2011高考物理二轮复习 磁场专题训练1

2011高考物理二轮复习 磁场专题训练1

一、选择题

1．上海市七校2011届高三下学期联考如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与两相同的定值电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab质量为m，棒的电阻R=0.5R1，棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，定值电阻R2消耗的电功率为P，此时下列正确的是 （ AC ）

A．此装置因摩擦而产生的热功率为μmgvcosθ B．此装置消耗的机械功率为 μmg vcosθ

4P

v8P

D．导体棒受到的安培力的大小为

v

C．导体棒受到的安培力的大小为

2．福建省泉州市四校2011届高三上学期期末联考如图，质量为m、电量为e

的电子的初速为零，经电压为U的加速电场加速后进入磁感强度为B的偏转磁场（磁场方面垂直纸面），其运动轨迹如图所示。以下说法中正确的是( D ) A．加速电场的场强方向向上

B．偏转磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里

C．电子在电场中运动和在磁场中运动时，加速度都不变，都是匀变速运动

D．电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小为f

3．江苏省淮阴中学2011届高三学情调研如图所示，正方形区域abcd中充满匀强

磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又

垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（ C ） A．在b、n之间某点 B．在n、a之间某点

d

C．就从a点射出 D．在a、m之间某点 4．河南省南召二高2011届高三上学期期末模拟如图,两根平行放置的长直导线a和b通有大小分别为I和2I、方向相同的电流,a受到的磁场力大小为F,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力为零,则此时b受到的磁场力大小为（ C ）

A.F B.2F C.3F D.4F

5．江苏省泰州市三所重点高中2011届高三期末如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（ B ） A．a粒子动能最大 B．c粒子速率最大

C．b粒子在磁场中运动时间最长 D．它们做圆周运动的周期Ta<Tb<Tc 6．江苏省黄桥中学2011届高三物理校本练习如图甲所示，在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场，电场的方向水平向右（图甲中由B到C），场强大小随时间变化情况如图乙所示；磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图丙所示。在t=1s时，从A点沿AB方向（垂直于BC）以初速度v0射出第一个粒子，并在此之后，每隔2s有一个相同的

eB

2eUm m

c

用心 爱心 专心

1

粒子沿AB方向均以初速度v0射出，并恰好均能击中C点，若AB＝BC=L，且粒子由A运动到C的运动时间小于1s。不计空气阻力，对于各粒子由A运动到C的过程中，以下说法正确的是( CD )

B

C

EEv00

2

丙

BB4 6 8 A．电场强度

3 v0：1 乙 甲

0和磁感应强度B0的大小之比为

B．第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为1：3

C．第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为π：2 D．第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为 1

：5

7．河南省南召二高2011届高三上学期期末模拟如图所示，质量是

m=10g的铜导线ab放在光滑的宽度为0.5m的金属滑轨上，滑轨平面与水平面倾角为30°，ab静止时通过电流为10A，要使ab静止，磁感强度至少等于_________，方向为_________。

2

（取g=10m/s）

答案：0.01T 垂直轨道平面向上

8. 上海市七校2011届高三下学期联考 如图所示在水平金属导轨上有一电阻R=0.1 ，金属杆ab与导轨组成一闭合矩形电路，两条

导轨间距L1=40cm，矩形导轨长L2=50cm，导轨区域处于与水平面成0

30角的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律是B=(2+0.2t)T，

2若t=10s时ab仍静止，导轨与ab的的电阻不计，则这时流经ab的电流I=__________A，杆ab所受摩擦力为 N。 答案: 2 ， 1.6

9. 江苏省黄桥中学2011届高三物理校本练习 1932年，劳伦斯

和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。 （1）求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径

之比；

（2）求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ；

（3）实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获得的最大动能E㎞。 解析： (1)设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1,速度为v1

v1212

mv1qv1B=m 解得 r1 qu=

r12

同理，粒子第2次经过狭缝后的半径 r2 （2）设粒子到出口处被加速了n圈

则 r2:r1 用心 爱心 专心 2

12mv2v2

BR2qvB m

解得 t R

2U

2 mT

qBt nT2nqU

（3）加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，即f 当磁场感应强度为Bm时，加速电场的频率应为fBm 粒子的动能

qB

2 m

qBm

2 m

EK

12mv

2

222

vmq2BmR

当fBm≤fm时，粒子的最大动能由Bm决定 qvmBm m 解得Ekm

R2m

当fBm≥fm时，粒子的最大动能由fm决定 vm 2 fmR 解得 Ekm 2 mfmR 10. 广东省廉江三中2011届高三湛江一模预测题如下图所示，在xoy直角坐标系中，第Ⅰ

象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场。初速度为零、带电量为q、质量为m的离子经过电压为U的电场加速后，从x上的A点垂直x轴进入磁场区域，经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域，在电场偏转并击中x轴上的C点。已知OA=OC=d。求电场强度E和磁感强度B的大小． 解：设带电粒子经电压为U的电场加速后获得速度为v，由

222

qU

12

mv……① 2

带电粒子进入磁场后，洛仑兹力提供向心力，由牛顿第二定律：

mv2

qBv ……②

r

依题意可知：r=d……③ 联立①②③可解得：B

2qUm

……④ qd

带电粒子在电场中偏转，做类平抛运动，设经时间t从P点到达C点，由 d vt……⑤

d

1qE2

t……⑥ 2m

4U⑦ d

联立①⑤⑥可解得：E

（评分说明：①②③⑤⑥每项2分，④⑦每项4分）

11. 江苏省黄桥中学2011届高三物理校本练习如图所示，真空有一个半径r=0.5m的圆形

用心 爱心 专心

3

磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2×10T,方向垂直于纸面向里,在x=r处

３

的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1=0.5m的匀强电场区域，电场强度E=1.5×10N/C.在x=2m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏，从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比

