高三物理专题分类试题精选—磁场.pdf
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1、磁场 1 (湖北省武汉市部分学校2008届新高三起点调研)穿过闭合回路的磁通量随时间 t变化的 图象分别如图所示,下列关于回路中产生的感应电动势的论述,正确的是( )D A图中,回路产生的感应电动势恒定不变 B图中,回路产生的感应电动势一直在变大 C图中,回路在0t1时间内产生的感应电动势小于在 t1t2时间内产生的感应电动势 D图中,回路产生的感应电动势先变小再变大 2. (湖北省 20072008 年部分学校联考)如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上, 有两个质量和电荷量均相等的正、负离子(不计重力),从 O点以相 同的速度 0先后射入磁场中,入射方向与边界夹角为,则正、负 离子在磁
2、场中() AC A 运动轨迹的半径相同 B 运动时间相同 C 重新回到边界时速度的大小和方向相同 D 重新回到边界的位置与O点的距离不相等 3、 (湖北省 天门中学、枝江中学 广华中学、随州一中 五月四校联考)如图所示,电源电动势为E,内阻忽略不计,滑动变 阻器的滑片P 置于中点;两平行极板间有垂直纸面的匀强磁场,一带正电的粒子以速度v0正 好水平向右匀速穿过两板( 不计重力 ) 。以下说法正确的是AC t O t O t Ot1t2 t O A若粒子带负电,也可以沿图示方向以相同速度沿直线穿过 此区域 B将滑片P向上移动一点,该粒子穿出两板过程中电势能减 小 C将滑片P向上移动一点,该粒子穿
3、出两板过程中动能减小 D把 R调为原来的一半,则能沿直线穿出的粒子速度为是v0/2 4、 (湖北省 天门中学、枝江中学 广华中学、随州一中五月四校联考) 在垂直于纸面向外的匀强磁场中,有两个足够长的光 滑绝缘滑轨 ( 两滑轨与水平面间夹角相等) ,如图所示, 两个质量相等的带负电的小球被两个相 同的弹簧拴住,小球和弹簧之间绝缘,弹簧上端挂在滑轨顶端,小球可静止于滑轨上,现使小 球无初速度地从弹簧原长位置滑下( 不考虑两球之间的库仑力) ,以下说 法错误的是C A两球沿滑轨下滑过程中的加速度大小时刻相等 B两球沿滑轨下滑过程中的速率时刻相等 C两球不能离开滑轨运动 D撤去磁场后,两球沿滑轨振动,
4、周期相等 5、 (湖北省“三校联合体”4月联考) 如图所示,一个质子和一个粒子垂直于磁场场从同一 点射入一个匀强磁场,若它们在磁场中运动的轨迹重合,则它们在磁场中运动的过程CD A两种粒子的加速度大小相同 B两种粒子的动量大小相同 C两种粒子的动能变化量相同 D磁场对粒子的冲量大小是对质子冲量大小的两倍 6、 (武汉市2008 届高中毕业生二月调考)如图所示,在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向 里的圆形匀强磁场,其边界过原点O 和 y 轴上的点a(0,L) 。一质量为m、电荷量为e 的电 子从 a 点以初速度v0平行于 x 轴正方向射入磁场,并从x 轴上的 b 点射出磁场,此时速度方 向与 x
5、 轴正方向的夹角为60 。下列说法中正确的是(BC) A、电子在磁场中运动的时间为 0 v L B、电子在磁场中运动的时间为 0 3 2 v L C、磁场区域的圆心坐标为( 2 , 2 3LL ) D、电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0, 2L) 7、 (2008 年湖北省名师预测卷)质量为 m、电量为e的电子的初速度为零,经电压为U 的加 速电场加速后垂直磁场边界bc 进入垂直纸面的匀强磁场中,其运动轨迹如图所示, 已知 bf = bg = L ,不计重力,则以下说法中正确的是()BC A匀强磁场的磁场垂直纸面向里 B电子经加速电场加速后,开始进入磁场时的速度v= m eU2 C匀强磁场
