2011高考物理二轮复习 磁场专家预测1

用心 爱心 专心1 20112011 高考物理二轮复习高考物理二轮复习 磁场专家预测磁场专家预测 1 1 一 选择题 本题共 10 小题 每小题 5 分 共 50 分 1 如图 1 所示 通电导线均置于匀强磁场中 其中导线受安培力作用的是 图 1 2 物理学家法拉第在研究电磁学时 亲手做过许多 实验 如图 2 所示的实验就是著名的电磁旋转实 验 这种现象是 如果载流导线附近只有磁铁的 一个极 磁铁就会围绕导线旋转 反之 载流导 线也会围绕单独的某一磁极旋转 这一装置实际 上就是最早的电动机 图中A是可动磁铁 B是 图 2 固定导线 C是可动导线 D是固定磁铁 图中黑色部分 表示汞 磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中 下部接 在电源上 请你判断这时自上向下看 A和C转动方向为 A 顺时针 顺时针 B 顺时针 逆时针 C 逆时针 顺时针 D 逆时针 逆时针 解析 根据电流的方向判定可以知道B中的电流方向是向上的 那么在B导线附近 的磁场方向为逆时针方向 即为A磁铁N极的受力方向 由于D磁铁产生的磁场呈 现出由N极向外发散 C中的电流方向是向下的 由左手定则可知C受到的安培力 方向为顺时针 故选项 C 正确 答案 C 3 2008 广东高考 带电粒子进入云室会使云室中 的气体电离 从而显示其运动轨迹 图 3 所示 是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹 a和b是轨迹上的两点 匀强磁场B垂直于纸 面向里 该粒子在运动时 其质量和电荷量不 变 而动能逐渐减少 下列说法正确的是 图 3 A 粒子先经过a点 再经过b点 B 粒子先经过b点 再经过a点 C 粒子带负电 D 粒子带正电 用心 爱心 专心2 4 如图 4 所示的天平可用来测定磁感应强度 天平的右臂下面挂有一个矩形线圈 宽度 为l 共N匝 线圈下端悬在匀强磁场中 磁场方向垂直纸面 当线圈中通有电流I 时 方向如图 在天平左右两边加上质量 图 4 各为m1 m2的砝码 天平平衡 当电流反向 大小不变 时 右边再加上质量为m的砝码后 天平重新平衡 由此可知 A 磁感应强度的方向垂直纸面向里 大小为 m1 m2 g NIl B 磁感应强度的方向垂直纸面向里 大小为 mg 2NIl C 磁感应强度的方向垂直纸面向外 大小为 m1 m2 g NIl D 磁感应强度的方向垂直纸面向外 大小为 mg 2NIl 解析 由题意可知 当电流方向改变反向时右边需要再加质量为m的砝码后 天平 才能平衡 由此可知 电流反向 安培力由向下改为向上 所以磁场方向是垂直纸 面向里的 设矩形线圈的重力为G0 第一次平衡时 左边盘中砝码的质量为m1 右边砝码质量为m2 由力矩平衡原理得m1g m2g NBIl G0 电流反向后 达到平 衡时m1g m2g mg NBIl G0 由上述两式可得B 故 B 正确 mg 2NIl 答案 B 5 如图 5 所示的虚线框为一长方形区域 该区域内有一垂直于纸面向里的匀强 磁场 一束电子以不同的速率从O点 垂直于磁场方向 沿图中方向射入磁 场后 分别从a b c d四点射出磁 图 5 场 比较它们在磁场中的运动时间ta tb tc td 其大小关系是 A ta tb tc td B ta tb tc td C ta tb tctc td 解析 带电粒子的运动轨迹如图所示 由图可知 从a b c d四点飞出的电子对应的圆心角 a b c d 而带电粒子的周期T 相同 其在 2 m qB 磁场中运动时间t T 故ta tb tc td D 项正 2 确 答案 D 用心 爱心 专心3 6 如图 6 所示 一束正离子从S点沿水平方向射出 在没有电 磁场时恰好击中荧光 屏上的坐标原点O 若同时加上电场和磁场后 正离子束最后打在荧光屏上坐标系 的第 象限中 则所加电场E和磁场B的方向可能是 不计离子重力及其间相互作 用力 图 6 A E向上 B向上 B E向下 B向下 C E向上 B向下 D E向下 B向上 解析 带电粒子在电场中沿y轴方向偏转 在磁场中沿x轴方向偏转 现带电粒子 最后打在第 象限中 故粒子偏向y轴负方向 则E向下 粒子还偏向x轴负方向 由 左手定则可知B向下 因此选项 B 正确 答案 B 7 地球大气层外部有一层复杂的电离层 既分布 有地磁场 也分布有电场 假设某时刻在该空 间中有一小区域存在如图 7 所示的电场和磁场 电场的方向在纸面内斜向左下方 磁场的方向 垂直于纸面向里 此时一带电宇宙粒子 恰以 速度v垂直于电场和磁场射入该区域 不计重 图 7 力作用 则在该区域中 有关该带电粒子的运 动情况可能的是 A 仍做直线运动 B 立即向左下方偏转 C 立即向右上方偏转 D 可能做匀速圆周运动 解析 假定粒子带正电 则粒子受力如图所示 若Eq qvB 则 A 项正确 若Eq qvB 则 B 项正确 若Eq0 时 磁 场的方向穿出纸面 一电荷量q 5 10 7 C 质量m 5 10 10 kg 的带电粒子 位于某点O处 在t 0 时刻以初速度v0 m s 沿某方向开始运动 不计重力 的作用 不计磁场的变化可能产生的一切其他影响 则在磁场变化N个 N为整数 周 