2010年高考物理试题分类汇编(一)

2010年高考物理试题分类汇编

2010年高考物理试题分类汇编—磁场

（全国卷1）26.（21分）如下图，在0Mx4氐区域内存在与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xy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。〜

180。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P（G,a）

（1）粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m；

⑵此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围;

⑶从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。

，冰田■,,,c2j3ci2万

【答案】⑴R=——a2=——

3m3Bt

⑵速度与y轴的正方向的夹角范围是60。到120°

⑶从粒子发射到全部离开所用时间为2fo

【解析】⑴粒子沿y轴的正方向进入磁场，从P点经过做OP的垂直平分线与x轴的

交点为圆心，根据直角三角形有A?=/+（口—

解得/?=递。

3

sin0=-=—,则粒子做圆周运动的的圆心角为120。,

R2

周期为T=3f0

粒子做圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，根据牛顿第二

定律得

r»,2万、2n2TTR㈤q27r

Bqvm（—R,v---->化简得------

TTm3BtQ

⑵仍在磁场中的粒子其圆心角一定大于120°,这样粒子角度最小时从磁场右边界穿出；

角度最大时从磁场左边界穿出。

角度最小时从磁场右边界穿出圆心角120。，所经过圆弧的弦与⑴中相等穿出点如图，

根据弦与半径、x轴的夹角都是30。，所以此时速度与y轴的正方向的夹角是60。。

角度最大时从磁场左边界穿出，半径与y轴的的夹角是60。，

则此时速度与y轴的正方向的夹角是120。。,I

所以速度与y轴的正方向的夹角范围是60。到120。/

⑶在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹应该叮磁场的右边界、\

?nI

相切，在三角形中两个相等的腰为R而它的高是

3

h=四普。=轧,半径与y轴的的夹角是30。，这种卜々I

__R___I

粒子的圆心角是240。。所用时间为2小/

所以从粒子发射到全部离开所用时间为力°。''

（全国卷2）26（21分）图中左边有一对平行金属板，两板相距为d,电压为V;两板之间

有匀强磁场，磁场应强度大小为B。，方向平行于板面并垂直于纸面朝里。图中右边有•

边长为a的正三角形区域EFG（EF边与金属板垂直），在此区域内及其边界上也有匀强磁

场，磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面朝里。假设一系列电荷量为q的正离子沿平

行于金属板面，垂直于磁场的方向射入金属板之间，沿同一方向射出金属板之间的区域,

并经EF边中点H射入磁场区域。不计重力

（1）已知这些离子中的离子甲到达磁场边界EG后，从边界EF穿出磁场，求离子甲的

质量。

(2)已知这些离子中的离子乙从EG边上的I点(图中未画出)穿出磁场，且GI长为士3。，

4

求离子乙的质量。

(3)若这些离子中的最轻离子的质量等于离子甲质量的一半，而离子乙的质量是最大

的，问磁场边界上什么区域内可能有离子到达。

解析：

(1)在粒子进入正交的电磁场做匀速直线运动，设粒子的速度为v,电场的场强为氏,

根据平衡条件得

E°q=B°qv

T

②

由①②化简得

V

瓦7

粒子甲垂直边界EF进入磁场，又垂直边界EF穿出磁场，则轨迹圆心在EF上。粒子运

动中经过EG,说明圆轨迹与EG相切，在如图的三角形中半径为

R=acos30°tanl5°④

…1-cos30°A

tan15=-----------------=2—V3⑤

sin30°

联立④⑤化简得

R=(6-⑥

在磁场中粒子所需向心力由洛伦磁力提供，根据牛顿第二定律得

mv2=

B°qv=------z—⑦

(V3--)a

2

联立③⑦化简得

adBB

m=^o(73--)⑧

V2

(2)由于1点将EG边按1比3等分，根据三角形的性质说明此轨迹的弦与EG垂直,

在如图的三角形中，有

acos30°sin30°x1

R=2⑨

'cos30°4

同理

=qadBB。

(10)

