高考物理 模拟新题精选分类解析（第6期）专题09 磁场.doc

2013年高考物理模拟新题精选分类解析（第6期）专题09 磁场19. （2013云南一模）如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为l，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场。闭合开关k 后导体棒中的电流为i，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1;；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为i，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2。忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度b的大小为a.(x1+x2) b. (x2-x1) c.(x2+x1) d. (x2-x1)答案：d解析：由平衡条件，mgsin=kx1+bil，调转图中电源极性使棒中电流反向，由平衡条件，mgsin+bil =kx2，联立解得b=(x2-x1).21.（2013河北省石家庄二模）如图所示，有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场，磁感应强度为b，其边界为一边长为 l的正三角形，a、b、c为三角形的三个顶点.若一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以速度从ab边上的某点p垂直于ab边竖直向上射入磁场，然后能从bc边上某点q射出.关于p点入射的范围和从q点射出的范围，下列判断正确的是a. b. c. d. 5（2013浙江省金华十校联考）一圆柱形磁铁竖直放置，如图所示，在它的下方有一带正电小球置于光滑绝缘水平面上，小球在水平面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是 a小球所受的合力可能不指向圆心 b小球所受的洛仑兹力指向圆心 c俯视观察，小球的运动方向一定是顺时针 d俯视观察，小球的运动方向一定是逆时针6（2013浙江省金华十校联考）如图所示为一电流表的原理示意图。质量为m= 20g的均质细金属棒mn的中点处通过挂钩与竖直悬挂的弹簧相连，绝缘弹簧劲度系数为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边长度。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。若已知弹簧的劲度系数为8.0nmab边长度为0.20 m，bc边长度为0050 m，b=040t不计通电时电流产生的磁场的作用，此电流表的量程为 a5.0a b3.0a c2.5a d1.0a答案：a解析：由biab=kbc，解得i=5.0a，选项a正确。21（2013甘肃省甘谷质检）如右图所示，电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的。电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面。不加磁场时，电子束将通过磁场中心o点而打到屏幕上的中心m，加磁场后电子束偏转到p点外侧。现要使电子束偏转回到p点，可行的办法是 a增大加速电压b增加偏转磁场的磁感应强度c将圆形磁场区域向屏幕靠近些d将圆形磁场的半径增大些1. （16分）（2013江苏四校联考）显像管的简要工作原理如图所示：阴极k发出的电子（初速度可忽略不计）经电压为u的高压加速电场加速后，沿直线pq进入半径为r的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面，圆形磁场区域的圆心o在pq直线上，荧光屏m与pq垂直，整个装置处于真空中若圆形磁场区域内的磁感应强度的大小或方向发生变化，都将使电子束产生不同的偏转，电子束便可打在荧光屏m的不同位置上，使荧光屏发光而形成图象，其中q点为荧光屏的中心已知电子的电量为e，质量为m，不计电子重力（1）求电子射出加速电场时的速度大小；（2）若圆形区域的磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为b，求电子离开磁场时的偏转角（即出射方向与入射方向所夹的锐角）的大小（3）若阴极在发出电子的同时还发出一定量的so42离子，so42离子打在荧光屏上，屏上将出现暗斑，称为离子斑请根据下面所给出的数据，通过计算说明这样的离子斑将主要集中在荧光屏上的哪一部位（电子的质量m=9.110-31kg，so42离子的质量m=1.610-25kg，不计so42离子所受的重力及与电子之间的相互作用） （3）so42离子离开磁场时的偏转角满足满足 2分所以有 2分即so42离子的偏转角远小于电子的偏转角，所以，观看到的离子斑将主要集中在荧光屏上的中央位置附近。