6、的磁感应强度B = eL emU2 D电子在磁场中的运动时间t = eU mL 2 8、 (黄冈、襄樊、孝感、宜昌、荆州2008 届联考) 如图所示,在光滑水平面上直线MN 右侧 有垂直于水平面向下足够大的匀强磁场,一个电阻为R 的矩形线框abcd 受到水平向左的恒定 拉力 F 作用,以一定的初速度v0向右进入磁场,经过一段时间后 又向左离开磁场。 在整个运动过程中ab 边始终平行于直线MN。则 线框向右运动进入磁场和向左运动离开磁场这两个过程中A A通过线框导线任一横截面的电量相等 B运动的时间相等 b O a x y v0 C线框上产生的热量相等 D线框再次通过同一位置时的速率相等 9、
7、(湖北省示范学校08 年 4 月联考) 环型对撞机是研究高能粒子的重要装置,其核心部件是 一个高真空的圆环状的空腔,若带电粒子初速可视为零,经电压为U 的电场加速后,沿圆环 切线方向注入对撞机的环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大 小为 B. 带电粒子将被局限在圆环状空腔内运动. 要维持带电粒子在圆环内做半径确定的圆周 运动,下列说法中正确的是 A对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m 越大,磁感应强度B 越大 B对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m 越大,磁感应强度B 越小 C对于给定的带电粒子,加速电压U 越大,粒子运动的频率越小 D对于给定的带电粒子,不管
8、加速电压U 多大,粒子运动的周期都不变 10、 (湖北省2008 年 4 月质检) K 介子衰变方程为:K +o,其中 K 介子和 介子带负 的基元电荷, o介子不带电。如图 4 所示,一个K 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中, 其轨迹为圆弧(图4 中虚线),若在磁场中发生衰变,则介子和 o介子运动轨迹可能是下 面各图中的()AB 11、 (2008 年湖北八校第一次联考)光滑水平面上有一个带负电的小球A 和一个带正电的小球 B,空间存在着竖直向下的匀强磁场,如图所示。给小球B 一个合适的初速度,B 将在水平面 上按图示的轨迹做匀速圆周运动。在运动过程中,由于B 内部的因素,从B 中分离出
9、一小块 不带电的物质C(可认为刚分离时二者的速度相同),则此后()C B K o A B o K C B o K B B o K D 图 4 AB 会向圆外飞去,C 做匀速直线运动 B B 会向圆外飞去,C 做匀速圆周运动 C B 会向圆内飞去,C 做匀速直线运动 DB 会向圆内飞去,C 做匀速圆周运动 12、 (孝感市2008 第二次统一考试)如图所示, 两个横截面分别为圆形和正方形的区域内有磁 感应强度相同的匀强磁场,圆的直径和正方形的边长相等,两个电子分别以相同的速度分别飞 入两个磁场区域,速度方向均与磁场方向垂直,进入圆形磁场的电子初速度方向对准圆心;进 入正方形磁场的电子初速度方向垂
10、直于边界,从中点进入。则下面判断错误的是()D A.两电子在两磁场中运动时,其半径一定相同 B.两电了在磁场中运动的时间有可能相同 C.进入圆形磁场区域的电子可能先飞离磁场 D.进入圆形磁场区域的电子可能后飞离磁场 13、 (宜宾市2008 级第二次诊断)如图 4 所示, 带电平行金属板相互正对水平放置,两板间存 在着水平方向的匀强磁场,场强方向垂直纸面向里。带电液滴a沿垂直于电场和磁场的方向进 入板间后恰好沿水平方向做直线运动,在它正前方有一个静止在 绝缘小支架上不带电的液滴b,带电液滴a 与液滴 b 发生正碰, 在 极短的时间内复合在一起形成带电液滴c。若不计支架对液滴c 沿水平方向的作用
11、力,则液滴c 离开支架后 A可能做直线运动动B 可能做匀速圆周运动 C一定做曲线运动D电场力对其做负功 14、(宜昌市2008 届高三年级第二次调研)K 一介子衰变的方程为 K 一十0 ,其中 K 一 介子和 一介子带负的元电荷 e , 0 介子不带电如图所示,两匀强磁场方向相同,以虚线 MN 为理想边界, 磁感应强度分别为B1、B2今有一个 K 一介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁 场 B中,其轨迹为圆弧AP ,P在 MN 上,K 一介子在 P 点时的速度 图 4 为 v , 方向与 MN 垂直在P点该介子发生了上述衰变衰变后产生的 一介子沿 v 的反方向 以大小为v 的速度射出,其运动轨迹为
