【物理】山东省高三物理模拟试题专题精编——磁场.doc

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1、山东省各市校2009届高三物理模拟试题专题精编十一磁场专题一多项选择题(实验中学)1如图所示，在第二象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E，在第一、第四象限内分别存在如图所示的匀强磁场，磁感应强度大小相等. 有一个带电粒子以初速度v0垂直x轴，从x轴上的P点进入匀强电场，恰好与y轴成45角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入下面的磁场.已知OP之间的距离为d，则带电粒子（ ）A在电场中运动的时间为B在磁场中做圆周运动的半径为C自进入磁场至第二次经过x轴所用时间为D自进入电场至在磁场中第二次经过x轴的时间为(莱芜四中)2地球磁场对电视机显像管中电子束有影响。如图所示，电子枪到荧光屏的距

2、离为，显像管的取向使电子水平地由南向北运动，该处地球磁场的竖直分量向下，大小为B，电子枪中电子的加速电压为U。仅考虑地磁场对电子束的作用，则当电子束在南北方向上通过距离时，以下关于电子束偏转的说法中正确的是（ ）A向东偏转B向西偏转CU越大，偏转角越大DU越大，偏转半径越大(聊城市)3垂直于纸面的匀强磁场区域宽度为d，一个电子以速度v沿图示方向垂直磁场方向及磁场边界射入该区域，恰好不能飞过场区。采取如下哪些方法，可能使该电子飞到场区右侧（ ）A增大磁感应强度B改变v的方向C减小dD将磁场反向(泰安一模)4如图甲所示为一个质量为、电荷量为的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感

3、应强度为B的匀强磁场中，（不计空气阻力），现给圆环向右初速度，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是图乙中的（ ） L(威海一中3)5如图所示，实线表示在竖直平面内的电场线，电场线与水平方向成角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线L做直线运动，L与水平方向成角，且，则下列说法中错误的是 ( )A.液滴一定做匀速直线运动 B.液滴一定带正电C.电场线方向一定斜向上D.液滴有可能做匀变速直线运动二填空题（邹城二中）1如图所示，在xOy平面内的第象限中有沿y方向的匀强电场，场强大小为E在第I和第II象限有匀强磁场，方向垂直于坐标平面向里有一个质量为m，电荷量为e的电子，从

4、y轴的P点以初速度v0垂直于电场方向进入电场（不计电子所受重力），经电场偏转后，沿着与x轴负方向成450角进入磁场，并能返回到原出发点P.(1)简要说明电子的运动情况，并画出电子运动轨迹的示意图；(2)求P点距坐标原点的距离_(3)电子从P点出发经多长时间再次返回P点_三计算题(实验中学)1如图所示，半径为r、圆心为O1的虚线所围的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场右侧有一坚直放置的平行金属板M和N，两板间距离为L，在MN板中央各有一个小孔O2、O3、O1、O2、O3在同一水平直线上，与平行金属板相接的是两条竖直放置间距为L的足够长的光滑金属导轨，导体棒PQ与导轨接触良好，与阻值为R

5、的电阴形成闭合回路（导轨与导体棒的电阻不计），该回路处在磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中，整个装置处在真空室中，有一束电荷量为+q、质量为m的粒子流（重力不计），以速率v0从圆形磁场边界上的最低点E沿半径方向射入圆形磁场区域，最后从小孔O3射出。现释放导体棒PQ，其下滑h后开始匀速运动，此后粒子恰好不能从O3射出，而从圆形磁场的最高点F射出。求： （1）圆形磁场的磁感应强度B。 （2）导体棒的质量M。 （3）棒下落h的整个过程中，电阻上产生的电热。 （4）粒子从E点到F点所用的时间。（潍坊一模）2如图所示，在y轴竖直向上的直角坐标系中，电场、磁场的分布情况如下： 在oy口的区域

6、内，存在沿x轴负向的匀强电场和垂直xoy平面向里的匀强磁场； 在yo区域内，存在沿y轴正向的匀强电场； 在yy1区域内，同时存在垂直xoy平面向外的匀强磁场；各区域的电场、磁场强弱相同一质量为m、电量为q带正电的小球，从xoy平面内的P点以初速v0向右抛出小球进入0y的复合场区沿直线运动，恰好过坐标原点，方向如图如果小球能够第二次到达O点，m、v0、q、g为已知量，求： (1)p点坐标； (2)磁感应强度B； (3)小球两次通过O点经历的时间（济宁一模）3 如图（a）所示，在真空中，半径为b的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场，磁场方向与纸面垂直。在磁场右侧有一对平行金属板M和N，两板间距也为b

