2013高考物理 模拟新题特快专递（第四期）专题九 磁场

1 20132013 高考模拟新题特快专递第四期高考模拟新题特快专递第四期 9 9 专题九 磁场专题九 磁场 1 2013 北京朝阳区期末 如图所示 一个静止的质量为m 电荷量 为q的粒子 重力忽略不计 经加速电压U加速后 垂直进入磁感 应强度为B的匀强磁场中 粒子打到P点 OP x 能正确反映x与U 之间关系的是 A x与U成正比 B x与U成反比 C x与成正比U D x与成反比U 答案 C 解析 由 x 2R 2mv qB qU mv2 可得x与成正比 选项 C 正确 1 2 U 2 2013 江苏苏南四校联考 如图所示 两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在 匀强电场E和匀强磁场B中 轨道两端在同一高度上 两个相同的带正电小球a b同 时从轨道左端最高点由静止释放 且在运动中始终能通过各自轨道的最低点M N 则 A 两小球某次到达轨道最低点时的速度可能有vN vM B 两小球都能到达轨道的最右端 C 小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达 M点的时刻相同 D a小球受到的电场力一定不大于a的重力 b小球受到的最大洛伦兹力可能大于b 的重力 答案 答案 D D 解析 由于洛伦兹力不做功 电场力对带电小球一定做负功 所以解析 由于洛伦兹力不做功 电场力对带电小球一定做负功 所以两小球某次到达轨 道最低点时的速度不可能有vN vM 选项 选项 A A 错误 小球错误 小球 b b 可以可以到达轨道的最右端 小球 a 不能到达轨道的最右端 选项 B 错误 由于两个小球受力情况不同 运动情况不同 小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻不相同 选项 C 错误 由于题述没有给出半圆形光滑绝缘轨道半径和小球带电量 质量具体数据 所以a小 B O P q 2 球受到的电场力一定不大于a的重力 b小球受到的最大洛伦兹力可能大于b的重力 选项 D 正确 3 2013 山东名校质检 图 6 所示为显像管的原理示意图 当没有磁场时电子束将打在 荧光屏正中的 0 点 安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场 使电子束发生偏转 设垂直 纸面向里的磁场方向为正方向 如果要使电子束打在荧光屏上的位置由 a 点逐渐移动到 b 点 图 7 中哪种变化的磁场能够使电子发生上述偏转 答案 A 解析 要使电子束打在荧光屏上的位置由 a 点逐渐移动到 b 点 根据左手定则 能够使电 子发生上述偏转的变化的磁场是图 A 4 2013 北京丰台期末 两个质量相同 所带电荷量相等的带电粒子a b 以不同的速率 对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域 其运动轨迹如图 若不计粒子的重力 则 下列说法正确的是 A a粒子带正电 b粒子带负电 B a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大 C b粒子动能较大 D b粒子在磁场中运动时间较长 答案 C 解析 由左手定则可知 b 粒子带正电 a粒子带负电 选项 A 错误 由于 a 粒子速度较小 所以 a粒子在磁场中所受洛伦兹力较小 选项 B 错误 由于 b 粒子轨迹半径较大 所受洛 伦兹力较大 由 f mv2 R 可知b粒子动能较大 b粒子在磁场中运动时间较短 选项 C 正确 D 错误 a o A b 3 5 2013 江苏盐城明达中学测试 物体导电是由其中的自由电荷定向移动引起的 这些可 以移动的自由电荷又叫载流子 金属导体的载流子是自由电子 现代广泛应用的半导体材 料分为两大类 一类是 N 型半导体 它的载流子为电子 另一类 是 P 型半导体 它的载流子为 空穴 相当于带正电的粒子 如 果把某种材料制成的长方体放在匀强磁场中 磁场方向如图所示 且与前后侧面垂直 长方体中通有方向水平向右的电流 设长方 体的上下表面 M N 