高考物理 模拟新题精选分类解析（第8期）专题09 磁场.doc

2013年高考物理模拟新题精选分类解析（第8期）专题09 磁场1（2013北京市海淀区质检）图3是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图。三块相同马蹄形磁铁并列放置在水平桌面上，导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来，它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路。认为导体棒所在位置附近为匀强磁场，最初导线1、4接在直流电源上，电源没有在图中画出。关于接通电源时可能出现的实验现象，下列叙述正确的是a改变电流方向同时改变磁场方向，导体棒摆动方向将会改变b仅改变电流方向或者仅改变磁场方向，导体棒摆动方向一定改变c增大电流同时并改变接入导体棒上的细导线，接通电源时，导体棒摆动幅度一定增大d仅拿掉中间的磁铁，导体棒摆动幅度不变2（2013天津市和平区质检）如图所示，一个边长l、三边电阻相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为b的匀强磁场中。若通以图示方向的电流(从a点流入，从c点流出)，电流强度i，则金属框受到的磁场力为 a0 bilb cilbd2ilb答案：b解析：可以把正三角形金属框看作两根导线并联，且两根导线中的总电流等于i，由安培力公式可知，金属框受到的磁场力为ilb，选项b正确。3（2013甘肃省一诊）如图所示，两根光滑金属导轨平行放置，导轨所在平面与水平面间的夹角为。质量为m、长为l的金属杆ab垂直导轨放置，整个装置处于垂直a方向的匀强磁场中。当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流i时，金属杆ab保持静止。则磁感应强度的方向和大小可能为（ ）a竖直向上，mgtan/ilb平行导轨向上，mgcos/ilc水平向右，mg/ild水平向左，mg/il4（2013云南省昆明市质检）已知长直通电导线在其周围某点产生磁场的磁感应强度与该导线中的电流成正比，与该点到导线的距离成反比。如图所示，a、b、c、d四根长直通电导体棒平行放置，它们的横截面构成一个正方形，o为正方形中心，a、b、d中电流方向垂直纸面向里，c中电流方向垂直纸面向外，电流大小满足：ia=ic=idib，则关于a、b、c、d长直通电导线在o点产生合磁场的方向可能是 a由0点指向aob区域 b由0点指向boc区域 c由o点指向cod区域 d由o点指向aod区域5（2013年3月江西省九校联考）如图所示，光滑的水平桌面处在方向竖直向下的匀强磁场中，桌面上平放着一根一端开口、内壁光滑的绝缘细管，细管封闭端有一带电小球，小球直径略小于管的直径，细管的中心轴线沿y轴方向.在水平拉力f作用下，细管沿x轴方向匀速运动，带电小球能从管口处飞出，带电小球在离开细管前的运动过程中，关于小球运动的加速度、沿y轴方向的速度、拉力f以及管壁对小球的弹力做功的功率p随时间t变化的图像分别如下图所示，其中正确的是6. （2013北京市门头沟区模拟）如图所示，有理想边界的匀强磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为b,某带电粒子的比荷（电荷量与质量之比）大小为，由静止开始经电压为u的电场加速后，从o点垂直射入磁场，又从p点穿出磁场。 下列说pkucbadbo法正确的是（不计粒子所受重力）a如果只增加u，粒子可以从dp之间某位置穿出磁场b如果只减小b，粒子可以从ab边某位置穿出磁场c如果既减小u又增加b，粒子可以从bc边某位置穿出磁场d如果只增加k，粒子可以从dp之间某位置穿出磁场7（18分）（2013年3月江西省九校联考）匀强磁场区域由一个半径为r的半圆和一个长为2r,宽为r/2 的矩形组成，磁场的方向如图所示。一束质量为m、电荷量为q的粒子（粒子间的相互作用和重力均不计）以速度v从边界an的中点p垂直于an和磁场方向射入磁场中问：（1）当磁感应强度为多大时，粒子恰好从a点射出？（2）对应于粒子可能射出的各段磁场边界，磁感应强度应满足什么条件？