2020年高考物理电磁场压轴精选14道(答案和解析)

物理电磁场压轴精炼14道（有答案和精细解析）1．（16分）如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，在-3m≤x≤0的区域内有

磁感应强度大小B = 4.0×10-4T、方向垂直于

纸面向里的条形匀强磁场，其左边界与x轴

交于P点；在x＞0的区域内有电场强度大小

E = 4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电

场，其宽度d = 2m。一质量m = 6.4×10-27kg、

电荷量q =--3.2×10-19C的带电粒子从P点

以速度v = 4×104m/s，沿与x轴正方向成

α=60°角射入磁场，经电场偏转最终通过x

轴上的Q点（图中未标出），不计粒子重力。

求：

⑴带电粒子在磁场中运动时间；

⑵当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标；

⑶若只改变上述电场强度的大小，要求带电粒子仍能通过Q点，讨论此电场左边界的横坐标x′与电场强度的大小E′的函数关系。

2．（18分）如图a所示，水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场，现将一重力不计、

比荷q

m

＝106 C/kg的正电荷置于电场中的O点由静止释放，经过

15

π

×10－5 s后，电荷

以v0＝1.5×104 m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场，磁场与纸面垂直，磁感应强度B按图b所示规律周期性变化(图b中磁场以垂直纸面向外为正，以电荷第一次通过MN时为t＝0时刻)．求：

(1)匀强电场的电场强度E的大小；（保留2位有效数字）

(2)图b中t＝4

5

π

×10－5 s时刻电荷与O点的水平距离；

(3)如果在O点右方d＝68 cm处有一垂直于MN的足够大的挡板，求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间．(sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80) （保留2位有效数字）3．（20分）一个质量m =0.1kg的正方形金属框，其电阻R=0.5Ω，金属框放在表面绝缘且光滑的斜面顶端（金属框上边与AB重合），由静止开始沿斜面下滑，下滑过程中穿过一段边界与斜面底边CD平行、宽度为d的匀强磁场后滑至斜面底端（金属框下边与CD重合）。设金属框在下滑过程中的速度为v，与此对应的位移为s, 那么v2-s图像如图所示，已知匀强磁场方向垂直斜面向上，取g=10m/s2

（1）根据v 2

-s 图像所提供的信息，计算斜面的倾角θ和匀强磁场的宽度d

（2）计算匀强磁场的磁感应强度B 的大小； （3）现用平行于斜面沿斜面向上的恒力F 1作用在金属框上，使金属框从斜面底端CD （金属 框下边与CD 重合）由静止开始沿斜面向上运动，匀速通过磁场区域后，平行斜面沿斜面向上的恒力大小变为F 2,直至金属框到达斜面顶端（金属框上边与从AB 重合）c 试计算恒力 F 1、F 2所做总功的最小值？ （F 1、F 2虽为恒力，但大小均未知） .

4．（16分）如图所示，在xoy 平面直角坐标系中，直线MN 与y 轴成30°角，P 点的

坐标为（a 6

3

5-

，0）

，在y 轴与直线MN 之间的区域内，存在垂直于xoy 平面向里磁感强度为B 的匀强磁场．均匀分布的电子束以相同的速度0v 从y 轴上02≤≤-y a 的区间垂直于y 轴和磁场方向射入磁场．己知从y 轴上a y 2-=点射入磁场的电子在磁场中的轨迹恰好经过O 点，忽略电子间的相互作用，不计电子的重力．

（1）电子的比荷（

m

q ）； （2）有一电子，经过直线MP 飞出磁场时，它的速度方向平行于y 轴，求该电子在y 轴上的何处进入磁场；（3）若在直角坐标系xoy 的第一象限区域内，加上方向沿y 轴正方向大小为0Bv E =的匀强电场，在a x 3=处垂直

于x 轴放置一平面荧光屏，与x 轴交点为Q ，求：从O 点上方最远处进入电场的粒子打在荧光屏上的位置。 5．（18分）如图所示，平面直角坐标系的y 轴竖直向上，x 轴上的P 点与Q 点关于坐标原点O 对称，距离为2a 。有一簇质量为m 、带电量为+q 的带电微粒，在xoy 平面内，从P 点以相同的速率斜向右上方的各个方向射出（即与x 轴正方向的夹角θ，0°＜θ＜90°），经过某一个垂直于xoy 平面向外、磁感应强度大小为B 的有界匀强磁场区域后，最终会聚到Q 点，这些微粒的运动轨迹关于y 轴对称。为使微粒的速率保持不变．．．．．．，需要在微粒的运动空间再施加一个匀强电场。重力加速度为g 。求：

（1）匀强电场场强E 的大小和方向；

（2）若一个与x 轴正方向成30°角射出的微粒在磁场中运动的轨道半径也为a ，求微粒从P 点运动到Q 点的时间t ；

（3）若微粒从P 点射出时的速率为v ，试推导微粒在x ＞0的区域中飞出磁场的位置坐

标x 与y 之间的关系式。 6．（20分）如图所示，真空中的矩形abcd 区域内存在竖直向下的匀强电场，半径为R 的圆形区域内同时存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，圆形边界分别相切于ad 、bc 边的中点e 、f 。一带电粒子以初速度v 0沿着ef 方向射入该区域后能做直线运动；当撤去磁场并保留电场，粒子以相同的初速度沿着ef 方向射入恰能从c 点飞离该区域。已知43

3

ad bc R ==，忽略粒子的重力。求：

（1）带电粒子的电荷量q 与质量m 的比值

q m

； （2）若撤去电场保留磁场，粒子离开矩形区域时的位置。 7．（16分)在如图所示的xoy 坐标系中，y>0的区域内存在着沿y 轴正方向、场强为E 的匀强电场，y<0的区域内存在着垂直纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场．一带电粒子从y 轴上的P(0，h)点以沿x 轴正方向的初速度射出，恰好能通过x 轴上的D(d ，0)点．己知带电粒子的质量为m ，带电量为-q ．h 、d 、q 均大于0．不计重力的影响．

（1）若粒子只在电场作用下直接到达D 点，求粒子初速度的大小

v ；

（2）若粒子在第二次经过x 轴时到达D 点，求粒子初速度的大小

v

（3）若粒子在从电场进入磁场时到达D 点，求粒子初速度的大小

v ；

8．（18分）如图所示，三个同心圆是磁场的理想边界，圆1半径R 1=R 、圆2半径R 2=3R 、圆3半径R 3（R 3＞R 2）大小未定，圆1内部区域磁感应

强度为B ，圆1与圆2之间的环形区域是无场区，圆2与圆3之间的环形区域磁感应强度也为B 。两个区域磁场方向均垂直于纸面向里。t=0时一个质量为m ，带电量为+q （q