25(18分) （2013甘肃省张掖市一诊）如图所示，在xoy坐标系中，y0的范围内存在着沿y轴正方向的匀强电场，在y0的范围内存在着垂直纸面的匀强磁场（方向未画出）。已知oa=oc=cd=l, ob=l/4。现有一群带电粒子，质量为m，电荷量大小为q (重力不计），分布在y轴的a、b之间。t=0时刻，这群带电粒子以相同的初速度v0沿x轴正方向开始运动。观察到从a点出发的带电粒子恰好从d点第一次进入磁场，然后从o点第次离开磁场。试回答：(1) 判断匀强磁场的方向；(2) 带电粒子第一次进入磁场的位置坐标x与出发点的位置坐标y的关系式；(3) 带电粒子第一次离开磁场的位置坐标x1与出发点的位置坐标y的关系式。25解：（1）由带电粒子在电场中的偏转方向可知带负电，在根据它在磁场中的圆周运动情况， 由右手定则知磁场垂直纸面向里。 （2分） （2）从任意点出发的粒子在电场中做类平抛运动， -1分 -1分14.（18分）（2013湖南省娄底市期末）如图所示，磁感应强度大小b =0.15t、方向垂直纸面向里的匀强磁场分布在半径r =0.10m的圆形区域内，圆的左端跟y轴相切于直角坐标系原点o，右端跟很大的荧光屏mn相切于x轴上的a点。置于原点的粒子源可沿x轴正方向以不同的速度射出带正电的粒子流，粒子的重力不计，比荷q/m =1.0108c/kg。 （1）请判断当粒子分别以v1=1.5106m/s和v2=0.5106m/s的速度射入磁场时，能否打到荧光屏上？（2）要使粒子能打在荧光屏上，求粒子流的速度v0的大小应满足的条件。（3）若粒子流的速度v0=3.0106m/s，且以过o点并垂直于纸面的直线为轴，将圆形磁场逆时针缓慢旋转90，求此过程中粒子打在荧光屏上离a的最远距离。14.（18分）解：（1）当粒子速度为v1时，洛伦兹力提供向心力得：qv1b =mv12/r1，1分（2013年2月28日湖北武汉调研）如图所示，k是粒子发生器，d1、d2、d3是三块挡板，通过传感器可控制它们定时开启和关闭，d1、d2的间距为l，d2、d3的间距为。在以o为原点的直角坐标系oxy中有一磁感应强度大小为b，方向垂直纸面向里的匀强磁场，y轴和直线mn是它的左、右边界，且mn平行于y轴。现开启挡板d1、d3，粒子发生器仅在t=0时刻沿x轴正方向发射各种速率的粒子，d2仅在t=nt（n=0，1，2，t为周期）时刻开启，在t=5t时刻，再关闭挡板d3，使粒子无法进入磁场区域。已知挡板的厚度不计，粒子质量为m、电荷量为+q（q大于0），不计粒子的重力，不计粒子间的相互作用，整个装置都放在真空中。（1）求能够进入磁场区域的粒子的速度大小；（2）已知从原点o进入磁场中速度最小的粒子经过坐标为（0，2）的p点，应将磁场边界mn在oxy平面内如何平移，才能使从原点o进入磁场中速度最大的粒子经过坐标为（，6 ）的q点？所以，能够进入磁场区域的粒子的速度为 （n=1、2、3） 3分（2）进入磁场中速度最小的粒子经过坐标为（0 cm，2 cm）的p点，所以r=1 cm。粒子在磁场中匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 25（22分）（2103浙江省六校联盟联考）在xoy平面内，直线op与y轴的夹角=45o。第一、第二象限内存在大小相等，方向分别为竖直向下和水平向右的匀强电场e；在x轴下方有垂直于纸面向外的匀强磁场b，如图所示。现有一带正电的粒子从直线op上某点a（-l, l）处静止释放。设粒子的比荷，粒子重力不计，其中e、b、m、q均未知。求： （1）粒子进入磁场时与x轴交点的横坐标。 （2）粒子进入磁场时速度方向与x轴正方向的夹角。 （3）如果在直线op上各点释放许多个上述带电粒子（粒子间的相互作用力不计），试证明各带电粒子进入磁场后做圆周运动的圆心点的集合为一抛物线（提示：写出圆心点坐标x、y的函数关系）。将b=代人上式得r=.所以圆心坐标为：x=2l-r，y=-r。