8（18分）（2013北京市海淀区质检）如图11所示，是电视显像管工作原理图。炽热的金属丝发射出电子，在金属丝k和金属板m之间加一电压u，使电子在真空中加速后，从金属板的小孔c穿出，进入有界abcd矩形匀强磁场，经匀强磁场射出后，打在荧光屏上，荧光屏被电子束撞击而发光。已知电子的比荷c/kg，匀强磁场的磁感应强度b=1.010-4t，磁场的长度l=12cm，磁场的右边界距离荧光屏l=15cm。加速电压u=20v时，电子恰好从有界匀强磁场的右下角c点飞出。不计电子间的相互作用及重力影响。求：（1）电子射入磁场时的速度大小；（2）电子在磁场中运动的轨道半径；（3）电子打在荧光屏上的亮点与荧光屏中心o点的距离。解析：（18分）9.（16分）（2013安徽省马鞍山质检）如图所示，在xoy第一象限内分布有垂直xoy向外的匀强磁场，磁感应强度。在第二象限紧贴y轴和x轴放置一对平行金属板mn（中心轴线与y轴垂直），极板间距；极板与左侧电路相连接，通过移动滑动头p可以改变极板mn间的电压。a、b为滑动变阻器的最下端和最上端（滑动变阻器的阻值分布均匀），a、b两端所加电压。在mn中心轴线上距y轴距离为处，有一粒子源s沿x轴正方向连续射出比荷为，速度为带正电的粒子，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用。（1）当滑动头p在a端时，求粒子在磁场中做圆周运动的半径（2）若滑动头p移至ab正中间时，粒子在电场中的运动时间为；滑动头p在b端时粒子在电场中的运动时间为，求与的比值 代入数据解得： (2分)10.(19 分）（2013河北省邯郸市一模）如图所示（俯视)，mn和pq是两根 固定在同一水平面上的足够长且电阻不 计的平行金属导轨，两导轨间距为 l=0。2m,其间有一个方向垂直水平面竖直 向下的匀强磁场b1=5.0t。导轨上nq之 间接一电阻r1=0.4,阻值为r2=0.1的 金属杆垂直导轨放置并与导轨始终保持 良好接触。两导轨右端通过金属导线分别 与电容器的两极相连。电容器c极扳紧靠 准直装置b，b紧挨着带小孔a (只能容一个粒子通过）的固定绝缘弹性圆筒。圆简壁光滑，简内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场 b2, o是圆筒的圆心，圆筒的内半径r=0.4m。(1)用一个方向平行于mn水平向左且功率恒定为p80w的外力f拉金属杆，使杆从静 止开始向左运动.已知杆受到的摩擦阻力大小恒为f16n,求：当金属杆最终匀速运 动时杆的速度大小？(2)当金属杆处于(i)问中的匀速运动状态时，电容器内紧靠极板d处的一个带正电的粒 子经电场加速后从a孔垂直磁场b2并正对着圆心o进入圆筒，该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒。已知该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失，不计粒子的初速度、重力和空气阻力，粒子的比荷=5x107(c/kg),求磁感应强度b2的大小（结果可以用三角函数表示）? 11（18分）（2013年3月山东省烟台市诊断）如图所示，m、n为中心开有小孔的平行板电容器的两极板，相距为d，其右侧有一边长为2a的正三角形区域，区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，在极板m、n之间加上电压u后，m板电势高于n板电势现有一带正电的粒子，质量为m，电荷量为q，其重力和初速度均忽略不计，粒子从极板m的中央小孔s1处射入电容器，穿过小孔s2后从距三角形a点的p处垂直ab方向进入磁场，试求： （1）粒子到达小孔s2时的速度和从小孔s1运动到s2所用的时间； （2）若粒子从p点进入磁场后经时间t从ap间离开磁场，求粒子的运动半径和磁感应强度的大小； （3）若粒子能从ac间离开磁场，磁感应强度应满足什么条件？由图2可知：r2=(a- r2)sin60。qvb2=m，联立解得：b2=.所以：b。12.(10分) （2013年3月乌鲁木齐市二模）在直角坐标系y轴右侧有相互垂直的匀强磁场和匀强电场。磁场方向垂直纸面向 里,电场方向沿y轴负方向，场强大小为e。