专题16 磁场-5年(2020-2024)高考1年模拟物理真题分类汇编(山东专用)(解析版).docx

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2020-2024年五年高考真题分类汇编

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专题16磁场

考点

五年考情(2020-2024)

命题趋势

备考策略

考点1安培力和洛伦兹力

(5年0考)

本章主要考查电流的磁效应、安培力、带电粒子在磁场中运动的问题,主要涉及各种电流产生的磁场、安培力的大小和方向、带电粒子在洛伦兹力作用下的运动,主要体现在以下几方面:

(1)电流磁效应主要结合安培力的大小和方向、静电力平衡、安培力做功等问题考查。

(2)匀强磁场中带电粒子做圆周运动,主要涉及群发粒子的收集比例问题。

(3)带电粒子在复合场的运动主要涉及叠加和不叠加两种形式,主要考查轨迹多解问题和霍尔效应、磁流体发电机等。

高考本着稳中有变的原则,考查重点不会有太大的变化.主要还是通过多解、分类讨论等方式结合霍尔效应等难点考查科学推理、模型建构等核心素养。

选择题一般考查磁场的基础知识和基本规律,难度不大:计算题主要是考查安培力、带电粒子在磁场中的运动,以及与力学、电学、能量知识的综合应用,难度较大,较多的是高考的压轴题。

考点2带电粒子在组合场、叠加场中的运动

(5年5考)

2024·山东卷·T18

2023·山东卷·T17

2022·山东卷·T17

2021·山东卷·T17

2020·山东卷·T17

1、(2024·山东卷·T18)如图所示,在Oxy坐标系x0,y0区域内充满垂直纸面向里,磁感应强度大小为B的匀强磁场。磁场中放置一长度为L的挡板,其两端分别位于x、y轴上M、N两点,∠OMN=60°,挡板上有一小孔K位于MN中点。△OMN之外的第一象限区域存在恒定匀强电场。位于y轴左侧的粒子发生器在0<y<的范围内可以产生质量为m,电荷量为+q的无初速度的粒子。粒子发生器与y轴之间存在水平向右的匀强加速电场,加速电压大小可调,粒子经此电场加速后进入磁场,挡板厚度不计,粒子可沿任意角度穿过小孔,碰撞挡板的粒子不予考虑,不计粒子重力及粒子间相互作用力。

(1)求使粒子垂直挡板射入小孔K的加速电压U0;

(2)调整加速电压,当粒子以最小的速度从小孔K射出后恰好做匀速直线运动,求第一象限中电场强度的大小和方向;

(3)当加速电压为时,求粒子从小孔K射出后,运动过程中距离y轴最近位置的坐标。

【答案】(1);(2),方向沿x轴正方向;(3)

【解析】

(1)根据题意,作出粒子垂直挡板射入小孔K的运动轨迹如图所示

根据几何关系可知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为

在区域根据洛伦兹力提供向心力有

在匀强加速电场中由动能定理有

联立解得

(2)根据题意,当轨迹半径最小时,粒子速度最小,则作出粒子以最小的速度从小孔K射出的运动轨迹如图所示

根据几何关系可知粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为

在区域根据洛伦兹力提供向心力有

粒子从小孔K射出后恰好做匀速直线运动,由左手定则可知粒子经过小孔K后受到的洛伦兹力沿x轴负方向,则粒子经过小孔K后受到的电场力沿x轴正方向,又粒子带正电,则之外第一象限区域电场强度的方向沿x轴正方向,大小满足

联立可得

(3)在匀强加速电场中由动能定理有

可得

在区域根据洛伦兹力提供向心力有

可得粒子在区域运动的轨迹半径

作出从小孔K射出的粒子的运动轨迹如图所示

粒子出K时,越偏向轴,离轴越近,由几何关系有

则有

由配速法将运动分解为轴方向的匀速直线运动和沿方向的匀速圆周运动,其中

匀速圆周运动的半径为

故最小距离为

2、(2023·山东卷·T17)如图所示,在,的区域中,存在沿y轴正方向、场强大小为E的匀强电场,电场的周围分布着垂直纸面向外的恒定匀强磁场。一个质量为m,电量为q的带正电粒子从OP中点A进入电场(不计粒子重力)。

(1)若粒子初速度为零,粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后,垂直NP再次进入电场,求磁场的磁感应强度B的大小;

(2)若改变电场强度大小,粒子以一定的初速度从A点沿y轴正方向第一次进入电场、离开电场后从P点第二次进入电场,在电场的作用下从Q点离开。

(i)求改变后电场强度的大小和粒子的初速度;

(ii)通过计算判断粒子能否从P点第三次进入电场。

【答案】(1);(2)(i),;(ii)不会

【解析】

(1)由题意粒子在电场中做匀加速直线运动,根据动能定理有

粒子在磁场中做匀速圆周运动,有

粒子从上边界垂直QN第二次离开电场后,垂直NP再次进入电场,轨迹如图

根据几何关系可知

联立可得

(2)(i)由题意可知,做出粒子在电场和磁场中运动轨迹如图

在磁场中做匀速圆周运动,根据几何关系可知

解得

所以有

洛伦兹力提供向心力

带电粒子从A点开始做匀加速直线运动,根据动能定理有

再一次进入电场后做类似斜抛运动,沿x方向有

沿y方向上有

其中根据牛顿第二定律有

联立以上各式解得

(ii)粒子从P到Q

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