专题11 磁场 题组5-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

专题11　题组五 1.解析　因bc段与磁场方向平行，则不受安培力；ab段与磁场方向垂直，则受安培力为Fab＝BI·2l＝2BIl，则该导线受到的安培力为2BIl。故选C。 答案　C 2.解析　两导线受到的安培力是相互作用力，大小相等，故A错误；导线所受的安培力可以用F＝ILB计算，因为磁场与导线垂直，故B正确；移走导线b前，b的电流较大，则p点磁场方向与b产生磁场方向同向，向里，移走后，p点磁场方向与a产生磁场方向相同，向外，故C正确；在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，两导线在任意点产生的磁场均不在同一条直线上，故不存在磁感应强度为零的位置。故D正确。故选BCD。 答案　BCD 3.解析　(1)由题知，入射速度为v0时，电子沿x轴做直线运动，则有Ee＝ev0B 解得E＝v0B。 (2)电子在竖直向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场的复合场中，由于洛伦兹力不做功，且由于电子入射速度为，则电子受到的电场力大于洛伦兹力，则电子向上偏转，根据动能定理有 eEy1＝m2－m2 解得y1＝。 (3)若电子以v入射时，设电子能达到的最高点位置的纵坐标为y，则根据动能定理有eEy＝mv－mv2 由于电子在最高点与在最低点所受的合力大小相等，则在最高点有F合＝evmB－eE 在最低点有F合＝eE－evB 联立有vm＝－v，y＝ 要让电子达纵坐标y2＝位置，即y ≥ y2 解得v≤v0 则若电子入射速度在0<v<v0范围内均匀分布，能到达纵坐标y2＝位置的电子数N占总电子数N0的90%。 答案　(1)v0B　(2)　(3)90% 4.解析　(1)如图所示，将离子甲从A点出射速度为v0分解到沿y轴方向和z轴方向，离子受到的电场力沿y轴负方向，可知离子沿z轴方向做匀速直线运动，沿y轴方向做匀减速直线运动，从A到O的过程，有L＝v0cos β·t，v0sin β＝at，a＝，联立解得E＝。 (2)如图所示，离子从坐标原点O沿z轴正方向进入磁场Ⅰ中，由洛伦兹力提供向心力可得 qvB＝，离子经过磁场Ⅰ偏转后从y轴进入磁场Ⅱ中，由洛伦兹力提供向心力可得qv·B＝，得r2＝r1 为了使离子在磁场中运动，需满足r1≤d，r2≤3d 联立可得v≤ 要使离子甲进入磁场后始终在磁场中运动，进入磁场时的最大速度为。 (3)离子甲以的速度从O点沿z轴正方向第一次穿过xOy面进入磁场Ⅰ，离子在磁场Ⅰ中的轨迹半径为r1＝＝，离子在磁场Ⅱ中的轨迹半径为 r2＝＝ 离子从O点第一次穿过到第四次穿过xOy平面的运动情景，如图所示 离子第四次穿过xOy平面的x坐标为x4＝2r2sin 45°＝d 离子第四次穿过xOy平面的y坐标为y4＝2r1＝d 故离子第四次穿过xOy平面的位置坐标为(d，d)。 (4)设离子乙的速度为v′，根据离子甲、乙动能相同， mv2＝×4mv′2，可得v′＝＝ 离子甲在磁场Ⅰ中的轨迹半径为r1＝＝ 离子甲在磁场Ⅱ中的轨迹半径为r2＝＝ 离子甲在磁场Ⅰ中的轨迹半径为r′1＝＝d＝2r1 离子甲在磁场Ⅱ中的轨迹半径为r′2＝＝d＝2r2 根据几何关系可知离子甲、乙运动轨迹第一个交点在离子乙第一次穿过x轴的位置，如图所示，从O点进入磁场到第一个交点的过程，有 t甲＝T1＋T2＝＋＝(2＋2) t乙＝T1′＋T2′＝×＋×＝(4＋4) 可得离子甲、乙到达它们运动轨迹第一个交点的时间差为Δt＝t乙－t甲＝(2＋2)。 答案　(1)　(2)　(3)(d，d) (4)(2＋2) 5.解析　(1)从O点射出的粒子在板间被加速，则 U0q＝mv2－mv 粒子在磁场中做圆周运动，则半径 r＝ 由qvB＝m 解得U0＝－。 (2)当电压有最小值时，当粒子穿过下面的正极板后，圆轨道与挡板OM相切，此时粒子恰好不能打到挡板上，则 从O点射出的粒子在板间被加速，则 Uminq＝mv2－mv 粒子在负极板上方的磁场中做圆周运动 qvB＝m 粒子从负极板传到正极板时速度仍减小到v0，则 qv0B＝m 由几何关系可知2rmin＝＋r′ 联立解得v＝ Umin＝。 (3)设粒子第一次经过电场加速，在负极板上方磁场区域偏转的轨迹半径为r0，若粒子在电场加速电压小于Umin，粒子穿过磁场在正极板下方磁场运动时，会被OM板吸收。则第一次出现能吸收到两种能量的位置(即H点)，为粒子通过极板电压Umin＝时，粒子第二次从上方打到负极板的位置(轨迹如图中粗线条所示)。由(2)的计算可知 r1＝ 则CH＝4r－2r′＝ 极板电压大于Umin＝时，粒子均不会被OM吸收，可以经过正极板下方磁场偏转，回到负极板上方磁场中，偏转后打在负极板上。则H点右方的点的粒子靶都可以接受到n(n≥2)种能量的粒子，即CS→。 