2021高考物理新动向专题10 磁场

2021高考物理最新动向 专题10 磁场（解析版） 【命题新趋势】 本章主要考查：①磁场的基本知识点，如电流的磁场、磁感应强度、磁感线、磁场的叠加等；②带电粒子在有界匀强磁场中的匀速圆周运动问题常涉及临界问题、多解问题，要根据带电粒子的轨迹去寻找几何关系，根据圆的几何性质和相应物理规律解题；③带电粒子在复合场包括组合场和叠加场中的运动，往往与圆周运动和类平抛运动相结合，涉及牛顿运动定律的应用；④带电粒子在磁场中的运动在现代科技中的应用，如回旋加速器、质谱仪、速度选择器等，重在考查科学思维能力，运用数学处理物理问题的能力及理论联系实际的能力. 【高考新动向】 考向一　磁场对通电导体的作用 1．（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和，。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0 B．d点处的磁感应强度大小为0 C．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】C 【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 在b点产生的磁场方向向上，在b点产生的磁场方向向下，因为 即 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。 2．(2019年全国卷Ⅰ)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．已知导体棒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】设三角形边长为l，通过导体棒MN的电流大小为I，则根据并联电路的规律可知通过导体棒ML和LN的电流大小为，如图所示，依题意有F＝BlI，则导体棒ML和LN所受安培力的合力为F1＝BlI＝F，方向与F的方向相同，所以线框LMN受到的安培力大小为1.5F，选项B正确． 【方法总结】 安培力综合问题的解题思路 解通电导体在磁场中的平衡与运动问题，关键是受力分析．步骤如下： (1)受力分析前，实现“由三维变二维”的转化． (2)用左手定则判断出安培力的方向，并在图中标出安培力． 具体分析如下： ①画出支撑面的平面图形． ②画出导体的平面图． ③标出平面图中的磁感线方向． ④标出导体中的电流方向． (3)对导体进行受力分析，画出其他各力． (4)列平衡方程或牛顿第二定律方程． 考向二　磁场对运动电荷的作用 1．（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，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（q>0）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． B． C． D． 【答案】C 【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动， 可得粒子在磁场中的周期 粒子在磁场中运动的时间 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， 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。 当半径和时，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0.5R<r<1.5R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 粒子运动最长时间为, 故选C。 2．(2019年全国卷Ⅱ)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边中点有一电子发射源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.kBl，kBl B.kBl，kBl C.kBl，kBl D.kBl，kBl 【答案】B 【解析】电子的运动轨迹如图所示．电子从a点射出时，其轨迹半径为ra＝，由洛伦兹力提供向心力，有evaB＝m，又＝k，解得va＝；电子从d点射出时，由几何关系有r＝l2＋rd－2，解得轨迹半径为rd＝，由洛伦兹力提