2011届高三物理一轮复习优化测控试题 磁场单元小结（38套）

用心 爱心 专心 20112011 届高三物理一轮复习同步优化测控试题届高三物理一轮复习同步优化测控试题 第第 5858 讲讲 单单 元元 小小 结结 链接高考 1 取两根完全相同的长导线 用其中一根绕成如图甲所示的螺线管 当该螺线管中通 以电流强度为I的电流时 测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B 若将另一根长导线对 折后绕成如图乙所示的螺线管 并通以电流强度也为I的电流 则在螺线管内中部的磁感 应强度大小为 2007 年高考 上海物理卷 甲 乙 A 0 B 0 5B C B D 2B 解析 本题应将螺线管看成是由两股电流相反的导线绕制而成 所产生的磁场相互抵 消 合磁场为零 答案 A 2 图示为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图 其工作原理类似打点计时器 当电流从电磁铁的接线柱a流入 吸引小磁铁向下运动时 以下选项中正确的是 2002 年 高考 上海物理卷 A 电磁铁的上端为 N 极 小磁铁的下端为 N 极 B 电磁铁的上端为 S 极 小磁铁的下端为 S 极 C 电磁铁的上端为 N 极 小磁铁的下端为 S 极 D 电磁铁的上端为 S 极 小磁铁的下端为 N 极 解析 由安培定则知电磁铁的上端为 S 极 下端为 N 极 又由小磁铁被吸下 故知小 磁铁的下端为 N 极 答案 D 3 如图所示 两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同 方向相反的电流 a受到的磁场力大小为F1 当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后 a受到的磁场 力大小变为F2 则此时b受到的磁场力大小变为 2000 年高考 上海物理卷 A F2 B F1 F2 C F1 F2 D 2F1 F2 解析 根据安培定则和左手定则 可以判定a导线受b中电流形成的磁场的作用力F1 的方向向左 同理b受a磁场的作用力大小也是F1 方向向右 新加入的磁场无论什么方 向 a b受到的这个磁场的作用力F总是大小相等 方向相反 如果F与F1方向相同 则 两导线受到的力大小都是F F1 若F与F1方向相反 a b受到的力的大小都是 F F1 因此 当再加上磁场时 若a受的磁场力大小是F2 则b受的磁场力大小也是F2 选项 A 正确 答案 A 4 图示为一 滤速器 装置的示意图 a b为水平放置的平行金属板 一束具有各种 不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a b两板之间 为了选取具有某种特定速率的电 子 可在a b间加上电压 并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场 使所选电子仍能够沿 水平直线OO 运动 由O 射出 不计重力作用 可能达到上述目的的办法是 2006 年高考 全国理综卷 A 使a板的电势高于b板 磁场方向垂直纸面向里 用心 爱心 专心 B 使a板的电势低于b板 磁场方向垂直纸面向里 C 使a板的电势高于b板 磁场方向垂直纸面向外 D 使a板的电势低于b板 磁场方向垂直纸面向外 解析 要使电子能沿直线通过复合场 电子所受电场力与洛伦兹力必是一对平衡力 由左手定则及电场的相关知识可知 选项 A D 正确 答案 AD 5 1930 年 劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器 其原理如图所示 这台 加速器由两个铜质D形盒D1 D2构成 其间留有空隙 下列说法正确的是 2008 年高考 广东物理卷 A 离子由加速器的中心附近进入加速器 B 离子由加速器的边缘进入加速器 C 离子从磁场中获得能量 D 离子从电场中获得能量 解析 回旋加速器的两个D形盒间隙分布周期性变化的电场 不断地给带电 粒子加速使其获得能量 而D形盒处分布匀强磁场 具有一定速度的带电粒子在D形盒内 受到洛伦兹力提供的向心力而做匀速圆周运动 洛伦兹力不做功不能使离子获得能量 选 项 C 错误 离子源在回旋加速器的中心附近 所以选项 A D 正确 答案 AD 6 如图甲所示 长方形abcd的长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 25 T 一群不计重力 质量m 3 10 7 kg 电荷量q 2 10 3 C 的带电粒子以速 度v 5 102 m s 沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域 2007 年高考 四 川理综卷 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 解析 由左手定则可知粒子射入后向上偏转 轨迹半径R 0 3 m 若整个矩 mv qB 形区域都有磁场 则从O点射入的粒子必从b点射出如图乙中的轨迹 1 而在题 给磁场中粒子的运动轨迹则如图乙中的 2 射出点必落在be边上 所以 A B C 均错 选项 D 正确 答案 D 7 如图甲所示 在x轴上方存在着垂直于纸面向里 磁感应强度为B的匀强 磁场 一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场 粒子进入磁 场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成 120 角 若粒子穿过y轴正半轴 后在磁场中到x轴的最大距离为a 则该粒子的比荷和所带电荷的正负是 2007 年高 考 天津理综卷 A 正电荷 B 正电荷 3v 2aB v 2aB C 负电荷 D 负电荷 3v 2aB v 2aB 