1、2020-2021年全国各地高考物理真题选编：磁场一、选择题（本大题共12小题）1（2021重庆高考真题）某同学设计了一种天平，其装置如图所示。两相同的同轴圆线圈水平固定，圆线圈P与、N共轴且平行等距。初始时，线圈通以等大反向的电流后，在线圈P处产生沿半径方向的磁场，线圈P内无电流且天平平衡。设从上往下看顺时针方向为正向。当左托盘放入重物后，要使线圈P仍在原位置且天平平衡，可能的办法是（）A若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入正向电流B若P处磁场方向沿半径向外，则在P中通入负向电流C若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入正向电流D若P处磁场方向沿半径向内，则在P中通入负向电流2（2020全国
2、高考真题）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（）ABCD3（2021福建高考真题）如图，四条相互平行的细长直导线垂直坐标系xOy平面，导线与坐标平面的交点为a、b、c、d四点。已知a、b、c、d为正方形的四个顶点，正方形中心位于坐标原点O，e为的中点且在y轴上；四条导线中的电流大小相等，其中过a点的导线的电流方
3、向垂直坐标平面向里，其余导线电流方向垂直坐标平面向外。则（）AO点的磁感应强度为0BO点的磁感应强度方向由O指向cCe点的磁感应强度方向沿y轴正方向De点的磁感应强度方向沿y轴负方向4（2021海南高考真题）如图，在平面直角坐标系的第一象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电量为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设入射速度方向与y轴正方向的夹角为。当时，粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力。则（）A粒子一定带正电B当时，粒子也垂直x轴离开磁场C粒子入射速率为D粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为5（2020天津高考真题）如图所
4、示，在Oxy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角。粒子经过磁场偏转后在N点（图中未画出）垂直穿过x轴。已知，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则（）A粒子带负电荷B粒子速度大小为C粒子在磁场中运动的轨道半径为aDN与O点相距6（2020安徽高考真题）如图所示,长方形abcd长ad=0.6 m,宽ab=0.3 m,O、e分别是ad、bc的中点,以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场),磁感应强度B=0.25T.一群不计重力、质量m=3107kg、电荷量q=+2103C的带电粒子以速度
5、v=5102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域()A从Od边射入的粒子,出射点全部分布在Oa边B从aO边射入的粒子,出射点全部分布在ab边C从Od边射入的粒子,出射点分布在Oa边和ab边D从aO边射入的粒子,出射点分布在ab边和be边7（2020全国高考真题）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；L1的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0，方向也垂直于纸面向外。则（）A流经L1的电流在b点产生的磁感应
6、强度大小为B0B流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0C流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0D流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B08（2021上海高考真题）如图，质量为、长为 的直导线用两绝缘细线悬挂于，并处于匀强磁场中当导线中通以沿 正方向的电流，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为 则磁感应强度方向和大小可能为A正向， B正向， C负向， D沿悬线向上，9（2020江苏高考真题）如图所示，MN是磁感应强度为B 的匀强磁场的边界。 一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从O点射入磁场。若粒子速度为v0，最远能落在边界上的A点。下列说法正确的有A若粒子落在A 点的左
7、侧，其速度一定小于v0B若粒子落在A 点的右侧，其速度一定大于v0C若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内，其速度不可能小于 D若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内，其速度不可能大于10（2021全国高考真题）如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2v1为（）A 2B 1C 1D3 11（2020福建高考真题）真空中有一匀强磁场，
8、磁场边界为两个半径分别为a和3a的同轴圆柱面，磁场的方向与圆柱轴线平行，其横截面如图所示。一速率为v的电子从圆心沿半径方向进入磁场。已知电子质量为m，电荷量为e，忽略重力。为使该电子的运动被限制在图中实线圆围成的区域内，磁场的磁感应强度最小为（）ABCD12（2020浙江高考真题）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（q0）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（）ABCD二、解答题