771V

（3）最轻离子的质量是甲的一半,根据半径公式R=——离子的轨迹半径与离子质量

Bq

呈正比，所以质量在甲和最轻离子之间的所有离子都垂直边界EF穿出磁场，甲最远离

H的距离为（26-3）。，最轻离子最近离H的距离为（6-3）。，所以在离H的距离

2

之间的EF边界上有离子穿出磁场。

比甲质量大的离子都从EG穿出磁场，期中甲运动中经过EG上的点最近，质量最大的

乙穿出磁场的1位置是最远点，所以在EG上穿出磁场的粒子都在这两点之间。

（新课标卷）25.（18分）如图所示，在OWxWa、oWyW@范围内有垂直于xy平面向

2

外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。坐标原点。处有一个粒子源，在某时刻发射大量

质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xy平面内，

与y轴正方向的夹角分布在0〜90°范围内.己知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于

-到a之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周

2

运动周期的四分之一，求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的：

（1）速度大小；

（2）速度方向与y轴正方向夹角正弦。

0a

解析：

设粒子的发射速度为V,粒子做圆周运动的轨道半径为R,由牛顿第二定律和洛伦磁力

rnvIYIV

公式,得4丫5="，解得：/?=—

RqB

当@<R<a时，在磁场中运动时间最长的粒子，其轨迹是圆心为C的圆弧，圆弧与磁

2

场的边界相切，如图所示，设该粒子在磁场中运动的时间为t,依题意，/=工时，

设最后离开磁场的粒子的发射方向与y轴正方向的夹角为a,由几何关系可得:

d22

Rsina=R——,Rsina=a-Rcosa再加ksin-a+cos-a=1,解得：

R=(2-《)a,v=(2—*)^^,sina=\^

22m10

（上海物理）13.如图，长为2/的直导线拆成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其

所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为8，当在该导线中通以电流强度为/的电流

时，该V形通电导线受到的安培力大小为

(A)0(B)0.58〃(C)BII(D)2BI1

答案：C

解析：导线有效长度为2/sin3（T=/,所以该V形通电导线收到的安培力大小为8〃。选C。

本题考查安培力大小的计算。

难度：易。

（重庆卷）21.如题21图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5

个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁块，在纸面民内做匀速圆周运动，运

动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示

粒子编号原量电樗量Q>0）速度大小

1m为V

22m2g2v

33m-3g3”

42m3”

52fn-qV

题21图

由以上信息可知，从图中a、b、c处进大的粒子对应表中的编号分别为

A3、5、4B4、2、5

C5、3、2D2、4、5

答案：D

【解析】根据半径公式尸=”结合表格中数据可求得1-5各组粒子的半径之比依次为0.5：2

Bq

：3：3：2,说明第一组正粒子的半径最小，该粒子从MQ边界进入磁场逆时针运动。由图

a、b粒子进入磁场也是逆时针运动，则都为正电荷，而且a、b粒子的半径比为2：3,则a

一定是第2组粒子，b是第4组粒子。c顺时针运动，都为负电荷，半径与a相等是第5组

粒子。正确答案D。

（江苏卷）9.如图所示，在匀强磁场中附加另一匀强磁场，附加磁场位于图中阴影区域,

附加磁场区域的对称轴00'与SS，垂直。a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方

向摄入磁场，它们的速度大小相等，b的速度方向与SS，垂直，a、c的速度方向与b的

速度方向间的夹角分别为a、P，且a>6。三个质子经过附加磁场区域后能达到同一

点卜，则下列说法中正确的有

A.三个质子从S运动到S的时间相等

B.三个质子在附加磁场以外区域运动时，运动轨迹的圆心均在轴上

C.若撤去附加磁场，a到达SS，连线上的位置距S点最近

D.附加磁场方向与原磁场方向相同

答案：CD

解析：

A.三个质子从S运动到S，的时间不相等，A错误；

B.三个质子在附加磁场意外区域运动时，只有b运动轨迹的圆心在00,轴上，因为半径

相等，而圆心在初速度方向的垂线上，所以B错误；

C.用作图法可知，若撤去附加电场，a到达SS，连线上的位置距S点最近，b最远；C

正确;