解析 设粒子在磁场中向右偏转 由左手定则知它带负电 其运动轨迹如图乙所示 由几何关系 可得 R Rsin a 又因为R mv qB 用心 爱心 专心 所以 q m 3v 2aB 答案 C 8 在如图所示的空间中 存在场强为E的匀强电场 同时存在沿x轴负方 向 磁感应强度为B的匀强磁场 一质子 电荷量为e 在该空间恰沿y轴正方向 以速度v匀速运动 据此可以判断出 2008 年高考 北京理综卷 A 质子所受电场力大小等于eE 运动中电势能减小 沿z轴正方向电势 升高 B 质子所受电场力大小等于eE 运动中电势能增大 沿z轴正方向电势 降低 C 质子所受电场力大小等于evB 运动中电势能不变 沿z轴正方向电势升高 D 质子所受电场力大小等于evB 运动中电势能不变 沿z轴正方向电势降低 解析 质子所受电场力与洛伦兹力平衡 大小等于evB 运动中电势能不变 电场线 沿z轴负方向 沿z轴正方向电势升高 答案 C 9 如图甲所示 真空室内存在匀强磁场 磁场方向垂直于纸面向里 磁感应强度的大 小B 0 60 T 磁场内有一块足够大的平面感光平板ab 板面与磁场方向平 行 在距ab的距离l 16 cm 处 有一个点状的 粒子放射源S 它向各个 方向均匀地发射 粒子 设放射源发射 粒子的速度都是v 3 0 106 m s 已 知 粒子的比荷 5 0 107 C kg 现在只考虑在纸面内运动的 粒子 求 q m ab上被 粒子打中的区域的长度 2004 年高考 广东物理卷 解析 粒子带正电 故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动 用R 表示轨迹半径 有 qvB m 由此得 R 代入数据计算得 v2 R mv qB R 0 1 m 可见 2R l R 因朝不同的方向发射的 粒子轨迹都过S 由此可知 某一圆轨 迹在图乙中N的左侧与ab相切 则此切点P1就是 粒子能打中的左 侧最远点 为定出P1点的位置 可作平行于ab的直线cd cd到ab的 距离为R 以S为圆心 R为半径作弧交cd于Q点 过Q作ab的垂线 它与ab的交点即为P1 即NP1 8 cm R2 l R 2 再考虑N的右侧 任何 粒子在运动中离S的距离不可能超过 2R 以 2R为半径 S 为圆心作圆 交ab于N右侧的P2点 此即右侧能打到的最远点 由图中几何关系得 NP2 12 cm 2R 2 l2 故所求长度P1P2 NP1 NP2 20 cm 答案 20 cm 10 如图所示 一半径为R的光滑绝缘半球面开口向下 固定在水平面上 整个空间存 在匀强磁场 磁感应强度方向竖直向下 一电荷量为q q 0 质量为m的小球P在球面上 做水平的匀速圆周运动 圆心为O 球心O到该圆周上任一点的连线与竖直方向的夹角为 0 为了使小球能够在该圆周上运动 求磁感应强度大小的最小值及小球P相应 2 的速率 重力加速度为g 2008 年高考 四川理综卷 解析 据题意 小球P在球面上做水平的匀速圆周运动 该圆周的圆心为 O P受到 向下的重力mg 球面对它沿OP方向的支持力FN和磁场的洛伦兹力F qvB 式中v为小球 运动的速率 洛伦兹力F的方向指向 O 根据牛顿第二定律有 FNcos mg 0 用心 爱心 专心 F FNsin m v2 Rsin 由以上各式可得 v2 v 0 qBRsin m gRsin2 cos 由于v是实数 必须满足 2 0 qBRsin m 4gRsin2 cos 由此得 B 2m q g Rcos 可见 为了使小球能够在该圆周上运动 磁感应强度大小的最小值为 Bmin 2m q g Rcos 此时 带电小球做匀速圆周运动的速率为 v qBminRsin 2m 即v sin gR cos 答案 sin 2m q g Rcos gR cos 11 图甲为一种质谱仪的工作原理示意图 在以O为圆心 OH为对称轴 夹角为 2 的 扇形区域内分布着方向垂直于纸面的匀强磁场 对称于OH轴的C和D分别是离子发射点和 收集点 CM垂直磁场左边界于M 且OM d 现有一正离子束以小发散角 纸面内 从C射出 这些离子在CM方向上的分速度均为v0 若该离子束中比荷为 的离子都能汇聚到D 试求 q m 1 磁感应强度的大小和方向 提示 可考虑以沿CM方向运 动的离子为研究对象 2 离子沿与CM成 角的直线CN进入磁场 其轨道半径和 在磁场中的运动时间 3 线段CM的长度 2008 年高考 重庆理综卷 解析 1 设沿CM方向运动的离子在磁场中做圆周运动的轨 道半径为R 由qv0B m R d v2 0 R 解得 B 方向垂直纸面向外 mv0 qd 2 设沿CN运动的离子速度大小为v 在磁场中的轨道半径为R 运动的时间为t 由vcos v0 解得 v v0 cos R mv qB d cos 解法一 如图乙所示 设弧长为s 由t s 2 R s v 解得 t 2 d v0 解法二 离子在磁场中做匀速圆周运动的周期T 2 m qB 用心 爱心 专心 故t T 2 d v0 3 设从N点射入的离子的轨迹圆心为A 过A作AB垂直NO 如图丙所示 则 NA R d cos NB R cos d 故BO NM 因为NM CMtan 又因为BO ABcot R sin cot sin d cos cot 所以CM dcot 答案 1 方向垂直纸面向外 mv0 qd 2 d 3 dcot d cos 2 v0 12 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 如图甲所示 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t 2008 年高考 天津理综卷 解析 1 粒子的运动轨迹如图乙所示 设粒子过N点时的速 度为v 有 cos v0 v 所以v 2v0 粒子从M点运动到N点的过程 有 qUMN mv2 mv 1 2 1 22 0 解得 UMN 3mv2