全国各地高考物理专题汇编 专题4 电场和磁场 第2讲 磁场（B）（含解析） (2).doc

专题4 电场和磁场第2讲 磁场（b卷）一选择题1.(2015丰台区二练17). 设想地磁场是由地球内部的环形电流形成的，那么这一环形电流的方向应该是（ ）a由东向西 b由西向东 c由南向北 d由北向南2.(2015宁德市普高质检18)如图为某种电磁泵模型，泵体是长为l1，宽与高均为l2的长方体。泵体处在方向垂直向外、磁感应强度为b的匀强磁场中，泵体的上下表面接电压为u的电源(内阻不计)，理想电流表示数为i，若电磁泵和水面高度差为h，液体的电阻率为，在t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁之间的阻力，取重力加速度为g。则（ ）a泵体上表面应接电源负极b电磁泵对液体产生的推力大小为bil1c电源提供的电功率为d质量为m的液体离开泵时的动能为3.(2015张掖三诊17)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ab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， b平行导轨向上，c水平向右， d水平向左，4.（2015西安交大附中三模17）中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果如图所示， 厚度为，宽度为的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应下列说法正确的是（ ） a上表面的电势高于下表面电势b仅增大时，上下表面的电势差增大c仅增大时，上下表面的电势差减小d仅增大电流时，上下表面的电势差减小 p b x y o5. (2015景德镇三检19).如图，在x 0、y 0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于oxy平面向里，大小为b。现有一质量为m、电量为q的带电粒子，在x轴上到原点的距离为x0的p点，以平行于y轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场。不计重力的影响。由这些条件可知( )a能确定粒子通过y轴时的位置b能确定粒子速度的大小c能确定粒子在磁场中运动所经历的时间d以上三个判断不全对6. (2015张掖三诊21)vqpcab如图所示，直角三角形abc区域中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子（不计重力）沿ab方向射入磁场，分别从ac边上的p、q两点射出，则( )a. 从p点射出的粒子速度大b. 从q点射出的粒子速度大c. 从q点射出的粒子在磁场中运动的时间长d. 两个粒子在磁场中运动的时间一样长二非选择题7.(2015宁德市普高质检22)（20分）v如图，竖直平面内放着两根间距l = 1m、电阻不计的足够长平行金属板m、n，两板间接一阻值r= 2的电阻，n板上有一小孔q，在金属板m、n及cd上方有垂直纸面向里的磁感应强度b0= 1t的有界匀强磁场，n板右侧区域kl上、下部分分别充满方向垂直纸面向外和向里的匀强磁场，磁感应强度大小分别为b1=3t和b2=2t。有一质量m = 0.2kg、电阻r =1的金属棒搭在mn之间并与mn良好接触，用输出功率恒定的电动机拉着金属棒竖直向上运动，当金属棒达最大速度时，在与q等高并靠近m板的p点静止释放一个比荷的正离子，经电场加速后，以v =200m/s的速度从q点垂直于n板边界射入右侧区域。不计离子重力，忽略电流产生的磁场，取g=。求：（1）金属棒达最大速度时，电阻r两端电压u；（2）电动机的输出功率p；（3）离子从q点进入右侧磁场后恰好不会回到n板，q点距分界线高h等于多少。8.（2015成都三诊11）（19分）如图甲所示，空间存在一范围足够大、方向垂直于竖直xoy平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为b。