D.因b要增大曲率，才能使到达SS，连线上的位置向S点靠近，所以附加磁场方向与原

磁场方向相同，D正确；

本体选CDo

本体考查带电粒子在磁场中的运动。

难度：难。

（福建卷）21、（19分）如图所示，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为6的绝缘斜

面上，导轨上端连接-个定值电阻。导体棒a和b放在导轨上，与导轨垂直并良好接触。

斜面上水平虚线PQ以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。现对a棒施以

平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的b棒恰好静止。

当a棒运动到磁场的上边界PQ处时，撤去拉力，a棒将继续沿导轨向上运动一小段距

离后再向下滑动，此时b棒已滑离导轨。当a棒再次滑回到磁场边界PQ处时，又恰能

沿导轨匀速向下运动。已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m,重力

加速度为g，导轨电阻不计。求

（1）a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a棒中的电流强度I,与定值电阻R中的

电流强度L,之比；

（2）a棒质量m.；

（3）a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F。

解析：

（1）a棒沿导轨向上运动时，a棒、b棒及电阻R中的电流分别为L、lb、IR，有

IRR=/内

/〃=/"+"

I2

解得：上=一

lh1

（2）由于a棒在PQ上方滑动过程中机械能守恒，因而a棒在磁场中向上滑动的

速度大小V,与在磁场中向下滑动的速度大小V2相等，即V产V2=V

设磁场的磁感应强度为B,导体棒长为L乙，a棒在磁场中运动时产生的感应电动

势为

E=Blv

当a棒沿斜面向上运动时

BIhL=mAgsm6

向下匀速运动时，a棒中的电流为I；、则

，，一E

°2R

Bla'L-mAgsin0

3

由以上各式联立解得：m

a2

(3)由题可知导体棒a沿斜面向上运动时，所受拉力

7

F=BIaL+mgsin。=一mgsin0

(广东卷)36.(18分)如图16(a)所示，左为某同学设想的粒子速度选择装置，由水平

转轴及两个薄盘N|、冲构成，两盘面平行且与转轴垂直，相距为L,盘上各开一狭缝,

两狭缝夹角6可调(如图16(b));右为水平放置的长为d的感光板，板的正上方有一

匀强磁场，方向垂直纸面向外，磁感应强度为B.一小束速度不同、带正电的粒子沿水

平方向射入N”能通过N2的粒子经。点垂直进入磁场。0到感光板的距离为粒

子电荷量为q,质量为m,不计重力。

用16

(1)若两狭缝平行且盘静止(如图16(c)),某一粒子进入磁场后，竖直向下打在感

光板中心点M上，求该粒子在磁场中运动的时间t；

(2)若两狭缝夹角为％,盘匀速转动，转动方向如图16(b).要使穿过N］、用的粒

子均打到感光板P|P2连线上。试分析盘转动角速度3的取值范围（设通过N1的所有粒子在

盘转一圈的时间内都能到达N2）O

解：

（1）分析该粒子轨迹圆心为P”半径为4,在磁场中转过的圆心角为6=工，因而运

22

7an

动时间为:且丁

242Bq

（2）设粒子从N1运动到底过程历时为t,之后在磁场中运行速度大小为V,轨迹半径

为R则：

在粒子匀速过程有：

L=vt①

粒子出来进入磁场的条件：

-cot②

在磁场中做匀速圆周运动有:

V2

qvB=m—③

R

设粒子刚好过H点、P2点时轨迹半径分别为：&、R2则:

