不变 解析:主要考查动能定理。利用动能定理有 2 2 1 mvBIlL,B=kI解得 m lLkI v 2 2 。所以 正确答案是BD 。 25( 2019 全国理综) .(19 分) 如图,在区域I(0 xd)和区域II(dx2d)内分别存在匀强磁场,磁感应强度大小分 别为 B 和 2B,方向相反,且都垂直于Oxy 平面。一质量为m、带电荷量q(q0)的粒子 a 于某时刻从y 轴上的 P 点射入区域I,其速度方向沿x 轴正向。已知a 在离开区域I 时,速 度方向与x 轴正方向的夹角为3
10、0;因此,另一质量和电荷量均与a 相同的粒子b 也从 p 点沿 x 轴正向射入区域I,其速度大小是a 的 1/3。不计重力和两粒子之间的相互作用力。求 (1)粒子 a 射入区域 I 时速度的大小; (2)当 a离开区域II 时, a、b 两粒子的y 坐标之差。 解析: (1)设粒子a 在 I 内做匀速圆周运动的圆心为C(在 y 轴上) ,半径为Ra1,粒子速率 为 va,运动轨迹与两磁场区域边界的交点为P, 如图,由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得 1 2 a a R v mABqv由几何关系得PPC s i n 1 d Ra 式中, 0 30,由式得 m qBd va 2 1 (2) 设粒子 a
11、 在 II内做圆周运动的圆心为Oa,半径为 1a R,射出点为 a P(图中未画出轨 迹) , aaP OP。由洛仑兹力公式和牛顿第二定律得 2 2 )2( a a a R v mBqv 由式得 2 1 2 a a R R C、P和 a O三点共线,且由式知 a O点必位于dx 2 3 的平面上。由对称性知, a P点与P点纵坐标相同,即hRy apa cos 1 式中, h 是 C点的 y 坐标。 设b 在I中 运 动 的 轨 道 半 径 为 1b R, 由 洛 仑 兹 力 公 式 和 牛 顿 第 二 定 律 得 2 1 ) 3 () 3 ( a b a v R m B v q 设 a 到达
12、 a P点时, b 位于 b P点,转过的角度为。如果 b 没有飞出I ,则 2 2a T t 2 1b T t 11 式中, t 是 a 在区域 II中运动的时间,而 v R T a a 2 2 2 12 3 2 1 1 v R T b b 13 由 111213 式得 0 30 14 由 14 式可见, b 没有飞出。 b P点的 y 坐标为hRy bpb )cos2( 1 15 由 1415 式及题给条件得,a、 b 两粒子的y 坐标之差为 dyy ba pp )23( 3 2 16 12( 2019 天津) (20 分)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广 泛应用,
13、有力地推动了现代科学技术的发展。 (1)当今医学成像诊断设备PET/CT 堪称“现代医学高科技之冠”,它在医疗诊断中,常利 用能放射电子的同位素碳11 为示踪原子,碳11 是由小型回旋加速器输出的高速质子 轰击氮 14获得, 同时还产生另一粒子, 试写出核反应方程。 若碳 11的半衰期 为 20min , 经 2.0h 剩余碳 11 的质量占原来的百分之几?(结果取2 位有效数字) (2)回旋加速器的原理如图,D1和 D2是两个中空的半径为R 的 半圆金属盒,它们接在电压一定、频率为f 的交流电源上, 位于 D1圆心处的质子源A 能不断产生质子 (初速度可以忽 略, 重力不计),它们在两盒之间
14、被电场加速,D1、D2置于 与盒面垂直的磁感应强度为B 的匀强磁场中。若质子束从 回旋加速器输出时的平均功率为P,求输出时质子束的等 效电流 I 与 P、B、R、f 的关系式(忽略质子在电场中运动 的时间,其最大速度远小于光速) (3)试推理说明:质子在回旋加速器中运动时,随轨道半径r 的增大,同一盒中相邻轨道 的半径之差r是增大、减小还是不变? 12 (20 分) (1)核反应方程为 141114 71 62NHC+ He 设碳 11 原有质量为m0,经过 t=2.0h 剩余的质量为mt,根据半衰期定义,有: 120 20 0 11 1.6% 22 t t m m (2)设质子质量为m,电荷
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