-３

q9

=1×10C/kg带正电的粒子，粒子的运动轨迹在纸面内，一个速度方向沿y轴正方m

向射入磁场的粒子，恰能从磁场与电场的相切处进入电场。不计重力及阻力的作用。求： （1）粒子进入电场时的速度和粒子在磁场中的运动的时间？

（2）速度方向与y轴正方向成30°（如图中所示）射入磁场的粒子，最后打到荧光屏上，该发光点的位置坐标。

解析：（1）由题意可知：粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R=r=0.5m，

mv2

有Bqv=，可得粒子进入电场时的速度

R

v=

qBR

1 109 2 10 3 0.5 1 106m/s m

14

12 m13.14 7.85 10 7s 9 34Bq21 10 2 10

在磁场中运动的时间t1=T

（2）粒子在磁场中转过120°角后从P点垂直电场线进入电场，如图所示，

在电场中的加速度大小a=

Eq

1.5 103 1 109 1.5 1012m/s2 m

粒子穿出电场时

vy=at2=a

L10.5 1.5 1012 0.75 106m/s） 6v1 10

vy

0.75 106

0.75 tanα=6vx1 10

在磁场中y1=1.5r=1.5×0.5=0.75m 在电场中侧移y2=

1210.52

at2 1.5 1012 () 0.1875m 221 106

飞出电场后粒子做匀速直线运动y3=L2tanα=(2-0.5-0.5)×0.75=0.75m

故y=y1+y2+y3=0.75m+0.1875m+0.75m=1.6875m 则该发光点的坐标(2 ，

1.6875)

用心 爱心 专心

4

12．江苏省田家炳实验中学2011届高三上学期期末模拟如图所示，水平地面上有一辆固定

-5

有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量m=0.2g、电荷量q=8×10C的小球，小球的直径比管的内径略小．在管口所在水平面MN的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B1= 15T的匀强磁场，MN面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V/m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B2=5T的匀强磁场．现让小车始终保持v=2m/s的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的关系如图

2

所示．g取10m/s，不计空气阻力．求：

（1）小球刚进入磁场B1时的加速度大小a； （2）绝缘管的长度L； （3）小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离△x．

－3－3

（3）小球离开管口进入复合场，其中qE＝2×10N，mg＝2×10N．

故电场力与重力平衡，小球在复合场中做匀速圆周运动，合速度v 与MN成45°角，轨

道半径为R，R

mv

2m qB2

小球离开管口开始计时，到再次经过

MN所通过的水平距离x1 2m

对应时间t

1 m T s 42qB24

2m

小车运动距离为x2，x2 vt

用心 爱心

图（a）

13．湖南省长沙市一中·雅礼中学2011届高三三月联考如图（a）所示，在以直角坐标系xOy的坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直xOy所在平面的匀强磁场。一带电粒子由磁场边界与x轴的交点A处，以速度v0沿x轴负方向射入磁场，粒子恰好能从磁场边界与y轴的交点C处，沿y轴正方向飞出磁场，不计带电粒子所受重力。

q。 m

（2）若磁场的方向和所在空间的范围不变，而磁感应强度的大小变为B

该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，粒子飞出磁场时速度的方向相对于入

射方向改变了θ角，如图（b）所示，求磁感应强度B

′的大小。

解析：（1）由几何关系可知，粒子的运动轨迹如图，其半径R=r， 洛伦兹力等于向心力，即

（1）求粒子的荷质比

v02

qv0B m （3分）

R

qv

得 0 （1分）

mBr

（2）粒子的运动轨迹如图，设其半径为R′，洛伦兹力提供向心力，即 mv02

（2分） qv0B' R' r

又因为 tan （2分）

2R'

解得 B' Btan

2

（1分）

14．福建省泉州市四校2011届高三上学期期末联考如图为某一装置的俯视图，PQ、MN为竖直放置的很长的平行金属薄板，两板间有匀强磁场，它的磁感应强度大小为B，方向竖直向下。金属棒AB搁置在两板上缘，与两板垂直且接触良好，当AB棒在两板上运动时，有一个质量为m、带电量为+q、重力不计的粒子，从两板中间（到两板距离相等）以初速度v0平行MN板射入，并恰好做匀速直线运动。问：

(1)金属棒AB的速度大小与方向如何？

(2)若金属棒运动突然停止（电场立即消失），带电粒子在磁场中运动一段时间，然后撞在

MN上，且撞击MN时速度方向与MN板平面的夹角为45。则PQ与MN板间的距离大小可能是多少？从金属棒AB停止运动到粒子撞击MN板的时间可能是多长？ 解析：(1)由左手定则，+q受洛伦兹力方向垂直指向板MN，则电场方向

垂直指向板PQ，据右手定则，可知棒AB向左运动。

Eq qv0B.............E

2

Blv

，求得．v v0。（4分） l

(2)由qvB m

mv0v

，求得带电粒子运动半径R 。

qBR

V粒子撞击MN时速度方向与MN板平面的夹角为45的可能性有图甲、

用心 爱心 专心

6

图乙两种可能。

设MN间距为d，由图甲，有．R-Rcos45=0.5d

mv01 m

解得．d= 对应时间为．t=T （3分） （2 2）

qB84qB

由图乙．有．R+Rcos45=0.5d 解得．d=（2

2）

mv033 m

对应时间为．t=T （3分） qB

用心 爱心 84qB

专心 7

用心 爱心 专心 8

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