高考物理真题分类汇编：磁场

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2014年高考物理真题分类汇编：磁场

15．[2014·新课标全国卷Ⅰ] 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( ) A ．安培力的方向可以不垂直于直导线 B ．安培力的方向总是垂直于磁场的方向

C ．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关

D ．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半

15．B [解析] 本题考查安培力的大小和方向．安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面，因此，安培力总与磁场和电流垂直，A 错误，B 正确；安培力F ＝BIL sin θ，其中θ是电流方向与磁场方向的夹角，C 错误；将直导线从中点折成直角，导线受到安培力的情况与直角导线在磁场中的放置情况有关，并不一定变为原来的一半， D 错误．

16．[2014·新课标全国卷Ⅰ] 如图所示，MN 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未面出)，一带电粒子从紧贴铝板上表面的P 点垂直于铝板向上射出，从Q 点穿越铝板后到达PQ 的中点O ，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变．不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( )

A ．2 B.2 C ．1 D.

2

2

16．D [解析] 本题考查了带电粒子在磁场中的运动．根据q v B ＝m v 2r 有B 1B 2＝r 2r 1·v 1

v 2

，穿过铝板后粒子动能减

半，则v 1v 2＝2，穿过铝板后粒子运动半径减半，则r 2r 1＝12，因此B 1B 2＝2

2

，D 正确．

18．[2014·山东卷] 如图所示，场强大小为E 、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd ，水平边ab 长为

s ，竖直边ad 长为h .质量均为m 、带电荷量分别为＋q 和－q 的两粒子，由a 、c 两点先后沿ab 和cd 方向以速率v 0进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中)．不计重力．若两粒子轨迹恰好相切，则v 0等于( )

A.s 2

2qE mh B.s

2qE

mh

C.s 42qE mh

D.s

4qE

mh

18．B [解析] 两个粒子都做类平抛运动．两个粒子在竖直方向上都做加速度大小相等的匀加速直线运动，因为竖直位移大小相等，所以它们的运动时间相等．两个粒子在水平方向上都做速度大小相等的匀速直线运动，因为运动时间相等，所以水平位移大小相等．综合判断，两个粒子运动到轨迹相切点的水平位移都为s 2，竖直位移都为h

2，

由h 2＝Eq 2m t 2，s 2＝v 0t 得v 0＝s

2

Eq

mh

，选项B 正确． 20． [2014·新课标Ⅱ卷] 图为某磁谱仪部分构件的示意图．图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹．宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子．当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下

列说法正确的是( )

A ．电子与正电子的偏转方向一定不同

B ．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同

C ．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子

D ．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小

20．AC [解析] 电子、正电子和质子垂直进入磁场时，所受的重力均可忽略，受到的洛伦兹力的方向与其电性有关，由左手定则可知A 正确；由轨道公式R ＝m v

Bq 知 ，若电子与正电子与进入磁场时的速度不同，则其运动的

轨迹半径也不相同，故B 错误．由R ＝m v Bq ＝2mE k

Bq 知，D 错误．因质子和正电子均带正电，且半径大小无法计算出，

故依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子，C 正确．

9．[2014·江苏卷] 如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I ，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B 与I 成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为I H ，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压U H 满足：U H ＝k I H B

d ，式中k 为霍尔系数，d 为霍尔元件两侧面间的距离．电

阻R 远大于R L ，霍尔元件的电阻可以忽略，则( )

A ．霍尔元件前表面的电势低于后表面

B ．若电源的正负极对调，电压表将反偏

C ．I H 与I 成正比

D ．电压表的示数与R L 消耗的电功率成正比

9．CD [解析] 由于导电物质为电子，在霍尔元件中，电子是向上做定向移动的，根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力方向向后表面，故霍尔元件的后表面相当于电源的负极，霍尔元件前表面的电势应高于后表面，A 选项错误；若电源的正负极对调，则I H 与B 都反向，由左手定则可判断电子运动的方向不变，B 选项错误；由于电阻

R 和R L 都是固定的，且R 和R L 并联，故I H ＝R L R ＋R L I ，则C 正确；因B 与I 成正比，I H 与I 成正比，则U H ＝k I H B

d ∝

I 2，R L 又是定值电阻，所以D 正确．、

18．[2014·安徽卷] “人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞．已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T 成正比，为约束更

高温度的等离子体，则需要更强的磁场，以使带电粒子在磁场中的运动半径不变．由此可判断所需的磁感应强度B 正比于( )

A.T B ．T C.T 3 D ．T 2

18．A [解析] 本题是“信息题”：考查对题目新信息的理解能力和解决问题的能力．根据洛伦兹力提供向心力有q v B ＝m v 2r 解得带电粒子在磁场中做圆周运动的半径r ＝m v qB .由动能的定义式E k ＝12m v 2，可得r ＝2mE k

qB ，结合题

目信息可得B ∝T ，选项A 正确。

16． [2014·北京卷] 带电粒子a 、b 在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，它们的动量大小相等，a 运动的半径大于b 运动的半径．若a 、b 的电荷量分别为q a 、q b ，质量分别为m a 、m b ，周期分别为T a 、T b .则一定有( )

A. q a

B. m a

C. T a

D.

q a m a

16．A 本题考查带电粒子在磁场中的运动和动量定义．带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即q v B ＝m v 2

r ，p ＝m v ，得p ＝qBr ，两粒子动量相等，则q a Br a ＝q b Br b ，已知r a >r b ，则q a

其他条件未知，B 、C 、D 无法判定．

25． [2014·全国卷] 如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(xy 平面)向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x 轴负向．在y 轴正半轴上某点以与x 轴正向平行、大小为v 0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d ，0)点沿垂直于x 轴的方向进入电场．不计重力．若该粒子离开电场时速度方向与y 轴负方向的夹角为θ，求：

(1 )电场强度大小与磁感应强度大小的比值； (2)该粒子在电场中运动的时间．

25．[答案] (1)12v 0tan 2θ (2)2d

v 0tan θ

[解析] (1)如图，粒子进入磁场后做匀速圆周运动．设磁感应强度的

大小为B ，粒子质量与所

带电荷量分别为m 和q ，圆周运动的半径为R 0.由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得

q v 0B ＝m v 20

R 0

①

由题给条件和几何关系可知R 0＝d ② 设电场强度大小为E ，粒子进入电场后沿x 轴负方向的加速度

大小为a x ，在电场中运动的

时间为t ，离开电场时沿x 轴负方向的速度大小为v x .由牛顿定律及运动学公式得

Eq ＝ma x ③ v x ＝a x t ④

v x

2

t ＝d ⑤ 由于粒子在电场中做类平抛运动(如图)，有

tan θ＝v x

v 0

⑥

联立①②③④⑤⑥式得

E B ＝1

2

v 0tan 2 θ⑦ (2)联立⑤⑥式得

t ＝

2d

v 0tan θ

⑧