1、2021 届高三 8 月全国名校模拟物理试题分类汇编：磁场 1 1、 （、 （20212021北京市首都师大附中高三上学期开学考试）北京市首都师大附中高三上学期开学考试）磁单极子是物理学家设想的一种仅带有单一磁极（N 极或 S 极）的粒子，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，目前科学家还没有证实磁单极子的存 在。若自然界中存在磁单极子，以其为球心画出两个球面 1和 2，如图所示，a点位于球面 1上，b点位于 球面 2 上，则下列说法正确的是（ ） A. a点比 b点的磁感应强度大 B. a点比 b点的磁感应强度小 C. 球面 1 比球面 2 的磁通量大 D. 球面 1 比球面 2 的磁通
2、量小 【答案】A 【解析】 AB由于的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，磁感线越密集的地方，磁感应强度越大，A 正确，B 错误； CD 由于磁感线都是向外的， 中间没有断开， 穿过两个面的磁感线的条数相等， 因此两个面的磁通量相等， CD 错误。 故选 A。 2 2、 （、 （20212021广西省钦州市一中高三上学期开学考试）广西省钦州市一中高三上学期开学考试）如图所示，界面 PQ 与水平地面之间有一个正交的匀强 磁场 B和匀强电场 E，在 PQ 上方有一个带正电的小球 A 自 O静止开始下落，穿过电场和磁场到达地面。 设空气阻力不计，下列说法中正确的是（ ） A. 在复合场中，小球做匀变
3、速曲线运动 B. 在复合场中，小球下落过程中的电势能减小 C. 小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和 D. 若其他条件不变，仅增大磁感应强度，小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变 【答案】BC 【解析】 AB球刚进入电场、磁场区域时受力如图， 因此小球向右偏转。由于洛伦兹力与速度有关，故小球所受的合力大小方向都变化，电场力做正功电势能 减小，故 B正确 A错误； C由于洛伦兹力不做功，系统能量守恒，故 C正确； D当磁场变强，竖直方向平均加速度变小，运动时间变长，水平方向平均加速度增大，小球落地点的水平 位移增大，电场力做正功增加，重力做的正功不变，总功增
4、加，由动能定理知小球的动能增大，故 D错误。 故选 BC。 3 3、 （、 （20212021北京市首都师大附中高三上学期开学考试）北京市首都师大附中高三上学期开学考试）1897 年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏 转情况断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了这种粒子的比荷，他的研究装置如图所示。真空管内 的阴极 K发出的电子经加速后，穿过 A、B 中心的小孔沿直线进入到两块水平正对放置的平行金属板 D1、 D2的区域。金属板 D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，射在屏上 P1点。按图示方式施加电场强度为 E 的电场之后，射线发生偏转并射到屏上 P2点。为了抵消阴极射线的偏转，使它从
5、 P2点回到 P1，需要在两块 金属板之间的区域再施加一个大小合适、方向垂直于纸面的匀强磁场。 (1)判断匀强磁场的方向； (2)若施加的匀强磁场磁感应强度为 B，求出阴极射线的速度 v 的表达式； (3)去掉 D1、D2间的电场，只保留(2)中的匀强磁场 B。由于磁场方向与射线运动方向垂直，阴极射线在 D1、 D2之间有磁场的区域内会形成一个半径为 r 的圆弧，使得阴极射线落在屏上 P3点。根据题目所有信息推导 电子比荷的表达式。 【答案】(1)方向垂直纸面向里；(2) E v B ；(3) 2 eE mB r = 【解析】 (1)电场力的方向向上，加上磁场后电子不发生偏转，电子做匀速直线运
6、动，所以洛伦兹力方向向下，根据 左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里 (2) 电子做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得 eEevB 解得阴极射线的速度 E v B (3)去掉 D1、D2间电场，只保留(2)中的匀强磁场 B，电子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿 第二定律得 2 mv evB r 由式解得 2 eE mB r = 4 4、 （、 （20212021广东省惠州市高三上学期第一次调研测试）广东省惠州市高三上学期第一次调研测试）如图所示 xoy坐标系，在第二象限内有水平向右的 匀强电场，在第一、第四象限内分别存在匀强磁场，磁感应强度大小相等，方向如图所示。现有一个质量 为
7、m、电荷量为 q 的带电粒子在该平面内从x轴上的P点，以垂直于x轴的初速度 0 v进入匀强电场，恰好 经过y轴上的Q点且与y轴成45角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限的磁场。 已知OP之间的距离为d（不计粒子的重力）求： （1）O点到Q点的距离； （2）磁感应强度B的大小； （3）带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴的位置到O点距离 【答案】 （1）2hd； （2） 0 2 mv B qd ； （3）10.5Xd 【解析】 （1） 设Q点的纵坐标为h， 到达Q点的水平分速度为 x v，P到Q受到的恒定的电场力与初速度方向垂直， 则粒子在电场中做类平抛运动，则由类平抛运
8、动的规律可知竖直方向匀速直线运动 0 1 hv t 水平方向匀加速直线运动的平均速度 0 2 x v v 则 1 2 x v t d 根据速度的矢量合成 0 tan45 x v v 解得 2hd （2）粒子运动轨迹如图所示，由几何知识可得，粒子在磁场中的运动半径 2 2Rd 由牛顿第二定律得 2 v qvBm R 解得 mv R qB 由（1）可知 0 0 2 cos45 v vv 联立解得 0 2 mv B qd （3）由图可知带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴位置到0点距离 3cos45XRR 解得 (6 22)10.5Xdd 5 5、 （、 （20212021北京市北大附中高三上
9、学期北京市北大附中高三上学期 8 8 月调研）月调研）如图，在 xOy 直角坐标系中，在第三象限有一平行 x 轴 放置的平行板电容器，板间电压 U=1 102V。现有一质量 m=1.0 1012kg，带电荷量 q=2.0 1010C 的带正电 的粒子（不计重力） ，从下极板处由静止开始经电场加速后通过上板上的小孔，垂直 x 轴从 A 点进入第二象 限的匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度 B=1T。粒子在磁场中转过四分之一圆周后又从 B 点 垂直 y 轴进入第一象限，第一象限中有平行于 y轴负方向的匀强电场 E，粒子随后经过 x轴上的 C 点，已知 OC=1m。求： (1)请说明粒子在
10、各个象限的运动，分别属于哪种典型模型？ (2)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 r； (3)第一象限中匀强电场场强 E 的大小。 【答案】(1)见解析；(2)1m；(3) 400V/m 【解析】 (1)粒子在第三象限的平行板电容器中在电场力作用下做匀加速运动；进入第二象限的磁场后在洛伦兹力作 用下做匀速圆周运动；进入第一象限的电场时水平方向做匀速运动，竖直方向在电场力作用下做匀加速运 动，即做类平抛运动； (2)设粒子飞出极板的速度为 v，粒子的运动轨迹如图所示，由动能定理 Uq 1 2 mv2-0 解得 2 200m/s Uq v m 粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 2 v qvBm r 解得粒子做圆周运动的半径 r=1m (3)粒子从 B 点运动到 C 点的过程，粒子做类平抛运动，沿 x轴方向 OCvt 沿 y轴负方向 BO 1 2 at2 由牛顿第二定律得 Eq=ma 其中 BO=r=1m，解得 E=400V/m