将r=.代人并消去l得：x=4y2+y。此方程为一抛物线方程。即各带电粒子进入磁场后做圆周运动的圆心点的集合为一抛物线。17（8分）右图中左边有一对平行金属板，两板相距为d电压为u；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为b0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里。图中右边有一半径为r、圆心为o的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向垂直于纸面朝里。一正离子沿平行于金属板面、从a点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径cd方向射入磁场区域，最后从圆形区城边界上的f点射出已知速度的偏向角为，不计重力。求（1）离子速度v的大小；（2）离子的比荷q/m；（3）离子在圆形磁场区域中运动时间t。17解：解析：（1）离子在平行金属板之间做匀速直线运动 （1分） 得 （1分）15.（14分）（2013山东省临沂市质检）如图甲所示，在水平放置的两平行金属板的右侧存在着有界的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场边界和与平行板的中线垂直。金属板的两极板间的电压，匀强磁场的磁感应强度。现有带正电的粒子以的速度沿两板间的中线连续进入电场，恰能从平行金属板边缘穿越电场射入磁场。已知带电粒子的比荷，粒子的重力和粒子间相互作用力均可以忽略不计(结果保留两位有效数字)。(1)求射入电场的带电粒子射出电场时速度的大小和方向。(2)为使射入电场的带电粒子不会由磁场右边界射出，该匀强磁场区的宽度至少为多大?17.（12分）（2013天津市滨海新区五校联考）如图所示装置中，区域中有竖直向上的匀强电场，电场强度为e, 区域内有 垂直纸面向外的水平匀强磁场，磁感应强度为b。区域中有垂直纸面向里的水平匀强磁场，磁感应强度为2b。一质量为m、带电量为q的带负电粒子（不计重力）从左边界o点正上方的m点以速度v0水平射入电场，经水平分界线op上的a点与op成60角射入区域的磁场，并垂直竖直边界cd进入区域的匀强磁场中。 求：（1）粒子在区域匀强磁场中运动的轨道半径。 （2）o、m间的距离。 （3）粒子从m点出发到第二次通过cd边界所经历的时间。粒子从m点出发到第二次通过cd边界所用时间为 2分25.（18分）（2013甘肃省名校质检）如图所示装置中，区域和中分别有竖直向上和水平向右的匀强电场，电场强度分别为e和e/2；区域内有垂直向外的水平匀强磁场，磁感应强度为b。一质量为m、带电量为q的带负电粒子（不计重力）从左边界o点正上方的m点以速度v0水平射入电场，经水平分界线op上的a点与op成60角射入区域的磁场，并垂直竖直边界cd进入区域的匀强电场中。求：（1）粒子在区域匀强磁场中运动的轨道半径（2）o、m间的距离（3）粒子从m点出发到第二次通过cd边界所经历的时间17（8分）（2013北京市通州区期末）右图中左边有一对平行金属板，两板相距为d电压为u；两板之间有匀强磁场，磁感应强度大小为b0，方向与金属板面平行并垂直于纸面朝里。图中右边有一半径为r、圆心为o的圆形区域内也存在匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向垂直于纸面朝里。一正离子沿平行于金属板面、从a点垂直于磁场的方向射入平行金属板之间，沿同一方向射出平行金属板之间的区域，并沿直径cd方向射入磁场区域，最后从圆形区城边界上的f点射出已知速度的偏向角为，不计重力。求（1）离子速度v的大小；（2）离子的比荷q/m；（3）离子在圆形磁场区域中运动时间t。19（15分）（2013河南省南阳市期末）如图所示，在x轴的上方有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为e；在x轴的下方等腰三角形cdm区域内有垂直于xoy平面向外的匀强磁场，磁感应强度为b，c、d在x轴上，它们到原点o的距离均为a，30,现将一质量为m、带电量为q的带正电粒子，从y轴上的p点由静止释放，不计重力作用和空气阻力的影响 （1）若粒子第一次进入磁场后恰好垂直cm射出磁场，求p、o间的距离； （2）p、o间的距离满足什么条件时，可使粒子在电场和磁场中各运动3次?25(18分) （2013湖北省襄阳市3月质检） 