12、圆中虚线所示的“心”形图线则以下说法中正确的 是 BD A. 一介子的运动轨迹为 PENCMDP B. 一介子运行一周回到 P点用时为 2 2m T= B e C B1=4B2 D. 0 介子做匀速直线运动 15、 (湖北省“三校联合体”2008 届 2 月联考) 如图所 示,一个质子和一个粒子垂直于磁场场从同一点射入 一个匀强磁场,若它们在磁场中运动的轨迹重合,则它 们在磁场中运动的过程CD A两种粒子的加速度大小相同 B两种粒子的动量大小相同 C两种粒子的动能变化量相同 D磁场对 粒子的冲量大小是对质子冲量大小的两倍 16、(湖北省部分重点高中2008 年 3 月质检 ) (16 分)如图
13、所示,坐标系xOy 位于竖直平面内, 在该区域内有场强E=12N/C 、方向沿 x 轴正方向的匀强电场和磁感应强度大小为B=2T、沿水 平方向且垂直于xOy 平面指向纸里的匀强磁场一个质量m=4 10 5 kg,电量 q=2.5 10 5 C 带 正电的微粒,在xOy 平面内做匀速直线运动,运动到原点O 时,撤去磁场,经一段时间后, 带电微粒运动到了x 轴上的 P 点取 g10 m s 2,求: (1) P 点到原点 O 的距离; (2)带电微粒由原点O 运动到 P 点的时间 微粒运动到O 点之前要受到重力、电场力和洛仑兹力作用,在这段时间内微粒做匀速直线 运动,说明三力合力为零由此可得 22
14、2 () BE FFmg 电场力 E FEq 洛仑兹力 B FBqv 联立求解、代入数据得v=10m/s 微粒运动到O 点之后,撤去磁场,微粒只受到重力、电场力作用,其合力为一恒力,且方 向与微粒在O 点的速度方向垂直,所以微粒在后一段时间内的运动为类平抛运动,可沿初速 度方向和合力方向进行分解 tan E F mg 代入数据得 3 tan 4 设沿初速度方向的位移为 1 s,沿合力方向的位移为 2 s,则 因为 1 svt 22 2 2 ()1 2 E Fmg st m 1 cos s OP 联立求解,代入数据可得P 点到原点O 的距离 OP15m O 点到 P 点运动时间 x y B E
15、? P O x y B E ? P O F 合 v s2 s1 第 17 题答图 t 1.2s 评分标准:本题16 分式,各1 分;式,各2 分 17、 (赤峰市2008 届高三第三次统一考试)(21 分)如图所示的坐标系,x 轴沿水平方向,y 轴沿竖直方向。在x 轴上方空间的第一、第二象限内,既无电场也无磁场,在第三象限,存在 沿 y 轴正方向的匀强电场和垂直xy 平面(纸面)向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q 的带电质点,从y 轴上 yh 处的 Pl点以一定的水平初速度沿x 轴负方向进入第二象限。然后 经过 x 轴上 x 2h 处的 P2点进入第三象限,带电质点恰好能做匀速圆周运动。之
16、后经过y 轴上 y 2h 处的 P3点进入第四象限。己知重力加速度为g。求: (1)质点到达P2点时速度的大小和方向; (2)第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小; (3)若在第四象限加一匀强电场,使质点做直线运动,求此电场强度的最小值。 18、 ( 2008 年 3 月湖北省襄樊市统一调研)(20 分)在光 滑绝缘水平面的上方,有一足够大的、由电场强度为E 的匀强电场和磁感应强度为B 的匀强磁场构成的正交电 磁场区域,其方向如图所示。在水平面上沿电场线方向 放有两个静止的小球A 和 B(均可看做质点) ,两小球的 质量均为m ,A 球带电荷量 q ,B 球不带电,开始时两 球相距 L,现
