2019年高考物理真题同步分类解析专题06 磁场(解析版)

2019年高考物理试题分类解析

专题06 磁场

1. （2019全国1卷17）如图，等边三角形线框LMN 由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M 、N 与直流电源两端相接，已如导体棒MN 受到的安培力大小为F ，则线框LMN 受到的安培力的大小为（ ）

A ．2F

B ．1.5F

C ．0.5F

D ．0

【答案】B

【解析】设导体棒MN 的电流为I ，则MLN 的电流为

2I ，根据BIL F =,所以ML 和LN 受安培力为2F

，根据力的合成，线框LMN 受到的安培力的大小为F +F F 5.130sin 2

20

=⨯

2. （2019全国1卷24）（12分）如图，在直角三角形OPN 区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U 加速后，沿平行于x 轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP 边上某点以垂直于x 轴的方向射出。已知O 点为坐标原点，N 点在y 轴上，OP 与x 轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d ，不计重力。求 （1）带电粒子的比荷；

（2）带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间。

【答案】

（1）设带电粒子的质量为m ，电荷量为q ，加速后的速度大小为v 。由动能定理有2

12

qU mv =①

设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r ，由洛伦兹力公式和牛领第二定律有2

v qvB m r

=②

由几何关系知d ③ 联立①②③式得 224q U

m B d

=④ （2）由几何关系知，带电粒子射入磁场后运动到x 轴所经过的路程为

πtan302

r

s r =

+︒⑤ 带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间为

s t v

=

⑥ 联立②④⑤⑥式得

2π(42Bd t U =⑦

【解析】另外解法（2）设粒子在磁场中运动时间为t 1，则U

Bd qB m T t 8241412

1ππ=⋅

==(将比荷代入) 设粒子在磁场外运动时间为t 2，则U Bd qU md qU

m d v t 1236326y 2

22=

⋅=⋅==

带电粒子从射入磁场到运动至x 轴的时间为21t t t +=，代入t 1和t 2得2π(42Bd t U =.

3. （全国2卷17）如图，边长为l 的正方形abcd 内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面（abcd 所在平面）向外。ab 边中点有一电子源O ，可向磁场内沿垂直于ab 边的方向发射电子。已知电子的比荷为k 。则从a 、d 两点射出的电子的速度大小分别为（ ）

A ．14kBl

B ．14kBl ，5

4

kBl

C ．12kBl

D ．12kBl ，5

4

kBl

【答案】B

【解析】

左图：从a 点射出的电子运动轨迹，半径4a l R =

，代入公式qB mv R =得4

klB

v a =

; 右图：从d 点射出的电子运动轨迹，OD=l 25，

51'cos =DOO ,半径4

5'cos 2d l DOO OD

R =

=，代入公式qB mv R =

得4

5d klB

v =

所以答案为D 。

4. （全国3卷18）如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为1

2

B

和B 、方向均垂直于

纸面向外的匀强磁场。一质量为m 、电荷量为q （q >0）的粒子垂直于x 轴射入第二象限，随后垂直于y 轴进入第一象限，最后经过x 轴离开第一象限。粒子在磁场中运动的时间为（ ）

A ．

5π6m

qB

B ．

7π6m

qB

C ．

11π6m

qB

D ．13π6m qB

【答案】B

【解析】如下图所示，粒子在第二象限运动的时间411T t =，在第一象限运动的时间6

360602

22T T t ==

， 由qB T m 21π=

,qB

qB T m 42/m 22ππ==,21t t t +=，代入解得t=7π6m

qB .

5. （北京卷16）如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场。一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出。下列说法正确的是（）

A．粒子带正电

B．粒子在b点速率大于在a点速率

C．若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出

D．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短

【答案】C

【解析】

根据左手定则，粒子带负电，A错误；匀速圆周运动，速率不变，B错误；若仅减小磁感应强度，根据半径

公式qB

mv

r =

，则粒子做圆周运动的半径增大，所以粒子可能从b 点右侧射出，C 正确；若仅减小入射速率，根据半径公式qB

mv

r =

，则粒子做圆周运动的半径减小，如下图所示，则粒子在磁场中圆周运动的圆心角变大，根据π

θ2T

t =

，因为qB m T π2=不变，圆心角变大，则运动时间变长，所以D 错误。,

6. （天津卷4）笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作：当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a 、长为c 的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e 的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为υ。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U ，以此控制屏幕的熄灭。则元件的（ ）

A.前表面的电势比后表面的低

B.前、后表面间的电压U 与υ无关

C.前、后表面间的电压U 与c 成正比

D.自由电子受到的洛伦兹力大小为eU

a

【答案】4.D

【解析】电子定向移动方向向左，根据左手定则，电子向后表面偏转，所以前表面的电势比后表面的高，A 错误；

根据洛伦兹力等于电场力e a

U

Bev =

，得前、后表面间的电压U =Bav ，所以B 、C 错误； 自由电子受到的洛伦兹力大小为a

eU

E =e ，D 正确。

7．（江苏卷7）如图所示，在光滑的水平桌面上，a 和b 是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等． 矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a 、b 产生的磁场作用下静止．则a 、b 的电流方向可能是（ ）