9、（本大题共7小题）13（2021辽宁高考真题）如图所示，在x0区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场；在x0）的粒子甲从点S（-a，0）由静止释放，进入磁场区域后，与静止在点P（a，a）、质量为的中性粒子乙发生弹性正碰，且有一半电量转移给粒子乙。（不计粒子重力及碰撞后粒子间的相互作用，忽略电场、磁场变化引起的效应）（1）求电场强度的大小E；（2）若两粒子碰撞后，立即撤去电场，同时在x0区域内加上与x0区域内相同的磁场，求从两粒子碰撞到下次相遇的时间t；（3）若两粒子碰撞后，粒子乙首次离开第一象限时，撤去电场和磁场，经一段时间后，在全部区域内加上与原x0区域相同的磁场，此后两粒子的
10、轨迹恰好不相交，求这段时间内粒子甲运动的距离L。14（2021北京高考真题）如图所示，M为粒子加速器；N为速度选择器，两平行导体板之间有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。从S点释放一初速度为0、质量为m、电荷量为q的带正电粒子，经M加速后恰能以速度v沿直线（图中平行于导体板的虚线）通过N。不计重力。（1）求粒子加速器M的加速电压U；（2）求速度选择器N两板间的电场强度E的大小和方向；（3）仍从S点释放另一初速度为0、质量为2m、电荷量为q的带正电粒子，离开N时粒子偏离图中虚线的距离为d，求该粒子离开N时的动能。15（2021广东高考真题）图是一种花瓣形电
11、子加速器简化示意图，空间有三个同心圆a、b、c围成的区域，圆a内为无场区，圆a与圆b之间存在辐射状电场，圆b与圆c之间有三个圆心角均略小于90的扇环形匀强磁场区、和。各区感应强度恒定，大小不同，方向均垂直纸面向外。电子以初动能从圆b上P点沿径向进入电场，电场可以反向，保证电子每次进入电场即被全程加速，已知圆a与圆b之间电势差为U，圆b半径为R，圆c半径为，电子质量为m，电荷量为e，忽略相对论效应，取。（1）当时，电子加速后均沿各磁场区边缘进入磁场，且在电场内相邻运动轨迹的夹角均为45，最终从Q点出射，运动轨迹如图中带箭头实线所示，求区的磁感应强度大小、电子在区磁场中的运动时间及在Q点出射时的动
12、能；（2）已知电子只要不与区磁场外边界相碰，就能从出射区域出射。当时，要保证电子从出射区域出射，求k的最大值。16（2020重庆高考真题）某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动，如图所示，材料表面上方矩形区域PPNN充满竖直向下的匀强电场，电场宽为d；矩形区域NNMM充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，长为3s，宽为s；NN为磁场与电场之间的薄隔离层，一个电荷量为e、质量为m、初速为零的电子，从P点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场，电子每次穿越隔离层，时间极短、运动方向不变，其动能损失是每次穿越前动能的10%，最后电子仅能从磁场边界MN飞出，不计电子所受重力。（1）控制电子
13、在材料表面上方运动，最大的电场强度为多少？（2）若电子以上述最大电场加速，经多长时间将第三次穿越隔离层？（3）A是MN的中点，若要使电子在A、M间垂直于AM飞出，求电子在磁场区域中运动的时间。17（2021广东高考真题）图为一电流表的原理示意图质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连，弹簧劲度系数为k在矩形区域abcd内有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数，MN的长度大于ab。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时，MN与矩形区域的cd边重合，当MN中有电流通过时，指针示数可表示电流强度。（1）当电流表
14、示数为零时，弹簧伸长多少？（重力加速度为g）（2）若要电流表正常工作，MN的哪一端应与电源正极相接？（3）若k =2.0N/m，=0.20m，=0.050m，B=0.20T，此电流表的量程是多少？（不计通电时电流产生的磁场的作用）（4）若将量程扩大2倍，磁感应强度应变为多大？18（2020天津高考真题）在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示
15、不计粒子重力，求（1）M、N两点间的电势差UMN ；（2）粒子在磁场中运动的轨道半径r；（3）粒子从M点运动到P点的总时间t19（2020河北高考真题）如图所示，在第一象限有一匀强电场，场强大小为E，方向与y轴平行；在x轴下方有一匀强磁场，磁场方向与纸面垂直。一质量为m、电荷量为-q（q0）的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在x轴上的Q点处进入磁场，并从坐标原点O离开磁场。粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点。已知OP=l，OQ=2l。不计重力。求：(1)M点与坐标原点O间的距离；(2)粒子从P点运动到M点所用的时间。参考答案：1BC2A3BD4ACD5AD6D7AC8BC9BC10C11C12C13（1）；（2）；（3）14（1）；（2），方向垂直导体板向下；（3）15（1），；（2）16（1）；（2）；（3）17（1） （2）M端（3）2.5A（4）0.10T181）UMN （2）r（3）t19(1)6l；(2) ；