17、释放两球, A 球开始运动, 当 A、B 碰撞时, A、B 两球的总动能无损失,且A、 B 两球间无电荷转移,不考虑两球间的万有引力和空气阻 力,问: (1)如果A 球与 B 球能够发生碰撞,需要多长时间两球发生第一次碰撞?碰后A、B 两球的 速度各为多大? (2)设 q=210 -5C, E=1104N/C ,m=0.1kg , B=50T,L=1cm ,取 g=10m/s2,试问 A、B 两 球最多能相碰几次?各次碰撞时相邻两次碰撞的时间间隔分别是多少? 解: ( 1)当两球能够发生第一次碰撞时,A球没有离开地面,沿水平方向只受电场力的 作用,做匀加速直线运动,且满足 2 2 1 atL
18、m qE m F a, L m qE vA2 2 解之得:. 2 qE mL t m qEL vA 2 (4分) 即经过时间. 2 qE mL t两球发生第一次碰撞。 B E A B L +q A球与 B球第一次碰撞时,动量守恒,则 / BAA mvmvmv (2分) 根据题意,总能量不损失,则 2 / 2 /2 2 1 2 1 2 1 BAA mvmvmv (2分) 联立解得 m qEL vvv ABA 2 0 / ,此即两球碰撞后的速度。 (1分) (2) 设 m qE a qE mL tt m qEL vv A , 22 00 带入数值求得vo=0.2m/s , to=0.1s , a=
19、2m/s 2 (2 分) 设每次碰撞前,A、B的速度分别为v1、 v2,碰撞后分别为 / 1 v、 / 2 v, 由于碰撞中动量 守恒,总动能不损失,所以: 2 / 2 2 / 1 2 2 2 1 / 2 / 121 2 1 2 1 2 1 2 1 mvmvmvmv mvmvmvmv 解得 2 / 1 vv , 1 / 2 vv (2分) 即碰撞后两球总是交换速度。 由上一问可知,第一次碰后A球速度为0 ,此后作匀加速直线运动;B球作速度为vo 的匀速直线运动。 设第二次碰撞前A球速度为vA2 , 所用时间为 t2 , 则 20 2 2)( 2 1 tvta v A2= 2 ta解得 vA2=
20、2vo , 022tt (2分) 碰撞后,交换速度,A的速度变为vo ,B 的速度变为2vo 设第三次碰撞前A球速度为vA3, 所用时间为 t3 , 则 303 30 2 3302)( 2 1 tavv tvtatv A 解得 vA3=3vo, 03 2tt (1分) 再次碰撞后,交换速度,A的速度变为2vo ,B 的速度变为3vo 同理可证,第一次碰撞后的过程中,A、B每次碰撞前的加速过程(即相邻两次碰撞的 间隔) ,时间均相等,为2to =0.2s, (1分) 同时可得, A球加速 n 次后的速度为nvo . 碰后速度为(n-1 )vo. 每一次碰后至下一次碰 前速度增加2vo. 设加速
21、n 次后 A球刚要离开地面,则 qnv oB=mg (2分) 带值解得 n=510 3 即最多碰5000 次。 (1分) 19、 ( 湖北省部分重点2008 年 4 月联考 ) (18 分)如图所示,在半径为R 的绝缘圆筒内有匀强 磁场,方向垂直纸面向里,圆筒正下方有小孔C 与平行金属板M、N 相通。两板间距离为d, 两板与电动势为E 的电源连接,一带电量为q、质量为m 的带电粒子(重力忽略不计),开 始时静止于C 点正下方紧靠N 板的 A 点,经电场加速后从C 点进入磁场,并以最短的时间从 C 点射出。已知带电粒子与筒壁的碰撞无电荷量的损失,且碰撞 后以原速率返回。求: 筒内磁场的磁感应强度
22、大小; 带电粒子从A 点出发至重新回到A 点射出所经历的时间。 (1)带电粒子从C孔进入,与筒壁碰撞2 次再从C孔射出经历的时间为最短 由qE 1 2 mv 2 2 分 粒子由C孔进入磁场,在磁场中做匀速圆周运动的速率为 v 2qE m 1 分 由r mv qB 2 分 由几何关系有Rcot30 r2 分 得B1 R 2mE 3q 2 分 (2)粒子从AC的加速度为 A B C M N Ed -q,m R aqEmd2 分 由dat1 2 2,粒子从 AC的时间为 t1 2d a =d 2m qE 2 分 粒子在磁场中运动的时间为 t2T 2mqB 2 分 将( 1)求得的B值代入, 得t2R
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