期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于 图 10 A m s B m s 2 C 2 m s D m s 22 解析 带电粒子在磁场中的运动半径为r mv0 Bq 0 01 m 周期为T 0 02 s 作出粒子的轨迹 2 m Bq 示意图如图所示 所以在磁场变化N个 N为整数 周期的时间内 带电粒子的平均速度的大小等于 2 2 m s 即 C 选项正确 用心 爱心 专心5 答案 C 二 计算题 本题共 4 小题 共 50 分 11 10 分 水平面上有电阻不计的 U 形导轨 NMPQ 它们之间的宽度为L M和P 之间接入电动势为E的电源 不计内阻 现垂直于导轨搁一根质量为m 电阻为 图 11 R的金属棒ab 并加一个范围较大的匀 强磁场 磁感应强度大小为B 方向与水平面夹角为 且指向右斜上方 如图 11 所示 问 1 当ab棒静止时 ab棒受到的支持力和摩擦力各为多少 2 若B的大小和方向均能改变 则要使ab棒所受支持力为零 B的大小至少为多 少 此时B的方向如何 解析 1 Fx合 F摩 Fsin 0 Fy合 FN Fcos mg 0 F BIL B L E R 解 式得FN mg F摩 sin BLEcos R BLE R 2 要使ab棒受的支持力为零 其静摩擦力必然为零 满足上述条件的最小安培力 应与ab棒的重力大小相等 方向相反 所以有F mg 即BminL mg 解得最小磁 E R 感应强度Bmin 由左手定则判断出这种情况B的方向应水平向右 mgR EL 答案 1 mg sin BELcos R BLE R 2 方向水平向右 mgR EL 12 11 分 空间存在水平方向互相正交的匀强 电场和匀强磁场 电场强度为E 10 3 N C 磁感应强度为B 1 T 方向如图 12 所示 有一个质量m 2 0 10 6 kg 带电 图 12 荷量q 2 0 10 6 C 的粒子在空间做直 线运动 试求其速度的大小和方向 g 10 m s2 解析 经分析可知 该粒子在重力 电场力与 磁场力作用下做匀速直线运动 粒子的受力如图所示 qE mgtan qvBcos mg 解 得 v 20 m s 60 速度方向与电场方向成 60 角斜向上 答案 20 m s 方向为与电场方向成 60 角斜向上 13 14 分 如图 13 所示 在一个圆形区域内 两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场 用心 爱心 专心6 分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区 域 中 直径A2A4与A1A3的夹角为 60 一质量为m 带电荷量为 q的粒子以 图 13 某一速度从 区的边缘点A1处沿与A1A3成 30 角的方向射入磁场 随后该粒子以 垂直于A2A4的方向经过圆心O进入 区 最后再从A4处射出磁场 已知该粒子从 射入到射出磁场所用的时间为t 求 区和 区中磁感应强度的大小B1和B2 忽略 粒子重力 解析 设粒子的速度为v 在 区中运动半径为R1 周期为T1 运动时间为t1 在 区中运动半径为R2 周期为T2 运动时间为t2 磁场的半径为R 1 粒子在 区运动时 轨迹的圆心必在过A1点垂直速度的直线上 也必在过O点 垂直速度的直线上 故圆心在A2点 由几何知识和题意可知 轨道半径R1 R 又 R1 则 R mv qB1 mv qB1 轨迹所对应的圆心角 1 3 则运动时间t1 T1 6 2 m 6qB1 m 3qB1 2 粒子在 区运动时 由题意及几何关系可知R2 R 2 又R2 则R mv qB2 2mv qB2 轨迹对应的圆心角 2 则运动时间t2 T2 2 m qB2 又t1 t2 t 将 代入得 t m 3qB1 m qB2 由 式联立解得B2 2B1 代入 式解得 B1 B2 5 m 6qt 5 m 3qt 答案 5 m 6qt 5 m 3qt 14 15 分 2009 山东高考 如图 14 甲所示 建立xOy坐标系 两平行极板P Q垂 直于y轴且关于x轴对称 极板长度和板间距均为l 在第一 四象限有磁感应强 度为B的匀强磁场 方向垂直于xOy平面向里 位于极板左侧的粒子源沿x轴向右 连续发射质量为m 电荷量为 q 速度相同 重力不计的带电粒子 在 0 3t0时 间内两板间加上如图乙所示的电压 不考虑极板边缘的影响 已知t 0 时刻进入 两板间的带电粒子恰好在t0时刻经极板边缘射入磁场 上述m q l t0 B为已 知量 不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况 图 14 1 求电压U0的大小 2 求t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径 1 2 3 何时进入两板间的带电粒子在磁场中的运动时间最短 求此最短时间 用心 爱心 专心7 解析 1 t 0 时刻进入两板间的带电粒子在电场中做匀变速曲线运动 t0时刻刚 好从极板边缘射出 在y轴负方向偏移的距离为l 则有 1 2 E U0 l qE ma l at 1 2 1 22 0 联立 式 解得两板间电压为 U0 ml2 qt2 0 3 2t0时刻进入两板间的带电粒子在磁场中运动时间最短 带电粒子离开电场时