专题08 磁场(命题猜想)-2017年高考物理命题猜想与仿真押题(原卷版)

1、专题站磁场(命题猜想)【考向解读】磁场的产生、磁感应强度的叠加、安培定则、左手定则是磁场的基本知识，在近几年的高考中时有出现，考题以选择题的形式出现，难度不大磁场对通电导体棒的作用问题是近几年高考的热点，分析近几年的高考题，该考点的命题规律主要有以下两点：主要考查安培力的计算、安培力方向的判断、安培力作用下的平衡和运动，题型以选择题为主，难度不大与电磁感应相结合，考查力学和电路知识的应用，综合性较强，以计算题形式出现带电粒子在磁场中的圆周运动问题是近几年高考的重点，同时也是高考的热点，分析近几年高考试题，该考点的命题规律有以下两个方面：通常与圆周运动规律、几何知识相联系，综合考查应用数学知识处

2、理物理问题的能力，题型为选择题或计算题偶尔也会以选择题的形式考查磁场的性质、洛伦兹力的特点及圆周运动的周期性等问题带电粒子在有界匀强磁场中的圆周运动往往会出现临界和极值问题，有时还会出现多解问题，解决这类问题，对考生分析能力、判断能力和综合运用知识的能力要求较高，因此可能成为2016年高考命题点【命题热点突破一】对磁场基本性质的考查1.【2016全国卷III】平面OM和平面ON之间的夹角为30,其横截面(纸面)如图1-所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外.一带电粒子的质量为m,电荷量为q(q0).粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与O

3、M成30角.已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为()mvA丽B.qB图1-C2mvD4mvC，qBD-qB【变式探究】（多选）如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称.导线通有大小相等、方向相反的电流I.已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B=kr，式中k是常数，I是导线中的电流，r为点到导线的距离.一带正电的小球（图中未画出）以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点.关于上述过程，下列说法正确的是（）小球先做加速运动后做减速

4、运动小球一直做匀速直线运动小球对桌面的压力先增大后减小小球对桌面的压力一直在增大【命题热点突破二】磁场对电流的作用例2.（多选）如图所示，质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、0【并处于匀强磁场中.当导线中通以沿x正方向的电流I,且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为0,则磁感应强度方向和大小可能为（）A.z正向，mgtan0B.y正向，器C.z负向，mgtan0D.沿悬线向上，乌込0【变式探究】（多选）如图甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.从t=0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I,周期为T

5、最大值为I,图甲中I所示方向为电流正方向.则金属棒（）m直向右移动速度随时间周期性变化受到的安培力随时间周期性变化受到的安培力在一个周期内做正功【感悟提升】解决安培力问题的一般思路正确地对导体棒进行受力分析，应特别注意通电导体棒受到的安培力的方向，安培力与导体棒和磁感应强度组成的平面垂直.2画出辅助图如导轨、斜面等，并标明辅助方向磁感应强度B、电流I的方向将立体的受力分析图转化为平面受力分析图，即画出与导体棒垂直的平面内的受力分析图.)【命题热点突破三】带电粒子在匀强磁场中的运动例3.【2016四川卷】如图1-所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场.一带正电的粒子从f点沿fd方

6、向射入磁场区域，当速度大小为vb时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为tb，当速度大小为v时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为t,不计粒子重力.贝“)cc图1-A.叮v=1:c2，tb:t=2cB.v:v=2:1，t:t=1bcbcC.v:v=2:1，t:t=2bcbcD.vb:v=1:c2，tb:t=1c1212【变式探究】一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O.筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.圆筒下面有相距为d的平行金属板M、N,其中M板带正电荷，N板带等量负电荷.质量为m、电荷量为q的带正电粒子自M板边缘的P处由静止释放，经N板的小孔S以速度v沿半径SO方向射入磁场中.

7、粒子与圆筒发生两次碰撞后仍从S孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷量保持不变，在不计重力的情况下，求：(1)M、N间电场强度E的大小；圆筒的半径R；2保持M、N间电场强度E不变，仅将M板向上平移3d粒子仍从M板边缘的P处由静止释放，粒子自进入圆筒至从S孔射出期间，与圆筒的碰撞次数n.【命题热点突破四】带电粒子在磁场中运动的临界和极值问题例4、【2016四川卷】如图1-所示，图面内有竖直线DD，,过DD，且垂直于图面的平面将空间分成I、II两区域.区域I有方向竖直向上的匀强电场和方向垂直于图面的匀强磁场B(图中未画出)；区域II有固定n在水平面上高h=2l、倾角a=4的光滑绝缘斜面