一电荷量为q的带正电的粒子（重力不计)从 坐标原点o沿x轴正方向以某一速度做直线运动,运动到a点时撤去电场，当粒子在磁场中运动到距离原点o最远处p点（图中未标 出）时,撤去磁场，同时加另一匀强电场，其方向沿y轴负方向，最终 粒子垂直于y轴飞出。已知a点坐标为（a，0)，p点坐标为。求整个过程中电场力对粒子做的功。全过程中电场力只在pq段对粒子做功1分解得1分13.（22分）（2013浙江省12校联考）如图所示，三个同心圆是磁场的理想边界，圆1半径r1=r、圆2半径r2=3r、圆3半径r3（r3r2）大小未定，圆1内部区域磁感应强度为b，圆1与圆2之间的环形区域是无场区，圆2与圆3之间的环形区域磁感应强度也为b。两个区域磁场方向均垂直于纸面向里。t=0时一个质量为m，带电量为+q（q0）的离子（不计重力），从圆1上的a点沿半径方向以速度飞进圆1内部磁场。问：（1）离子经多长时间第一次飞出圆1？（2）离子飞不出环形磁场圆3边界，则圆3半径r3至少为多大？（3）在满足了（2）小题的条件后，离子自a点射出后会在两个磁场不断地飞进飞出，从t=0开始到离子第二次回到a点，离子运动的总时间为多少？（4）在同样满足了（2）小题的条件后，若环形磁场方向为垂直于纸面向外，其它条件不变，从t=0开始到离子第一次回到a点，离子运动的路径总长为多少？13.解：（1）由可得（2分） 如右图1，根据几何知识：离子在圆1中运动圆弧对应的圆心角为60 （只画了重复单程，这样的单程重复总共需6次）分） 路径总长（2分）14（16分）（2013江苏省南京市二模）如图所示，在xoy平面的y轴左侧存在沿y轴正方向的匀强电场，y轴右侧区域内存在磁感应强度大小b1=、方向垂直纸面向外的匀强磁场，区域、区域的宽度均为l，高度均为3l。质量为m、电荷量为 +q的带电粒子从坐标为（ 2l，l）的a点以速度v0沿 +x方向射出，恰好经过坐标为0，-(1)l的c点射入区域。粒子重力忽略不计。 求匀强电场的电场强度大小e； 求粒子离开区域时的位置坐标； 要使粒子从区域上边界离开磁场，可在区域内加垂直纸面向内的匀强磁场。试确定磁感应强度b的大小范围，并说明粒子离开区域时的速度方向。解析 带电粒子在匀强电场中做类平抛运动. 1分 1分分15.(19分) （2013河北省石家庄模拟）如图所示，在半径为i的圆形区域中存在垂直纸面向里，磁感应强度大小为b的匀强磁场.在圆形区域中固定放置一绝缘材料制成的边长为a的刚性等边三角 形框架def，其中心位于圆心o上de边上中点s处有一粒子源，可沿垂直于de边向下，以不同速率发射质量为m，电荷量为q的正电粒子.若这些 粒子与三角形框架发生碰撞时，粒子速度方向均垂直于被碰 的边并以原速率返回、电荷量不变，不考虑粒子间相互作用及 重力,求：(1)带电粒子速度v的大小取哪些数值时，可使s点发出的粒 子最终又回到s点？(2)这些粒子中，回到s点所用的最短时间是多少？ 16(2013江西省八校联考)（18分）如下图，在区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为b.在t=0时刻，一位于坐标原点的粒子源在xoy平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与y轴正方向的夹角分布在0180范围内。已知沿y轴正方向发射的粒子在时刻刚好从磁场边界上点离开磁场。1 求粒子在磁场中做圆周运动的速率v0om2 假设粒子源在t=0时刻发射的上述粒子在0180范围内均匀分布，求时刻仍在磁场中的粒子数与粒子源发射的总粒子数之比（3）若t=0时刻发射出的上述大量同种带电粒子的速度介于零与之间，方向与y轴正方向的夹角分布在0180范围内，则时刻粒子所到区域的面积为多少？解析（1）沿y轴正方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图所示，设粒子运动的轨迹半径为r，则 （ （3分） 得 17(18分）（2013河南省商丘市二模）如图所示，k是粒子发生器，d1、d2、d3是三块挡板，通过自动控制装置可以控制它们定时开启和关闭，d1、d2的间距为l，d2、d3的间距为l/2。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