2024年高考物理试题分类-磁场.docx

PAGE\*Arabic2/NUMPAGES\*Arabic2

2024年高考物理试题分类-磁场

考点1磁场对电流的作用

考向1安培定则磁场的叠加

考向2安培力的分析与计算

1．☆☆（网络版）（2024福建）（多选）将半径为r的铜导线半圆环AB用两根不可伸长的绝缘线a、b悬挂于天花板上，AB置于垂直纸面向外的大小为B的磁场中，现给导线通以自A到B大小为I的电流，则（）

A．通电后两绳拉力变小B．通电后两绳拉力变大

C．安培力为πBIrD．安培力为2BIr

【答案】BD

【解析】根据左手定则可知，通电后半圆环AB受到的安培力竖直向下，根据受力分析可知，通电后两绳拉力变大，故A错误，B正确；半圆环AB所受安培力的等效长度为直径AB，则安培力大小F=BI?2r=2BIr，故C错误，D正确。

考向3安培力作用下的受力和运动分析

1.(2024重庆,13,10分)小明设计了如图所示的方案,探究金属杆在磁场中的运动情况,质量分别为2m、m的金属杆P、Q用两根不可伸长的导线相连,形成闭合回路,两根导线的间距和P、Q的长度均为L,仅在Q的运动区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向左的匀强磁场。Q在垂直于磁场方向的竖直面内向上运动,P、Q始终保持水平,不计空气阻力、摩擦和导线质量,忽略回路电流产生的磁场。重力加速度为g,当P匀速下降时,求

(1)P所受单根导线拉力的大小;

(2)Q中电流的大小。

答案(1)mg(2)mg

解析(1)由P匀速下降可知,P处于平衡状态,所受合力为0,设单根导线的拉力大小为T,对P有

2T=2mg

解得T=mg。

(2)设Q所受安培力大小为F,对Q受力分析,有mg+F=2T

又F=BIL

解得I=mgBL

考点2磁场对运动电荷的作用

考向1带电粒子在匀强磁场中的运动

考向2带电粒子在有界磁场中的运动

1.(2024广西,5,4分)Oxy坐标平面内一有界匀强磁场区域如图所示,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。质量为m,电荷量为+q的粒子,以初速度v从O点沿x轴正向开始运动,粒子过y轴时速度与y轴正向夹角为45°,交点为P。不计粒子重力,则P点至O点的距离为()

A.mvqB B.

C.(1+2)mvqB D.

【答案】C【解析】由题意可知粒子运动轨迹如图所示,

根据洛伦兹力提供向心力有qvB=mv2r,可得粒子做圆周运动的半径r=mvqB,根据几何关系可得P点至O点的距离L=r+rsin45°=(1+2)

考向3带电粒子在匀强磁场中的临界问题与多解问题

1.(2024河北,10,6分)(多选)如图,真空区域有同心正方形ABCD和abcd,其各对应边平行,ABCD的边长一定,abcd的边长可调,两正方形之间充满恒定匀强磁场,方向垂直于正方形所在平面。A处有一个粒子源,可逐个发射速度不等、比荷相等的粒子,粒子沿AD方向进入磁场。调整abcd的边长,可使速度大小合适的粒子经ad边穿过无磁场区后由BC边射出。对满足前述条件的粒子,下列说法正确的是()

A.若粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角为45°,则粒子必垂直BC射出

B.若粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角为60°,则粒子必垂直BC射出

C.若粒子经cd边垂直BC射出,则粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角必为45°

D.若粒子经bc边垂直BC射出,则粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角必为60°

【答案】AD【解析】规定沿A→B方向为x方向,沿A→D方向为y方向,如图甲所示,粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角为45°

粒子从A到E的过程

x方向:∑qvy1BΔt=mΔvx1

y方向:∑-qvx1BΔt=mΔvy1

由以上两式分别得

x方向:qBL2=m2v

y方向:qBL1=m1?22v

离开E点后粒子做匀速直线运动,一定从cd边某点F再次进入磁场,从离开F点后到速度变成水平的过程,同理得

x方向:qBLy1=m1?22v

y方向:qBLx1=m22v1

由①④得Lx1=L2,由②③得Ly1=L1

由几何关系可判断出粒子恰好从C点垂直于BC射出,A正确;

如图乙所示,粒子穿过ad边时速度方向与ad边夹角为60°

当粒子速度较小时从bc边再次进入磁场,当粒子速度较大时从cd边再次进入磁场

考虑粒子从cd边再次进入磁场的过程

从A点到E点过程由A项分析同理可得

y方向:qBL3=m·12v2

离开E点后粒子做匀速直线运动,从cd边某点F再次进入磁场,从离开F到速度方向变到水平的过程,同理有

y方向:qBLx2=m·12v2

由⑤⑥得Lx2=L3

由几何关系可知仅粒子从c点再次进入磁场时垂直BC射出,其他速度大小下y方向速度减小