R[<R<R2④

⑤

2

R/=/©

由①—⑥得：遮回逑组

4mL4mL

（山东卷）25.（18分）如图所示，以两虚线为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直

的水平电场，宽度为4两侧为相同的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一质量为机、带

电量+<7、重力不计的带电粒子，以初速度匕垂直边界射入磁场做匀速圆周运动，后进入

电场做匀加速运动，然后第二次进入磁场中运动，此后粒子在电场和磁场中交替运动。

已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，以此类

推。求

XXX

⑴粒子第一次经过电场子的过程中电场力所做的功叱。

⑵粒子第n次经过电场时电场强度的大小£„。

⑶粒子第n次经过电场子所用的时间乙o

⑷假设粒子在磁场中运动时，电场区域场强为零。请画出从粒子第一次射入磁场至第三

次离开电场的过程中，电场强度随时间变化的关系图线（不要求写出推导过程，不要求

标明坐标明坐标刻度值）。

解析：

77?V1r1c

（1）根据r=——，因为弓=2小所以匕=2匕，所以“=一机匕？——mvi2>

qB22

（2）=g机d=-g•加（（"-I）%）?,Wn=Enqd,所以

r（2n-l）/?iV|2

"一2qd

3g所以乙2d

（3）匕―LT=%/“，

(2〃-1)匕

（北京卷）23.（18分）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和

自动控制等领域。

如图1,将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中，在薄片的两个侧面a、6间通以电

流/时，另外两侧c、/间产生电势差，这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动

电荷受洛伦兹力的作用相一侧偏转和积累，于是C、/间建立起电场EH,同时产生霍

尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，EH和UH达到稳定值，U

U的大小与/和8以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UH=R”竺，其中比例系数R

d

H称为霍尔系数，仅与材料性质有关。

水松体供m个）

（1）设半导体薄片的宽度（C、/间距）为I,请写出UH利E”的关系式；若半导体

材料是电子导电的，请判断图1中c、/哪端的电势高；

（2）已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍

尔系数R”的表达式。（通过横截面积S的电流/=〃evS,其中v是导电电子定向移动

的平均速率）；

（3）图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地

嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆

盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。

a.若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P,请导出圆盘转速N的表达式。

b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，

提出另一个实例或设想。

解析：

（1）由UH=RH----①

当电场力与洛伦兹力相等时e£w=evB③

得EH=vB④

将③、④代入②，

，曰nmd]dId1

得??„=vBl—=vl-----=----=—

IBnevSneSne

（2）a.由于在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P,则

P=mNt

圆盘转速为N=N='

mt

b.提出的实例或设想

（天津卷）12.（20分）质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子

的质谱装置示意如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L,板右端到屏

的距离为D,且D远大于L,。'。为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间

偏离09的距离。以屏中心O为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴

沿竖直方向。

（1）设一个质量为m。、电荷量为q0的正离子以速度Vo沿。。的方向从。，点射入，板

间不加电场和磁场时，离子打在屏上。点。若在两极板间加一沿+y方向场强为E的匀

强电场，求离子射到屏上时偏离O点的距离yo；

⑵假设你利用该装置探究未知离子，试依照以下实验结果计算未知离子的质量数。

上述装置中，保留原电场，再在板间加沿-y方向的匀强磁场。现有电荷量相同的两种正

离子组成的离子流，仍从O'点沿0'。方向射入，屏上出现两条亮线。在两线上取y坐

标相同的两个光点，对应的x坐标分别为3.24mm和3.00mm,其中x坐标大的光点是

碳12离子击中屏产生的，另一光点是未知离子产生的。尽管入射离子速度不完全相同,

但入射速度都很大，且在板间运动时方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分

速度。

解析：（1）离子在电场中受到的电场力

G=q°E①

离子获得的加速度

%=土②

离子在板间运动的时间

10=~③

%

到达极板右边缘时.，离子在+y方向的分速度

。=ayt0④

离子从板右端到达屏上所需时间

一

⑤

%

离子射到屏上时偏离。点的距离

yo=Vo'