的电势分别为 M和 N 则下列判断中正确的 是 A 如果是 P 型半导体 有 M N B 如果是 N 型半导体 有 M N C 如果是 P 型半导体 有 M N D 如果是金属导体 有 M N 答案 答案 C C 解析 解析 如果是 P 型半导体 由左手定则可知 空穴 向下表面 N 偏转 有 M N 选项 B 错误 如果是金属导体 导电定向移动的是自由电子 由左手定则可知 电子向下 表面 N 偏转 有 M N 选项 D 错误 6 2013 江苏阜宁中学月考 利用霍尔效应制作的霍尔元件 广泛应用于测量和自动 控制等领域 如图是霍尔元件的工作原理示意图 磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向 下 通入图示方向的电流I C D两侧面会形成电势差UCD 下列说法 中正确的是 A 电势差UCD仅与材料有关 B 若霍尔元件的载流子是自由电子 则电势差UCD 0 C 仅增大磁感应强度时 电势差UCD变大 D 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时 元件的工作面应保持水平 答案 BC 4 解析 电势差UCD与磁感应强度B 材料有关 选项 A 错误 若霍尔元件的载流子是自 由电子 由左手定则可知 电子向 C 侧面偏转 则电势差UCD 0 选项 B 正确 仅增大磁 感应强度时 电势差UCD变大 选项 C 正确 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时 元件的工 作面应保持竖直且东西放置 选项 D 错误 7 7 分 2013 北京朝阳区期末 某同学自制一电流表 其原理如图所示 质量为m的均匀细 金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连 弹簧的劲度系数为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 MN的右端连接一绝缘轻指针 可指示出标尺 上的刻度 MN的长度大于ab 当MN中没有电流通过且处于静止时 MN与矩形区域的ab边重 合 且指针指在标尺的零刻度 当MN中有电流时 指针示数可表示电流强度 MN始终在纸面 内且保持水平 重力加速度为g 1 当电流表的示数为零时 求弹簧的伸长量 2 为使电流表正常工作 判断金属杆MN中电流的方向 3 若磁场边界ab的长度为L1 bc的长度为L2 此电流表的量程是多少 解答 设当电流表示数为零时 弹簧的伸长量为 则有x 2 分 mg mg k xx k 根据左手定则 金属杆中的电流方向为 MN 2 分 3 设电流表满偏时通过MN的电流为Im 则有 3 分 2 12 1 mm kL BI Lmg k LxI BL 8 10 分 2013 山东名校质检 如图所示 一质量为 m 的导 体棒 MN 两端分别放在两个固定的光滑圆形导轨上 两导轨平行 且间距为 L 导轨处在竖直方向的匀强磁场中 当导体棒中通 B 5 一自右向左的电流I时 导体棒静止在与竖直方向成 37 角的导轨上 取 sin 37 0 6 cos37 0 8 求 1 磁场的磁感应强度 B 2 每个圆导轨对导体棒的支持力大小 FN 解析 1 从右向左看 受力分析如图所示 由平衡条件得 tan37 F安 mg F安 BIL 解得 B 3 4 mg IL 2 设两导轨对导体棒支持力为 2FN 则有 2FNcos37 mg 解得 FN mg 5 8 即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为mg 5 8 9 10 分 2013 北京朝阳区期末 如图所示 一个质量m 2 0 10 11kg 电荷量q 1 0 10 5C 的带电粒子 重力忽略不计 从静止开始经U1 100V 电场加速后 沿两平行金属板间中线 水平进入电压U2 100V 的偏转电场 带电粒子从偏转电场射出后 进入垂直纸面向里的匀强磁 场 磁场的左右边界均与偏转电场的金属板垂直 已知偏转电场金属板长L 20cm 两板间距 匀强磁场的宽度D 10cm 求 10 3cmd 1 