高考物理备考 专题8磁场百所名校组合卷系列Word格式.docx

高考物理备考 专题8磁场百所名校组合卷系列Word格式.docx

《高考物理备考 专题8磁场百所名校组合卷系列Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理备考 专题8磁场百所名校组合卷系列Word格式.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

T，ω＝

.由于t、ω均与v无关，故A、B项错，C项正确；

当v一定时，由r＝

知，r一定；

当θ从0变至

的过程中，θ越大，粒子离开磁场的位置距O点越远；

当θ大于

时，θ越大，粒子离开磁场的位置距O点越近，故D项错．

【答案】C

【试题3】如图3为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似打点计时器．当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是（　　）

图3

A．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极

B．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极

C．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极

D．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极

【解析】当电流从a端流入电磁铁时，据安培定则可判断出电磁铁的上端为S，此时能吸引小磁铁向下运动，说明小磁铁的下端为N极，答案为D.

【答案】D

【试题4】如图11所示的天平可用于测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个不计重力的矩形线圈，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．当线圈中通有方向如图11所示的电流I时，在天平左右两边加上质量各为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于纸面向里，大小为

B．磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为

C．磁感应强度的方向垂直于纸面向外，大小为

D．磁感应强度的方向垂直于纸面向外，大小为

【试题5】环形对撞机是研究高能粒子的重要装置，其核心部件是一个高度真空的圆环状的空腔．若带电粒子初速度可视为零，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.带电粒子将被限制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，带电粒子的荷质比q/m越大，磁感应强度B越大

B．对于给定的加速电压，带电粒子的荷质比q/m越大，磁感应强度B越小

C．对于给定的带电粒子和磁感应强度B，加速电压U越大，粒子运动的周期越小

D．对于给定的带电粒子和磁感应强度B，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变

【解析】带电粒子经过加速电场后速度为v＝

，带电粒子以该速度进入对撞机的环状空腔内，且在圆环内做半径确定的圆周运动，因此R＝

＝

，对于给定的加速电压，即U一定，则带电粒子的荷质比q/m越大，磁感应强度B应越小，A错误，B正确；

带电粒子运动周期为T＝

，与带电粒子的速度无关，当然就与加速电压U无关，因此，对于给定的带电粒子和磁感应强度B，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变．

【答案】BD

【试题6】一带正电的粒子以速度v0垂直飞入如图4所示的电场和磁场共有的区域，B、E及v0三者方向如图4所示，已知粒子在运动过程中所受的重力恰与电场力平衡，则带电粒子在运动过程中（　　）

A．机械能守恒

B．动量守恒

C．动能始终不变

D．电势能与机械能总和守恒

图4

【解析】因为带电粒子所受的重力与电场力大小相等，电荷在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，且洛伦兹力不做功，故动能不变，C正确；

而在电荷运动过程中，电势能与重力势能发生变化，由能量守恒定律知电势能与机械能总和守恒，D正确．

【答案】CD

【试题7】如图10所示，三个质量相等、电荷量分别为＋q、－q和0的小液滴a、b、c，从竖直放置的两极板中间的上方由静止释放，最后从两极板间穿过，a、b经过极板边缘，轨迹如图10所示，则在穿过两极板的过程中（　　）

A．电场力对液滴a、b做的功相同

B．三者动能的增量相同

C．液滴a电势能的增加量等于液滴b电势能的减少量

D．重力对三者做的功相同

图10

【解析】液滴a、b只是电性的差异，受力方向不同，偏转方向不同，但电荷量相同，侧移量相同，故做功相同，A正确；

c不带电，只有重力做正功，动能增量较小，电场力对a、b做正功，动能增量较大，故B错；

偏转电场实际上是加速电场，所以a、b的电势能都要减少，故C错；

在竖直方向上下落的高度相等，所以重力对三者做的功相同，D正确．

【答案】AD

【试题8】如图12所示，在半径为R的圆形区域内，有匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于圆平面（未画出）．一群比荷为

的负离子体以相同速率v0（较大）由P点在纸平面内向不同方向射入磁场中发生偏转后，又飞出磁场，则下列说法正确的是（不计重力）（　　）

A．离子飞出磁场时的动能一定相等

B．离子在磁场中运动半径一定相等

C．由Q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长

D．沿PQ方向射入的离子飞出时偏转角最大

图12

【试题9】平行金属板M、N的距离为d，其中匀强磁场中的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外（如图5所示），等离子群的速度为v，沿图示方向射入，电容器电容为C，则（　　）