7、，板长为2b，两板的中心线O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上，O1也是圆周上的一点，两板左端与O1在同一竖直线上。有一电荷为+q、质量为m的带电粒子，以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进入磁场，当从O1点飞出磁场时，给M、N板加上如图（b）所示电压u，电后粒子刚好以平行于N板的速度，从N板的边缘飞出。不计平行金属板两端的边缘效应及粒子所受的重力。 （1）求磁场的磁感应强度B； （2）求交变电压的周期T和电压U0的值； （3）若时，将该粒子从MN板右侧沿板的中心线O2O1，仍以速率v0射入M、N之间，求粒子从磁场中射出的点到P点的距离。（青岛市）4如图所示，xoy平

8、面内，在y轴左侧某区域内有一个方向竖直向下，水平宽度为m，电场强度为E=1.0104N/C的匀强电场。在y轴右侧有一个圆心位于x轴上，半径为r=0.01m的圆形磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0.01T，坐标为x0=0.04m处于一垂直于x轴的面积足够大的荧光屏PQ。今有一束带正电的粒子从电场左侧沿+x方向射入电场，穿过电场时恰好通过坐标原点，速度大小为v=2106m/s，方向与x轴成30角斜向下，若粒子的质量为m=1.010-20kg，电量为q=1.010-10C，试求： （1）粒子射入电场时的坐标位置和初速度； （2）若圆形磁场可沿x轴移动，圆心O在x轴上的移动范围为，由于

9、磁 场位置的不同，导致该粒子打在荧光屏上的位置也不同，试求粒子打在荧光屏上的 范围。（日照市）5某同学设想用带电粒子的运动轨迹做出“0”、“8”字样，首先，如图甲所示，在真空空间的竖直平面内建立roy坐标系，在y1=01m和y2=一01m处有两个与z轴平行的水平界面PQ和MN把空间分成I、三个区域，在三个区域中分别存在匀强磁场B1、B2、B3其大小满足B=2=B1=2B3=002T，方向如图甲所示。在区域中的y轴左右两侧还分别存在匀强电场E1、E2(图中未画出)，忽略所有电、磁场的边缘效应。ABCD是以坐标原点。为中心对称的正方形，其边长L=02m。现在界面PQ上的A处沿y轴正方向发射一比荷=

10、108Ckg的带正电荷的粒子(其重力不计)，粒子恰能沿图中实线途经BCD三点后回到A点并做周期性运动，轨迹构成一个“0”字。已知粒子每次穿越区域时均做直线运动。 求：去掉和区域中的匀强电场和磁场，其他条件不变，仍在A处以相同的速度发射相同的粒子，使粒子运动的轨迹成为上、下对称的“8”字，且运动周期不变，请在答题纸中的乙图上和区域内重新设计适当的匀强电场或匀强磁场，并画出带电粒子的运动轨迹和你所设计的“场”。（威海一中2）6如图所示，在x0且y0的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在x且y0的区域内存在沿y轴正方向的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的M点沿y

11、轴负方向垂直射入磁场，结果带电粒子从y轴的N点射出磁场而进入匀强电场，经电场偏转后打到x轴上的P点，已知=l。不计带电粒子所受重力，求：（1）带电粒子从射入匀强磁场到射出匀强电场所用的时间；yxPlllMBEO（2）匀强电场的场强大小。（威海一中2）7如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场，左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，其宽度为L；中间区域匀强磁场的磁感强度大小为B、方向垂直纸面向外；右侧匀强磁场的磁感强度大小也为B、方向垂直纸面向里.一个带正电的粒子(质量m，电量q，不计重力)从电场左边缘a点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到了a点，然后重复上

12、述运动过程.求：(1)中间磁场区域的宽度d.(2)带电粒子从a点开始运动到第一次回到a点时所用的时间t. (威海一中3)8如图所示，在真空中，半径为b的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外在磁场右侧有一对平行金属板M和N，两板间距离也为b，板长为2b，两板的中心线O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上，两板左端与O1也在同一直线上有一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子，以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进人磁场，当从圆周上的O1点飞出磁场时，给M、N板加上如右边图所示电压u最后粒子刚好以平行于N板的速度，从N板的边缘飞出不计平行金属板两端的边缘效应及