答案　(1)U0＝－　(2)Umin＝ (3)CH＝　CS→∞ 学科网（北京）股份有限公司 $色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.2xXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 专题11 题 班级： 磁场 组 姓名： 五 学号： 一、选择题 1.(2023·江苏卷)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I,放置在 磁场中。已知ab边长为21，与磁场方向垂直，bc边长为1，与磁场方向平行。该导线受到的安 培力为() A.0 B.BII C.2BIL D.5BIl 2.(多选)2021浙江卷)如图所示，有两根用超导材料制成的长直平行细导线α、b,分别通 以80A和100A流向相同的电流，两导线构成的平面内有一点p,到两导线的距离相等。下 列说法正确的是() -80A ·p b 100A A.两导线受到的安培力F6=125F。 B.导线所受的安培力可以用F=ILB计算 C移走导线b前后，卫点的磁感应强度方向改变 D.在离两导线所在的平面有一定距离的有限空间内，不存在磁感应强度为零的位置 二、非选择题 3.(2023·江苏卷)霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oy平面内存在竖直 向下的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m、电荷量为 的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为时，电子沿x轴做直线运动；入射速度 小于0时，电子的运动轨迹如图中的虚线所示，且在最高点与在最低点所受的合力大小相等。 不计重力及电子间相互作用。 (1)求电场强度的大小E (2)若电子入射速度为v04.求运动到速度为v02时位置的纵坐标y: (3)若电子入射速度在0<0<o范围内均匀分布，求能到达纵坐标2=mv05B位置的电子 数N占总电子数N的百分比。 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 4.(2022山东卷)中国“人造太阳”在核聚变实验方面取得新突破，该装置中用电磁场约 束和加速高能离子，其部分电磁场简化模型如图所示，在三维坐标系Oxyz中，0<z≤d空间内 充满匀强磁场I,磁感应强度大小为B,方向沿x轴正方向；一3≤<0，y>0的空间内充满匀 强磁场Ⅱ，磁感应强度大小为2)2B,方向平行于xOy平面，与x轴正方向夹角为45°；z<0,y ≤0的空间内充满沿y轴负方向的匀强电场。质量为m、带电量为十q的离子甲，从yOz平面 第三象限内距y轴为L的点A以一定速度出射，速度方向与z轴正方向夹角为β.在Oz平面 内运动一段时间后，经坐标原点O沿z轴正方向进入磁场I,不计离子重力。 B 0- 2 t A:vo 十E -3d 45 (I)当离子甲从A点出射速度为时，求电场强度的大小E; (2)若使离子甲进入磁场后始终在磁场中运动，求进入磁场时的最大速度？m: (3)离子甲以gBd2m的速度从O点沿z轴正方向第一次穿过xOy面进入磁场I,求第四次 穿过xOy平面的位置坐标（用d表示）： (4)当离子甲以9Bd2m的速度从O点进入磁场I时，质量为4m、带电量为+q的离子乙 也从O点沿z轴正方向以相同的动能同时进入磁场I,求两离子进入磁场后，到达它们运动轨 迹第一个交点的时间差△〔忽略离子间相互作用)。 ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 5.(2021河北卷)如图，一对长平行栅极板水平放置.极板外存在方向垂直纸面向外、磁感 应强度大小为B的匀强磁场，极板与可调电源相连，正极板上O点处的粒子源垂直极板向上 发射速度为、带正电的粒子束，单个粒子的质量为m、电荷量为q,一足够长的挡板OM与 正极板成37°倾斜放置，用于吸收打在其上的粒子，C、P是负极板上的两点，C点位于O点 的正上方，P点处放置一粒子靶（忽略靶的大小），用于接收从上方打入的粒子，CP长度为Lo 忽略栅极的电场边缘效应、粒子间的相互作用及粒子所受重力。s37°=35。 ，。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。 Lo v0↑ +.0:: 。。。。·。。。。。·。… ..。。.。..... (1)若粒子经电场一次加速后正好打在P点处的粒子靶上，求可调电源电压U的大小； (2)调整电压的大小，使粒子不能打在挡板OM上，求电压的最小值Uim: (3)若粒子靶在负极板上的位置P点左右可调，则负极板上存在H、S两点(CH≤CP <CS,H、S两点末在图中标出)、对于粒子靶在HS区域内的每一点，当电压从零开始连续缓 慢增加时，粒子靶均只能接收到n(n≥2)种能量的粒子，求CH和CS的长度。（假定在每个粒 子的整个运动过程中电压恒定) ·独家授权侵权必究