A．当S断开时，电容器的充电荷量Q≥BvdC

B．当S闭合时，电容器的充电荷量Q＝BvdC

C．当S闭合时，电容器的充电荷量Q<

BvdC

D．当S闭合时，电容器的充电荷量Q>

图5

【解析】当S断开时，电容器极板间的电压等于平行金属板间的电压．等离子群不偏向极板运动时做匀速直线运动，此时平行金属板达电压稳定状态，由qvB＝q

，得U＝Bvd，此时电容器的充电荷量Q＝BvdC.S闭合时，平行板上的电荷通过R放电，电场力小于洛伦兹力，使等离子群不断向极板移动，达稳定状态，平行板和电容器间的电压仍为U，电容器的电荷量仍为BvdC.

【答案】B

【试题10】一重力不计的带电粒子以初速度v0（v0<

）先后穿过宽度相同且相邻的有明显边界的匀强电场E和匀强磁场B，如图28甲所示，电场和磁场对粒子总共做功W1；

若把电场和磁场正交叠加，如图28乙所示，粒子仍以v0的初速度穿过叠加场区，电场和磁场对粒子总共做功W2，比较W1、W2的大小

（　　）

图28

A．一定是W1＝W2

B．一定是W1>

W2

C．一定是W1<

D．可能是W1>

W2，也可能是W1<

【解析】无论粒子带何种电荷，电场力和洛伦兹力的方向总是相反的，因此，把电场和磁场正交叠加时，粒子在电场力方向上的位移减小了，电场力做的功比原来小了，即W2<

W1.

【试题11】场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d，竖直方向足够长，如图29所示．现有一束带电荷量为q、质量为m的α粒子以各不相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的α粒子的动能增量ΔEk可能为（　　）

A．dq（E＋B）B.

C．qEdD．0

图29

【解析】带电粒子可从左侧飞出或从右侧飞出场区，由于洛伦兹力不做功，电场力做功与路径无关，所以从左侧飞出时ΔEk＝0，从右侧飞出时ΔEk＝Eqd，选项C、D正确．

【试题12】图6是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是

A．质谱仪是分析同位素的重要工具

B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外

C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B

D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小

图6

【解析】因同位素原子的化学性质完全相同，无法用化学方法进行分析，故质谱仪就成为同位素分析的重要工具，A正确．在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦力在粒子沿直线运动时应等大反向，结合左手定则可知B正确．再由qE＝qvB有v＝E/B，C正确．在匀强磁场B0中R＝

，所以

，D错误．

【答案】ABC

【试题13】在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，且范围足够大，其俯视图如图32所示，若小球运动到某点时，绳子突然断开，则关于绳子断开后，对小球可能的运动情况的判断不正确的是

A．小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，但半径减小

B．小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，半径不变

C．小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径不变

D．小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径减小

【解析】绳子断开后，小球速度大小不变，电性不变．由于小球可能带正电也可能带负电，若带正电，绳断开后仍做逆时针方向的匀速圆周运动，向心力减小或不变（原绳拉力为零），则运动半径增大或不变．若带负电，绳子断开后小球做顺时针方向的匀速圆周运动，绳断前的向心力与带电小球受到的洛伦兹力的大小不确定，向心力变化趋势不确定，则运动半径可能增大，可能减小，也可能不变．

【答案】A

【试题14】利用如图7所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是

A．上表面电势高

B．下表面电势高

C．该导体单位体积内的自由电子数为

D．该导体单位体积内的自由电子数为

图7图8

【解析】画出平面图如右图8，由左手定则，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，故B正确，A错误．

再根据e

＝evB，I＝neSv＝ne·

b·

d·

v得n＝

.故D正确，C错误．

【试题15】“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球进行了近距离勘探，在月球重力分布、磁场分布及元素测定方面取得了新的成果．月球上的磁场极其微弱，通过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹，可分析月球磁场的强弱分布情况，如图35是探测器通过月球表面①、②、③、④四个位置时，拍摄到的电子运动轨迹照片（尺寸比例相同），设电子速率相同，且与磁场方向垂直，则可知磁场从强到弱的位置排列正确的是

图35

A．①②③④B．①④②③

C．④③②①D．③④②①

【解析】由图可知带电粒子做圆周运动的半径r1<

r2<

r3<

r4，根据带电粒子在匀强磁场中轨道半径公式r＝

可得：

B1>

B2>

B3>

B4.故选项A正确．

【试题16】如图9所示，一根长为l的铝棒用两个劲度系数均为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当铝棒中通过的电流I方向从左到右时，弹簧缩短Δx，而当电流反向且大小不变时，弹簧伸长Δx，则该磁场的磁感应强度为（　　）

A.