带电粒子进入偏转电场时的速度v0 2 带电粒子射出偏转电场时速度v的大小和方向 3 为了使带电粒子不从磁场右边界射出 匀强磁场磁感应强度的最小值B 解答 1 带电粒子在加速电场中 由动能定理 2 10 1 2 qUmv 6 解得 2 分 4 0 1 0 10 m s v 2 带电粒子在偏转电场中做水平方向的匀速直线运动 和竖直方向的匀加速直线运动 2 0 y qUL avat a mdv 飞出电场时 速度偏转角的正切值为 2 01 3 tan 30 23 y v U L vU d 带电粒子射出偏转电场时速度的大小 4 分 440 2 3 101 15 10 m s cos3 v v 3 带电粒子不从磁场右边界射出 则其最大半径的运动轨迹如图所示 设带电粒子在磁 场中运动的最大半径为r 由几何关系有 sinD r r 洛伦兹力提供向心力 2 mv qvB r 联立可得 代入数据 0 1 sin cos mv B qD 4 分 3 T0 346T 5 B 10 1 3 分 2013 北京东城区期末 如图所示 在半径为 a 大小未知 的圆柱空间中 图中圆为其横截面 固定放置一绝缘材料制成的边长为 L 的弹性等边三角形框架 DEF 其中心 O 位于圆柱的轴线上 在三角形框架 DEF 与圆柱之间的空间中 充满磁感 应强度大小为 B 的均匀磁场 其方向平行于圆柱轴线垂直纸面向里 在 EF 边上的中点 S 处有一发射带电粒子的粒子加速器 粒子发射的方向均在截面内且垂直于 EF 边并指 向磁场区域 发射粒子的电量均为 q q o 质量均为 m 速度大小均为 6 qBL v m 若粒子与三角形框架的碰撞均为完全弹性碰撞 且粒子在碰撞过程中所带的电量不变 不计带电粒子的重力 不计带电粒子之间的相互作用 求 1 为使初速度为零的粒子速度增加到 在粒子加速器中 需要的加速电 6 qBL v m 压为多大 2 带电粒子在匀强磁场区域内做匀速圆周运动的半径 3 若满足 从 S 点发射出的粒子都能再次返回 S 点 则匀强磁场区域的横截面圆周 半径 a 至少为多大 B q 7 4 若匀强磁场区域的横截面圆周半径 a 满足第 3 问的条件 则从 S 点发射出的某带电 粒子从 S 点发射到第一次返回 S 点的时间是 多少 解析 1 在粒子加速器中 带电粒子在电场中 被加速 根据动能定理 qU mv2 1 2 解得 U 22 72 qB L m 2 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 qvB m 2 v r 解得 r mv qB L 6 3 设想某个带电粒子从 S 发射后又能回到 S 则带电粒子运动轨迹如图所示 当带电粒子的运动轨迹同磁场区域内切时 磁场区域半径有最小值amin 由几何 关系 amin OG OF FG r L 3 3 3 1 6 3 L 4 带电粒子在磁场中做匀速圆周运动 由 T 2 r v 2 m qB 由轨迹图可知 带电粒子从 S 点发射到第一次返回 S 点的时间是 t T 11 2 11 m qB 11 12 分 2013 唐山一中检测 在如图甲所示的装置中 阴极K能够连续不断地发射初 速不计的电子 这些电子经P K间的电场加速后 都能通过P板上的小孔沿垂直于P 板的方向进入P板右侧的区域 打到P板右侧L远处且与P平行的荧光屏Q上的O点 由于P K相距很近 所有电子通过电场所用时间忽略不计 现在P与Q间加垂直纸面 8 向里的匀强磁场 且从某一时刻t 0 开始 在P K间加一周期性变化的电压 电压随 时间的变化关系如图乙所示 则从该时刻起 所有从小孔射出的电子恰好能全部打到 荧光屏上 已知电子质量为m 带电量为e 粒子在磁场中做圆周运动的周期小于 4T0 求 1 电子打到荧光屏上的范围 2 从t 0 时刻开始在电压变化的一个周期内 打到屏上距O点最近的电子与最远的 电子的时间差 11 解 1 经U0加速的电子 在磁场中偏转半径最小 根据题意 刚好能与Q屏相切A点 设匀强磁场磁感应强度为 B 即 1 分 0 2 1 2 1 eUmv 1 分 L Be mv 1 经最大电压加速的电子 在磁场中运动的轨道半径为R 与Q屏交于D点 则 0 2 2 4 2