让质量为m，电荷量为q(q0)的粒子从坐标原点o沿xoy平面入射。不计粒子重力，重力加速度为g。（1）若该粒子沿y轴负方向入射后，恰好能经过x轴上的a(a,0)点，求粒子速度的大小。（2）若该粒子以速度v沿y轴负方向入射的同时，一不带电的小球从x轴上方某一点平行于x轴向右抛出，二者经过时恰好相遇，求小球抛出点的纵坐标。（3）如图乙所示，在此空间再加入沿y轴负方向、大小为e的匀强电场，让该粒子改为从o点静止释放，研究表明：粒子在xoy平面内将做周期性运动，其周期，且在任一时刻，粒子速度的x分量与其所在位置的y坐标绝对值的关系为。若在粒子释放的同时，另有一不带电的小球从x轴上方某一点平行于x轴向右抛出，二者经过时间恰好相遇，求小球抛出点的纵坐标。9.(2015衡水高三调25)（19分）如图所示，两块平行金属极板mn水平放置，板长l=l m，间距d=m，两金属板间电压 ；在平行金属板右侧依次存在abc和fgh两个全等的正三角形区域，正三角形abc内存在垂直纸面向里的匀强磁场，三角形的上顶点a与上金属板m平齐，bc边与金属板平行，ab边的中点p恰好在下金属板n的右端点；正三角形fgh内存在垂直纸面向外的匀强磁场，已知a、f、g处于同一直线上，b、c、h也处于同一直线上，af两点距离为 m。现从平行金属极板mn左端沿中心轴线方向入射一个重力不计的带电粒子，粒子质量m=3l0kg，带电量q=+l10c，初速度v0=1l0 ms。求：(1)带电粒子从电场中射出时的速度v的大小和方向？(2)若带电粒子进入三角形区域abc后垂直打在ac边上，求该区域的磁感应强度 ?(3)接第(2)问，若要使带电粒子由fh边界进入fgh区域并能再次回到fh界面，求b2 至少应为多大？10.(2015济南二模24）(20分)在如图所示的xoy，平面直角坐标系中，一足够长绝缘薄板正好和x轴的正半轴重合，在ya和y-a的区域内均分布着方向垂直纸面向里的相同的匀强磁场。一带正电粒子，从y轴上的(0，a)点以速度v沿与y轴负向成45角出射。带电粒子与挡板碰撞前后，x方向的分速度不变，y方向的分速度反向、大小不变。已知粒子质量为m，电荷量为q，磁感应强度的大小。不计粒子的重力。(1)求粒子进入下方磁场后第一次打在绝缘板上的位置(2)若在绝缘板上的合适位置开一小孔，粒子穿过后能再次回到出发点。写出在板上开这一小孔可能的位置坐标(不需要写出过程)(3)在满足(2)的情况下，求粒子从出射到再次返回出发点的时间 第2讲 磁场（b卷）参考答案与详解1.【命题立意】考查右手螺旋定则【答案】a【解析】根据右手螺旋定则可判断，即弯曲的四指指电流方向，拇指指n极（地理南极）， 设想地磁场是由地球内部的环形电流形成的那么这一环形电流的方向应该是由东向西的。故选a 2.【答案】d【命题立意】本题旨在考查带电粒子在混合场中的运动、安培力。【解析】a、当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，拉动液体，故a错误；b、c、根据电阻定律，泵体内液体的电阻：因此流过泵体的电流：，电磁泵对液体产生的推力大小为：那么液体消耗的电功率为：，而电源提供的电功率为，故bc错误；d、若t时间内抽取水的质量为m，根据能量守恒定律，则这部分水离开泵时的动能为：，故d正确。故选：d3.【答案】d【命题立意】本题旨在考查安培力、共点力平衡的条件及其应用。【解析】金属导轨光滑，所以没有摩擦力，则金属棒只受重力支持力和安培力，根据平衡条件支持力和安培力的合力应与重力等大反向，根据矢量三角形合成法则作出三种情况的合成图如图：由图可以看出当安培力f与支持力垂直时有最小值：即：则：a、，由右手定则判断磁场的方向，竖直向上，故a错误；b、不一定大于，故b错误；cd、，由右手定则判断磁场的方向水平向左，故c错误，d正确。故选：d4.【答案】c【命题立意】本试题旨在考查霍尔效应及其应用。【解析】a、根据左手定则，知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，下表面的电势高于上表面，故a错误；b、根据，解得：，根据电流的微观表达式：，故：，知增大，上下表面的电势差不变，与无关，故b错误；c、根据，解得：，根据电流的微观表达式：，故：，知仅增大时，上下表面的电势差减小，故c正确；d、根据，解得：；根据电流的微观表达式：，电流越大，电子的速度越大，故上下表面的电势差越大，故d错误。