8、，斜面顶端与直线DD，距离s=4l，区域II可加竖直方向的大小不同的匀强电场(图中未画出)；C点在DD上，距地面高H=3l.零时刻，质量为m、带电荷量为q的小球p在k点具有大小v0=、/gi、方向与水平面夹角0=3的速度，在区域i内做半径厂=的匀速圆周运动，经C点水平进入区域II.某时刻，不带电的绝缘小球A由斜面顶端静止释放，在某处与刚运动到斜面的小球P相遇.小球视为质点，不计空气阻力及小球P所带电荷量对空间电磁场的影响.l已知，g为重力加速度.求匀强磁场的磁感应强度B的大小；若小球A、P在斜面底端相遇，求释放小球A的时刻tA；若小球A、P在时刻t=0jg(B为常数)相遇于斜面某处，求此情况下

9、区域II的匀强电场的场强E,并讨论场强E的极大值和极小值及相应的方向.图1-【变式探究】如图所示，两平行金属板AB中间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场.A板带正电荷，B板带等量负电荷，电场强度为E；磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B1.平行金属板右侧有一挡板M，中间有小孔O,OO是平行于两金属板的中心线.挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为b2.cd为磁场B2边界上的一绝缘板，它与M板的夹角445。，OC=a,现有大量质量均为m,含有各种不同电荷量、不同速度的带电粒子(不计重力)，自O点沿OO方向进入电磁场区域，其中有些粒子沿直线OO方向运动，并进入匀强磁场b2中，求：进入匀强磁场B

10、2的带电粒子的速度；能击中绝缘板CD的粒子中，所带电荷量的最大值；绝缘板CD上被带电粒子击中区域的长度.【易错提醒】解决带电粒子在磁场中运动的临界和极值问题极易从以下几点失分：审题过程出现多层思维障碍，不能把粒子的运动和磁场的分布相结合分析问题；对定圆心、求半径、找转角、画轨迹、求时间的方法不熟练；找不出临界点，挖掘不出临界条件；数学功底薄弱，求不出临界极值可从以下几点进行防范：正确判定洛伦兹力方向，确定轨迹的弯曲方向；熟练掌握圆心、半径、轨迹、转角、时间的求解或确定方法；灵活运用物理方程、几何知识找出等量关系，求出临界极值)【高考真题解读】1.【2016北京卷】中国宋代科学家沈括在梦溪笔谈中

11、最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也.”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图.结合上述材料列说法不正确的是()图1-地理南、北极与地磁场的南、北极不重合地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用【2016全国卷II】一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示.图中直径MN的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度顺时针转动.在该截面内，一带电粒子从小孔M射入筒内，射入时的运动方向与MN成30角.当筒转过90时，该粒子恰好从小孔

12、N飞出圆筒不计重力若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为()AA.3BmT)B.2B图1-2mDB3.【2016全国卷III】平面OM和平面ON之间的夹角为30，其横截面(纸面)如图1-所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外.一带电粒子的质量为m，电荷量为q(q0).粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30角.已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场.不计重力.粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为()mvA丽B.qB图1-C2mvD4mvC-qBD-qB【2016北京卷】如图1-所示

13、，质量为m、电荷量为q的带电粒子，以初速度v沿垂直磁场方向射入磁感应强度为B的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动.不计带电粒子所受重力.求粒子做匀速圆周运动的半径R和周期T；为使该粒子做匀速直线运动，还需要同时存在一个与磁场方向垂直的匀强电场，求电场强度E的大小.图XXXXX1-XXXXXXX【2016四川卷】如图1-所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场.一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小为vb时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为tb，当速度大小为v时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为t，不计粒子重力.贝y()ccA.叮v=1c:2，tb:t=2c:

14、1B.vb:v=2c:1，tb:t=1c:2C.vb:v=2c:1，tb:t=2c:1D.v:v=1:2，t:t=1:2cc6图1-【2016全国卷I】现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图1-所示，其中加速电压恒定质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍此离子和质子的质量比约为()1速电城出口图1-A.11B.12C.121D.144【2016江苏卷】回旋加速器的工作原理如图1-甲所示，置于真空中的D形金属盒半径为R两盒

15、间狭缝的间距为d,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m,电荷量为+q，加在狭2nmT缝间的交变电压如图乙所示，电压值的大小为U0.周期T=jqB.一束该种粒子在t=02时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用求：出射粒子的动能Em；粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0；要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件甲ZL图1-【2016四川卷】如图1-所示，图面内有竖直线DD，,过DD且垂直于图面的平面将空间分成1、11两区域.区域I有方向竖直向上的匀强电场和方