如图所示，在直角坐标xoy平面y轴左侧（含y轴）有一沿y轴负向的匀强电场，一质量为m，电量为q的带正电粒子从x轴上p处以速度v0沿x轴正向进入电场，从y轴上q点离开电场时速度方向与y轴负向夹角=30，q点坐标为（0，-d），在y轴右侧有一与坐标平面垂直的有界匀强磁场区域（图中未画出），磁场磁感应强度大小，粒子能从坐标原点o沿x轴负向再进入电场不计粒子重力，求：（1）电场强度大小e；（2）如果有界匀强磁场区域为半圆形，求磁场区域的最小面积；（3）粒子从p点运动到o点的总时间若半圆形磁场区域的面积最小，则半圆形磁场区域的圆心为可得半径（2分）半圆形磁场区域的最小面积（1分）23. (16 分)（2013安徽省江南十校联考）如图所示，在直角坐标系xoy内，有一质量为m,电荷量为+q的粒子a从原点o沿y 轴正方向以初速度v0射出，粒子重力忽略不计，现要求该粒子能通过点p(a, -b),可通 过在粒子运动的空间范围内加适当的“场”来实现。(1)若只在整个i、ii象限内加垂直纸面向外的匀强磁场，使粒子a在磁场中作匀速 圆周运动，并能到达p点，求磁感应强度b的大小；(2)若只在x轴上某点固定一带负电的点电荷 q,使粒子a在q产生的电场中作匀速圆周运动，并能到达p点，求点电荷q的电量大小；(3)若在整个i、ii象限内加垂直纸面向外的 匀强磁场，并在第iv象限内加平行于x轴，沿x轴 正方向的匀强电场，也能使粒子a运动到达p点。如果此过程中粒子a在电、磁场中运动的时间相等，求磁感应强度b的大小和电场强度e的大小由牛顿第二定律可知（2分）25(18分) （2013江西省九江市七校联考）如图所示，在xoy平面直角坐标系的第一象限有射线oa，oa与x轴正方向夹角为30，oa与y轴所夹区域内有沿y轴负方向的匀强电场e1，第二象限存在水平向右的匀强电场e2，其它区域存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场。有一质量为m、电量为q的带正电粒子，从y轴上的p点沿着x轴正方向以初速度v0射入电场，运动一段时间后经过q点垂直于射线oa进入磁场，经磁场垂直x轴进入偏转电场e2，过y轴正半轴上的p点再次进入匀强电场e1，已知op=h，不计粒子重力，求： (1)粒子经过q点时的速度大小； (2)匀强电场电场强度e1的大小； (3)粒子从q点运动到p点所用的时间。在磁场中运动时间：t1=t= （2分） 在电场e2中运动时间：t2=（10） （1分） q点运动到p点的时间：t=t1t2=（11） （2分）24.（20分）（2013浙江省六校联考）有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如图所示。加速电场的电压为u，静电分析器中有会聚电场，即与圆心o1等距各点的电场强度大小相同，方向沿径向指向圆心o1 ，磁分析器中以o2为圆心、圆心角为90的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，从m点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为r的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从n点射出静电分析器。而后离子由p点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从q点射出，并进入收集器。测量出q点与圆心o2的距离为d，位于q点正下方的收集器入口离q点的距离为d/2。（题中的u、m、q、r、d都为已知量）（1）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度e的大小；（2）求磁分析器中磁感应强度b的大小；（3）现将离子换成质量为4m ,电荷量仍为q的另一种正离子，其它条件不变。磁分析器空间足够大，离子不会从圆弧边界射出，收集器的位置可以沿水平方向左右移动，要使此时射出磁分析器的离子仍能进入收集器，求收集器水平移动的距离。24.（20分）（1）（共6分）设离子进入静电分析器时的速度为v，离子在加速电场中加速的过程中，根据动能定理 有 2分 、25.(19分）（2013云南一模）如图所示，真空中有一半径r=0.5m的圆形磁场区域，圆与x轴相切于坐标 原点o,磁场的磁感应强度大小5 = 2x10-3t，方向水平向里，在x1=0.5m-与 x2 =1.0m区域内有一个方向竖直向下的匀强电场，电场强度e=2.0xl0