13、粒子所受的重力(1)求磁场的磁感应强度B的大小；(2)求交变电压的周期T和电压U0的值；(3)若时，将该粒子从MN板右侧沿板的中心线O2O1，仍以速率v0射人M、N之间，求粒子从磁场中射出的点到P点的距离(威海一中4)DONAPQMEm，+qBx09如图所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，在虚线的左侧有垂直纸面向里的水平的匀强磁场，磁感强度大小为B，一绝缘轨道由两段直杆和一半径为R的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平面内，PQ、MN水平且足够长，半圆环MAP在磁场边界左侧，P、M点在磁场边界线上，NMAP段光滑，PQ段粗糙。现在有一质量为m、带电荷量为+q的小环套在MN杆上，它所

14、受电场力为重力的倍。现将小环从M点右侧的D点由静止释放，小环刚好能到达P点。（1）求DM间距离x0；（2）求上述过程中小环第一次通过与O等高的A点时半圆环对小环作用力的大小；（3）若小环与PQ间动摩擦因数为（设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等），现将小环移至M点右侧4R处由静止开始释放，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功。(威海一中4)10.如图所示，直线MN下方无磁场，上方空间存在两个匀强磁场，其分界线是半径为R的半圆，两侧的磁场方向相反且垂直于纸面，磁感应强度大小都为B现有一质量为m、电荷量为q的带负电微粒从P点沿半径方向向左侧射出，最终打到Q点，不计微粒的重力求：（1）微粒在磁场中

15、运动的周期（2）从P点到Q点，微粒的运动速度大小及运动时间NOMPQBB（3）若向里磁场是有界的，分布在以点为圆心、半径为R和2R的两半圆之间的区域，上述微粒仍从P点沿半径方向向左侧射出，且微粒仍能到达Q点，求其速度的最大值（淄博市）11如下图甲所示，真空中两水平放置的平行金属板C、D，上面分别开有正对的小孔O1和O2，金属板C、D接在正弦交流电源上，C、D两板间的电压UCD随时间t变化的图线如图（乙）所示。t=0时刻开始，从D板小孔O1处连续不断飘入质量为m=3.21025kg、电荷量q=1.61019C的带正电的粒子（设粒子飘入速度很小，可视为零）。在C板外侧有以MN为上边界CM为左边界的

16、匀强磁场，MN与C金属板相距d=10cm，O2C的长度L=10cm，匀强磁场的大小为B=0.1T，方向如图（甲）所示，粒子的重力及粒子间相互作用力不计，平行金属板C、D之间的距离足够小，粒子在两板间的运动时间可忽略不计。求： （1）带电粒子经小O2进入磁场后，能飞出磁场边界MN的最小速度为多大？ （2）从0到0.04s末时间内哪些时间段飘入小O1的粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN。 （3）磁场边界MN有粒子射出的长度范围。（计算结果保留一位有效数字）山东省各市校2009届高三物理模拟试题专题精编十一磁场专题答案一多项选择题1.AD 2.AD 3.BC 4.AD 5.D二填空题1. （1）如右图

17、；(2) ；（3）三计算题1解：（1）在圆形磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力 2分得 1分（2）根据题意粒子恰好不能从O3射出的条件为 2分PQ其匀速运动时， 2分由得 1分（3）导体棒匀速运动时，速度大小为 1分代入中得： 1分由能量守恒：解得 2分（4）在圆形磁场内的运动时间为t1 2分在电场中往返运动的时间为t2由 2分 1分故 1分2(1)带电小球进入0y区域时，速度方向如图甲，由此可知，vy =v0 小球由P点抛出做平抛运动vy=gt由可得t= 所以，水平位移s= 垂直位移h= 由小球沿直线运动可知，小球进入此区域时的坐标为(-，)故P点坐标为 (2)小球在0y区域沿直线运动

18、，一定是匀速直线运动,受力如图乙所示qE=mg 由qvB= mg和v= 解得B= (3)小球在y0区域内运动如图丙所示，先作匀速直线运动，后作匀速圆周运动，再做直线运动至O点，设其运动时间分别为t1、t2、t3， 由Loc=Lob=R，qvB= ，和Lob =vt1 得t1 = T= t2 = 分析知t3 = t1=，两次经过O点历时间为t=2 t1 + t2=() 3（1）粒子自P进入磁场，从O1点水平飞出磁场，运动的半径必为b （1分） 由 （2分）解得 （1分）由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外。 （1分） （2）粒子自O1点进入电场，最后恰好从N板的边缘平行飞出，设运动时间为t，则