由上述各式，得

qnELD

%=--------F

“0%

（2）设离子电荷量为q,质量为％,入射时速度为V,磁场的磁感应强度为B,磁场

对离子的洛伦兹力

Fx=qvB⑦

已知离子的入射速度都很大，因而离子在磁场中运动时间甚短，所经过的圆弧与圆周相

比甚小，且在板间运动时，。'。方向的分速度总是远大于在x方向和y方向的分速度,

洛伦兹力变化甚微，故可作恒力处理，洛伦兹力产生的加速度

4=迪⑧

m

处是离子在x方向的加速度，离子在x方向的运动可视为初速度为零的匀加速直线运

动，到达极板右端时，离子在x方向的分速度

匕="=理（4=幽⑨

mvm

离子飞出极板到达屏时，在x方向上偏离。点的距离

了=匕.妈（2）=幽2⑩

mvmv

当离子的初速度为任意值时，离子到达屏上时的位置在y方向上偏离。点的距离为y,

考虑到⑥式，得

丫=秋（1.）

mv

由⑩、（11）两式得

k

x2=—y⑫

m

其中％=也空

E

上式表明，女是与离子进入板间初速度无关的定值，对两种离子均相同，由题设条件知,

X坐标3.24mm的光点对应的是碳12离子，其质量为町=12”,x坐标3.00mm的光点

对应的是未知离子，设其质量为加2,由⑫式代入数据可得

m2«14M⑬

故该未知离子的质量数为14。

（浙江卷）23.（20分）如图所示，一矩形轻质柔软反射膜可绕过O点垂直纸面的水

平轴转动，其在纸面上的长度为L1,垂直的为L2。在膜的下端（图中A处）挂有一科

行于转轴，质量为m,长为L3的导体棒使膜*成平面。在膜下方水平放置一足够大的

太阳能光电池板，能接收到经反射膜反射到光电池板上的所有光能，并将沟通转化成电

能。光电池板可等效为一个•电池，输出电压恒定为U；输出电流正比于光电池板接收

到的光能（设垂直于入身光单位面积上的光功率保持恒定）。导体棒处在方向竖直向上

的匀强磁场B中，并与光电池构成回路，流经导体棒的电流垂直纸面向外（注：光电

池与导体棒直接相连，连接导线未画出）。

（1）再有一束平等光水平入射，当反射膜与竖直方向成，=60°时，导体棒牌受力平

衡状态，求此时电流强度的大小和光电池的输出功率。

（2）当。变成45°时，通过调整电路使导体棒保持平衡，光电池除维持导体棒国学平

衡外，不能输出多少额外电功率？

解析：

（1）导体棒所受安培力FA=IBL2©

导体棒有静力平衡关系tan（6）=FA②

解得/二经四竺

③

所以当6=6。。时，/〃吆tan（60。1电空

60

BL2BL2

光电池输出功率为&=口6。=叵叱

（2）当。=45°时，根据③式可知维持静力平衡需要的电流为

mg.tan(45°)_mg

力45

BL2—BL2

殳=44cos(45。)「五

根据几何关系可知

&~^€03(60°)~

L

可得p"p=黑

（四川卷）20.如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金

属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面。

现用•平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动。若b始终保持静止，则它

所受摩擦力可能

A.变为0B.先减小后不变

C.等于FD.先增大再减小

答案：AB

【解析】对a棒所受合力为Fa=F—Ft—mgsin（9—BI1说明a做加速度减小的加速运动，当加

速度为0后匀速运动，所以a所受安培力先增大后不变。

如果F=F（+2mgsin。，则最大安培力为mgsin。，则b所受摩擦力最后为0,A正确。

如果F<Ff+2mgsin。，则最大安培力小于mgsin。，则b所受摩擦力一直减小最后不变,

B正确。

如果Ff+3mgsin。>F>F（+2mgsin。,则最大安培力大于mgsin6小于2mgsin。,则b

所受摩擦力先减小后增大最后不变。

可以看出b所受摩擦力先变化后不变，CD错误。

（四川卷）24.（19分）如图所示，电源电动势£o=15V。内阻“=1Q,电阻

/?,=30Q,/?2=60Q»间距4=0.2机的两平行金属板水平放置，板间分布有垂直于

纸面向里、磁感应强度8=17'的匀强磁场。闭合开关S,板间电场视为匀强电场，将

一带正电的小球以初速度。=O.bn/s沿两板间中线水平射入板间。设滑动变阻器接入

电路的阻值为K，忽略空气对小球的作用，取g=10〃?//。

（1）当Rx=29Q时，电阻与消耗的电功率是多大？

（2）若小球进入板间做匀速圆周运动并与板相碰，碰时速度与初速度的夹角为60。,

则Rx是多少？

【答案】⑴0.6W；⑵54Q。

【解析】⑴闭合电路的外电阻为

R=R+

x&+R、30+60

根据闭合电路的欧姆定律

R+r49+1

&两端的电压为

U2=E-/(/?A.+r)=15-0.3x30=6v

生消耗的功率为

⑵小球进入电磁场做匀速圆周运动，说明重力和电场力等大反向，洛仑兹力提供向心力，根

据牛顿第二定律

V-

Bqv=m—

R

q=mg

连立⑤⑥化简得

〃一娱

小球做匀速圆周运动的初末速的夹角等于圆心角为60°,根据几何关系得

R—d⑧

连立⑦⑧带入数据

,,Bd2g1x0.04x10,

U、=----=--------------=4v

2v0.1

干路电流为

（安徽卷）20.如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两

个边长相等的但匝闭合正方形线圈I和II,分别用相同材料•，不同粗细的导线绕制（I

为细导线）。两线圈在距磁场上界面/z高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落

到地面。运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。

设线圈I、II落地时的速度大小分别为匕、匕，在磁场中运动时产生的热量分别为

。2。不计空气阻力，则

一口一回一

t

h

I

;XXXXX；

;XXXXX；

I•

;XXXXX；

I•

•XXXXX；

I•

;义Xxxx]