故选：c【举一反三】所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体时，产生横向电位差的物理现象。霍尔效应在新课标教材中作为课题研究材料，解答此题所需的知识都是考生应该掌握的，对于开放性物理试题，要有较强的阅读能力和获取信息能力。5.【答案】abc【命题立意】本题旨在考查带电粒子在匀强磁场中的运动。【解析】a、由牛顿第二定律得：，又：粒子通过轴时的坐标：，故a正确； b、粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力不做功，速度大小不变，仍为，故b正确；c、粒子运动的周期：，运动时间：，故c掌握； d、由上可知，d错误。故选：abc6.【答案】bd【命题立意】本题旨在考查带电粒子在匀强磁场中的运动、牛顿第二定律、向心力。【解析】dc、粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据几何关系（图示弦切角相等），粒子在磁场中偏转的圆心角相等，根据粒子在磁场中运动的时间：，又因为粒子在磁场中圆周运动的周期，可知粒子在磁场中运动的时间相等，故d正确，c错误；ab、如图，粒子在磁场中做圆周运动，分别从p点和q点射出，由图知，粒子运动的半径，又粒子在磁场中做圆周运动的半径，可知粒子运动速度，故a错误，b正确。故选：bd7.【答案】（1）；（2）；（3）【命题立意】本题旨在考查带电粒子在匀强磁场中的运动。【解析】（1）离子从p运动到q，由动能定理： 解得r两端电压： （2）电路的电流： 安培力： 受力平衡： 由闭合电路欧姆定律： 感应电动势： 功率： 联立-式解得：电动机功率： qkho1o2r1r2v(3)如图所示，设离子恰好不会回到n板时，对应的离子在上、下区域的运动半径分别为和,圆心的连线与n板的夹角为。在磁场中，由： 解得运动半径为： 在磁场中，由： 解得运动半径为： 由几何关系得： 解 -得： 答：（1）金属棒达最大速度时，电阻两端电压为；（2）电动机的输出功率为；（3）q点距分界线高h等于。8.【答案】（1）；（2）；（3）【命题立意】本题旨在考查带电粒子在匀强磁场中运动、匀速圆周运动、动能定理。【解析】（1）由题意可知，粒子做匀速圆周运动的半径为，有：洛伦兹力提供向心力，有：解得：（2）洛伦兹力提供向心力，又有：解得：粒子做匀速圆周运动的周期为，有：则相遇时间为：在这段时间内粒子转动的圆心角为，有：如图3所示，相遇点的纵坐标绝对值为：小球跑出点的纵坐标为：（3）相遇时间，由对称性可知相遇点在第二个周期运动的最低点设粒子运动到最低点时，离轴的距离为，水平速度为由动能定理，有：联立解得：故小球抛出点的纵坐标为：答：（1）粒子速度的大小为；（2）小球抛出点的纵坐标为；（3）小球抛出点的纵坐标为。9.【答案】（1）、垂直于ab方向出射；（2）；（3）【命题立意】本题旨在考查带电粒子在匀强磁场中的运动、牛顿第二定律、向心力。【解析】（1）设带电粒子在电场中做类平抛运动的时间为，加速度为，则：解得：竖直方向的速度为：射出时速度为：设速度与水平方向夹角为，有：故：，即垂直于ab方向出射（2）带电粒子出电场时竖直方向的偏转的位移：，即粒子由点垂直ab射入磁场，由几何关系知在磁场abc区域内做圆周运动的半径为：由：知：（3）分析知当轨迹与边界gh相切时，对应磁感应强度最大，运动轨迹如图所示：由几何关系得：故半径：又：故：所以应满足的条件为大于答：（1）带电粒子从电场中射出时的速度的大小为，垂直于ab方向出射；（2）若带电粒子进入中间三角形区域后垂直打在ac边上，该区域的磁感应强度为；（3）若要使带电粒子由fh边界进入fgh区域并能再次回到fh界面，应满足的条件为大于。【易错警示】做好此类题目的关键是准确的画出粒子运动的轨迹图，利用几何知识求出粒子运动的半径，再结合半径公式和周期公式去分析，难度较。