19、（1分） （2分） （2分） （1分） 解得 （1分） （1分） （3）当t=T/2粒子以速度v0沿O2O1射入电场时，则该粒子恰好从M板边缘以平行于极板的速度射入磁场，且进入磁场的速度仍为v0，运动的轨道半径仍为b。 （2分）设进入磁场的点为Q，离开磁场的点为R，圆心为O3，如图所示，四边形OQO3R是菱形，故OR/QO3，所以P、O、R三点共线，即POR为圆的直径。即PR间的距离为2b。 （2分）4 （1）粒子沿AB方向进入电场后做类平抛运动，在O点将v沿x、y方向分解得 （2分）将v方向反向延长，交AB于c点，据类平抛运动特点知 （4分）所以粒子射入电场时的坐标位置为 （2分） （利用电

20、场中求得正确结果同样给分） （2）洛仑兹力提供向心力，则 （2分）得： （2分）由几何关系知此时出射位置为D点，轨迹如图荧光屏最高端的纵坐标为： （3分）随着磁场向右移动荧光屏光点位置逐渐下移，当v方向与磁场圆形区域相切，此后，粒子将打在荧光屏的同一位置。其最低的纵坐标为： （3分）56解答：（1）设带电粒子射入磁场时的速度大小为v，由带电粒子射入匀强磁场的方向和几何关系可知，带电粒子在磁场中做圆周运动，圆心位于坐标原点O，半径为l。则Bqv = m 设带电粒子在磁场中运动时间为t1，在电场中运动的时间为t2，总时间为t。 t1 = TT = t2 = 联立解得 t = （2）带电粒子在电场中

21、做类平抛运动，设加速度为a，则l = at22 a = 联立解得 E = 7. (1)电场中加速，由 磁场中偏转，由牛顿第二定律得 可见在两磁场区粒子运动半径相同，如图，三段圆弧的圆心组成的三角形O1O2O3是等边三角形，其边长为2r (2)电场中， 中间磁场中， 右侧磁场中， 则 8（1）粒子自P点进入磁场，从O1点水平飞出磁场，运动的半径必为b，则 解得 （2）粒子自O1点进入磁场，最后恰好从N板的边缘平行飞出，设运动时间为t，则2bv0t tnT（n1，2，） 解得 （n1，2，） （n1，2，） （3）当t=粒子以速度v0沿O2O1射入电场时，则该粒子恰好从M板边缘以平行于极板的速度射

22、入磁场，且进入磁场的速度仍为v0，运动的轨道半径仍为b设进入磁场的点为Q，离开磁场的点为R，圆心为O3，如图所示，四边形OQ O3R是菱形，故O R QO3 所以P、O、R三点共线，即POR为圆的直径即PR间的距离为2b9（1） （2） （3）若f=mgqE，即，。若f=mgqE，即，W=mgR 10、解：（1）洛仑兹力提供向心力 （2分） （2）粒子的运动轨迹将磁场边界分成等分（=2，3，4）由几何知识可得： 得 （） NOMPQO1哦BO21哦BO1NOMPQO219ANOMPQO1哦BO21哦BO321哦BO4321哦BBBB当为偶数时，由对称性可得 （） 当为奇数时，为周期的整数倍加上

23、第一段的运动时间，即 （） （3）由几何知识得 不超出边界须有： 得到 当时 不成立，如图（1分）O1哦BO21哦BBMPQNO比较当、时的运动半径，BO1NMO21O31OPQNOMPQO1哦BO21哦BO321哦BO4321哦BCCB知 当时，运动半径最大，粒子的速度最大（2分）得：（1分）11解：（1）设粒子飞出磁场边界MN的最小速度为，粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力知： （2分）粒子恰好飞出磁场，则有： （1分）所以最小速度5103m/s （2分） （2）由于C、D两板间距离足够小，带电粒子在电场中运动时间忽略不计，故在粒子通过电场过程中，两极板间电压可视为不变，设恰能飞出磁场边界MN的粒子在电场中运动时CD板对应的电压大小为U0，根据动能定理知 （2分）得：V（1分）根据V图像可知，当CD间电势差大于25V时，其对应的时刻为，所以粒子在0至0.04s内能够飞出磁场边界的时间为：（2分） （3）设粒子在磁场中运动的最大速度为，对应的运动半径为Rm，则有： （2分） （2分） （1分）粒子飞出磁场边界时相对小孔向左偏移的最小距离为： （2分）磁场边界MN有粒子射出的长度范围： （1分）