////"/////

A.V1<v2,Qt<Q2B.匕=彩,。I=02

c.匕<4。>02D.v,=v2,Qt<Q2

答案：D

解析：由于从同一高度下落，到达磁场边界时具有相同的速度片切割磁感线产生感应

B212V4/

电流同时受到磁场的安培力尸="上，又R=「上（P为材料的电阻率，/为线圈

RS

n2i2op

的边长），所以安培力尸=—^,此时加速度。=g=—,且m=qS-4/（见为

4夕m

D2

材料的密度），所以加速度a=g----二是定值，线圈1和n同步运动，落地速度相

16用）

等必=/由能量守恒可得：Q=mg（%+”）—；〃?/,（〃是磁场区域的高度），I为

细导线如小，产生的热量小，所以Q。正确选项D。

（安徽卷）23.（16分）如图1所示，宽度为d的竖直狭长区域内（边界为乙、L2）,存在垂直纸

面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场（如图2所示），电场强度的大小为Eo,

E>0表示电场方向竖直向上。f=0时，一带正电、质量为机的微粒从左边界上的N1点以

水平速度u射入该区域，沿直线运动到。点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右

边界上的N2点。。为线段MN2的中点，重力加速度为g。上述4、5、机、u、g为已

知量。

ilL

।；xxxx।!

XXXX；

XTMX：

»»

M

；XXXX；

图1图2

(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度8的大小:

(2)求电场变化的周期T；

(3)改变宽度d,使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值。

解析：

(1)微粒作直线运动，则

mg+qEn-qvB

微粒作圆周运动，则

mg=qE0②

联立①②得

mg

③

8=阻④

V

(2)设粒子从Ni运动到Q的时间为t”作圆周运动的周期为t2,则

d

—=vti⑤

2

v2

qvB=m—⑥

R

兀

2R-vt2⑦

联立③④⑤⑥⑦得

d7TV…

=—^2=—⑧

2Vg

电场变化的周期

fd7TV-

T=ty+t2=—+—⑨

2Vg

(3)若粒子能完成题述的运动过程，要求

d》2R(10)

联立③④⑥得

(11)

设MQ段直线运动的最短时间为1”由⑤(10)(11)得

V

I--_______

min——

2g

因立不变，T的最小值

T-一(2"+1)串

“nin'min+Tt'2

一一2。g

2010年高考物理试题分类汇编一一电场

(全国卷1)16.关于静电场，下列结论普遍成立的是

A.电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关

B.电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低

C.将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零

D.在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向

【答案】C

【解析】在正电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，电势高，离正电荷远，电场强

度小，电势低；而在负电荷的电场中，离正电荷近，电场强度大，电势低，离负电荷远,

电场强度小，电势高，A错误。电势差的大小决定于两点间距和电场强度，B错误；沿

电场方向电势降低，而且速度最快，C正确；场强为零，电势不•定为零，如从带正电

荷的导体球上将正电荷移动到另一带负电荷的导体球上，电场力做正功。

【命题意图与考点定位】考查静电场中电场强度和电势的特点，应该根据所学知识举例

逐个排除。

(全国卷2)17.在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为lO,v/m.已知一半径为1mm的雨

滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为10m/s2,水的密度为l()3kg//“3。这雨滴