16、向垂直于图面的匀强磁场B(图中未画出)；区域II有固定在n水平面上高h=2l、倾角=4的光滑绝缘斜面，斜面顶端与直线DD距离s=4l，区域II可加竖直方向的大小不同的匀强电场(图中未画出)；C点在DD上，距地面高H=3l.零时刻，质量为m、带电荷量为q的小球n31P在K点具有大小v0=Vg!、方向与水平面夹角0=3的速度，在区域I内做半径r=n的匀速圆周运动，经C点水平进入区域II.某时刻，不带电的绝缘小球A由斜面顶端静止释放，在某处与刚运动到斜面的小球P相遇.小球视为质点，不计空气阻力及小球P所带电荷量对空间电磁场的影响.1已知，g为重力加速度.(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小；若小球A

17、、P在斜面底端相遇，求释放小球A的时刻tA；若小球A、P在时刻t=0ge为常数)相遇于斜面某处，求此情况下区域II的匀强电场的场强E,并讨论场强E的极大值和极小值及相应的方向.图1-【2016浙江卷】为了进一步提高回旋加速器的能量，科学家建造了“扇形聚焦回旋加速器”.在扇形聚焦过程中，离子能以不变的速率在闭合平衡轨道上周期性旋转扇形聚焦磁场分布的简化图如图1-11所示，圆心为O的圆形区域等分成六个扇形区域，其中三个为峰区，三个为谷区，峰区和谷区相间分布.峰区内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为?，谷区内没有磁场.质量为m,电荷量为q的正离子，以不变的速率v旋转，其闭合平衡轨道如图中虚

18、线所示.求闭合平衡轨道在峰区内圆弧的半径r,并判断离子旋转的方向是顺时针还是逆时针；求轨道在一个峰区内圆弧的圆心角0,及离子绕闭合平衡轨道旋转的周期T；在谷区也施加垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，新的闭合平衡轨道在一个峰区内的圆心cosa=12sin22角0变为90，求B和B的关系.已知：sin(a)=sinacos土cosasin图1-11【2016天津卷】电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度.电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图1-所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为0.质量为

19、m的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同.磁铁端面是边长为d的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B,铝条的高度大于d电阻率为。为研究问题方便，铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁铁进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为g.图1-求铝条中与磁铁正对部分的电流I;若两铝条的宽度均为b推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v的表达式；在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度bb的铝条，磁铁仍以速

20、度v进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化（2015新课标全国卷I）两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行.一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的（）轨道半径减小，角速度增大轨道半径减小，角速度减小轨道半径增大，角速度增大轨道半径增大，角速度减小（2015四川卷）如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L=9.1cm,中点O与S间的距离d=4.55cm,MN与SO直线的夹角为8,板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=

21、2.0 x10-4T.电子质量m=9.1x10-31kg，电荷量e=1.6x10-19C，不计电子重力.电子源发射速度v=1.6x106m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为i,贝y（）A.8=90时，l=9.1cmB.8=60时，l=9.1cmC.8=45时，l=4.55cmD.l=4.55cm8=30时，R（2015新课标全国11,18,6分）（多选）指南针是我国古代四大发明之一.关于指南针，下列说法正确的是（）指南针可以仅具有一个磁极指南针能够指向南北，说明地球具有磁场指南针的指向会受到附近铁块的干扰在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线，导线通电时指南针不偏转（201

22、5海南单科，1,3分）如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P,且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点.在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（）向上B.向下C.向左D.向右（2015江苏单科，4,3分）如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度.下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方.线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态.若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（）IXXXi:XXXIMNABCD（2015新课标全国I,14,6分）两相邻匀强磁场区域的磁感应强度

23、大小不同、方向平行.一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的（）轨道半径减小，角速度增大轨道半径减小，角速度减小轨道半径增大，角速度增大轨道半径增大，角速度减小（2015新课标全国II,19,6分）（多选）有两个匀强磁场区域I和II,I中的磁感应强度是II中的k倍.两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.与I中运动的电子相比，11中的电子（）运动轨迹的半径是I中的k倍加速度的大小是I中的k倍做圆周运动的周期是I中的k倍做圆周运动的角速度与I中的相等（2015广东理综，16,4分）在同一匀强磁场中，a粒子He）和质子（；H）做匀速圆周

24、运动，若它们的动量大小相等，则a粒子和质子（）运动半径之比是2:1运动周期之比是2:1运动速度大小之比是4:1受到的洛伦兹力之比是2:1（2015四川理综，7，6分）（多选）如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L=9.1cm,中点O与S间的距离d=4.55cm,MN与SO直线的夹角为0,板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场磁感应强度B=2.0 x10-4T.电子质量m=9.1x10-31kg,电量e=1.6x10-19C,不计电子重力.电子源发射速度v=1.6x106m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为i,贝y（）A.0=90时，l=9.1cmB.0=60时，l=9.1cmC.0=45时，l=4.55cmD.0=30时，l=4.55cm10.（2015新课标全国I,24,12分）如图，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