　　　　　　　　　　　B.

C.

D.

图9

【解析】不通电流时：

mg＝2k·

ΔL①

电流自左向右时：

mg＝BIl＋2k（ΔL－Δx）②

电流自右向左时：

mg＋BIl＝2k（ΔL＋Δx）③

解②③得B＝

.故A正确．

【试题17】在真空中，半径为r的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在此区域外围空间有垂直纸面向内的大小也为B的磁场．一个带电粒子从边界上的P点沿半径向外，以速度v0进入外围磁场，已知带电粒子质量m＝2×

10－10kg，带电荷量q＝＋5×

10－6C，不计重力，磁感应强度B＝1T，粒子运动速度v0＝5×

103m/s，圆形区域半径r＝0.2m，求粒子第一次回到P点所需时间．（结果用π表示）

图14图15

【试题18】如图16所示，一束极细的可见光照射到金属板上的A点，可以从A点向各个方向发射出速率不同的电子，这些电子被称为光电子．金属板左侧有一个方向垂直纸面向里、磁感应强度为B，且面积足够大的匀强磁场，涂有荧光材料的金属小球P（半径忽略不计）置于金属板上的A点的正上方，A、P同在纸面内，两点相距L.从A点发出的光电子，在磁场中偏转后，有的能够打在小球上并使小球发出荧光。

现已测定，有一个垂直磁场方向、与金属板成θ＝30°

角射出的光电子击中了小球．求这一光电子从金属板发出时的速率v和它在磁场中运动的可能时间t.已知光电子的比荷为e/m.

图16

【解析】情况一：

若光电子的出射方向是沿斜向左下方的方向，如图17

（1）所示：

图17

由牛顿第二定律得：

evB＝

由几何关系得：

R＝

解得：

v＝

情况二：

若光电子的出射方向是沿着斜向左上方的方向，如图17

（2）所示：

由图可知，轨道半径R＝

，

速率仍为：

光电子在磁场中的运动周期T＝

情况一：

光电子在磁场中运动的时间t1＝

光电子在磁场中运动的时间t2＝

【答案】

或

【试题19】如图36所示，某一真空区域内充满匀强电场和匀强磁场，此区域的宽度d＝8cm，电场强度为E，方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，一质量为m，电荷量为e的电子以一定的速度沿水平方向射入此区域，若电场与磁场共存，电子穿越此区域时恰好不发生偏转；

若射入时撤去磁场，电子穿越电场区域时，沿电场方向偏移量y＝3.2cm；

若射入时撤去电场，电子穿越磁场区域时也发生了偏转，不计重力作用，求：

（1）电子射入时的初速度v的表达式；

（2）电子比荷

的表达式；

（3）画出电子穿越磁场区域时（撤去电场时）的轨迹并标出射出磁场时的偏转角α；

（4）电子穿越磁场区域后（撤去电场时）的偏转角α.

【解析】

（1）电子在复合场中不偏转，有：

Ee＝evB，所以v＝

.

（2）电子在电场中向上偏转做类平抛运动，有：

d＝vt，y＝

at2，a＝

，解得

图36

图37

（3）运动轨迹及射出磁场时的偏转角如图37所示．

（4）电子在磁场中做匀速圆周运动，r＝

代入比荷的表达式解得

r＝

＝10cm.

由图知：

sinα＝

＝0.8，

∴α＝53°

（1）v＝

（2）

　（3）如图37　（4）53°

【试题20】如图20所示的平行板器件中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度B1＝0.40T，方向垂直纸面向里，电场强度E＝2.0×

105V/m，PQ为板间中线．紧靠平行板右侧边缘xOy坐标系的第一象限内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B2＝0.25T，磁场边界AO和y轴的夹角∠AOy＝45°

.一束带电量q＝8.0×

10－19C的正离子从P点射入平行板间，沿中线PQ做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为（0,0.2m）的Q点垂直y轴射入磁场区，离子通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角在45°

～90°

之间．则：

图20

（1）离子运动的速度为多大？

（2）离子的质量应在什么范围内？

（3）现只改变AOy区域内磁场的磁感应强度大小，使离子都不能打到x轴上，磁感应强度大小B2′应满足什么条件？

（1）设正离子的速度为v，由于沿中线PQ做直线运动，则有qE＝qvB1

代入数据解得v＝5.0×

105m/s

（2）设离子的质量为m，如图21所示，当通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角为45°

时，由几何关系可知运动半径r1＝0.2m

图21