携带的电荷量的最小值约为

A.2x10-9CB.4x10-9CC.6x10^CD.8x10-9C

【答案】B

【解析】带电雨滴在电场力和重力最用下保持静止，根据平衡条件电场力和重力必然等

p-nryIO3x-x3.14xl0-9

大反向mg=Eq,则q==------=---------：--------=4x10”。。

EE104

【命题意图与考点定位】电场力与平衡条件的结合。

（新课标卷）17.静电除尘器是目前普遍采用的•种高效除尘器.某除尘器模型的收尘板

是很长的条形金属板，图中直线。8为该收尘板的横截面.工作

时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电,

在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上.若用粗黑

曲线表示原来静止于尸点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4

幅图中可能正确的是（忽略茶力和空气阻力）

答案：A

解析：粉尘受力方向应该是电场线的切线方向，从静止开始运动时，只能是A图那样,

不可能出现BCD图的情况。

（北京卷）18.用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）。设两极板

正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为8。实验中，极板所带电荷量不

变，若

A.保持S不变,增大d,则夕变大

B.保持S不变,增大d,则。变小

C.保持d不变,增大S,则。变小

D.保持d不变,增大S,则。不变

【答案】A

【解析】由。=上一

知保持S不变，增大d,电容减小,电容器带电能力降低，电容

4兀kd

器电量减小，静电计所带电量增加,。变大；保持d不变，减小S,电容减小,。变大。

正确答案A。

（上海物理）9.三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a、b两点出的场强大小分别

为E“、Eh,电势分别为玄、处，则

(A)£„>Eh,(pa>(ph

(B)Ea<Eh,(pa<(ph

(C)Ea>Eh,(pa<(ph

(D)Ea<Eh,(pa>(ph

答案：C

解析：根据电场线的疏密表示场强大小，沿电场线电势降落（最快），选C。

本题考查电场线与场强与电势的关系。

难度：易。

（上海物理）33.（14分）如图，•质量不计，可上下自由一点的活塞将圆筒分为上下两室,

两室中分别封闭有理想气体，筒的侧壁为绝缘体，上底N,下底M及活塞D均为导体并按

图连接，活塞面积S=2o/。在电键K断开时，两室中气体压强均为Po=24Opa,ND

间距4=，DM间距4=3〃根，将变阻器的滑片P滑到左端B,闭合电键后，活塞D

与下底M分别带有等量异种电荷，并各自产生匀强电场，在电场力作用下活塞D发生移动。

稳定后，ND间距4=3〃机，DM间距&=1〃用，活塞D所带电流的绝对值q=£0SE（式中

E为D与M所带电荷产生的合场强，常量j=8.85*1（）T2c2/N.〃J）求:

（1）两室中气体的压强（设活塞移动前后气体温度保持不变）；

（2）活塞受到的电场力大小F；

（3）M所带电荷产生的场强大小片“和电源电压U;

（4）使滑片P缓慢地由B向A滑动，活塞如何运动，并说明理由。

解析：

(1)Po/|=Pj；解得Pi=80Pa

p0l2=p2l'2,解得P2=720Pa

（2）根据活塞受力的平衡，歹=（〃2—p）S=0.128N。

（3）因为E为D与M所带电荷产生的合场强，EM是M所带电荷产生的场强大小，所

以E=2EM，所以q=£OSE-2%SEM,所以E”=£=———,得

*VViviivin

q2£°SEM

6

EM6xlO/V/c»

电源电压U=2与/'2=可

分别封闭有理想气体，筒的侧壁为绝缘体，上底N,下底M及活塞D均为导体并按图

连接，活塞面积S=2。/。在电键K断开时，两室。

（4）因减小，£,他减小，向下的力尸减小，UDN增大，减小，向上的力尸

增大，活塞向上移动。

本题考查电场、电场力，气体等综合知识和分析综合能力。

难度：难。

把电场和气体结合一起，具有新意。

（天津卷）5.在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则

A.b点的电场强度一定比a点大B.电场线方向一定从b指向a

C.b点的电势一定比a点高D.该电荷的动能一定减小

答案：C

（天津卷）12.（20分）质谱分析技术已广泛应用于各前沿科学领域。汤姆孙发现电子

的质谱装置示意如图，M、N为两块水平放置的平行金属极板，板长为L,板右端到屏

的距离为D,且D远大于L,0'0为垂直于屏的中心轴线，不计离子重力和离子在板间

偏离。'0的距离。以屏中心。为原点建立xOy直角坐标系，其中x轴沿水平方向，y轴

沿竖直方向。

（1）设一个质量为m。、电荷量为q0的正离子以速度