高考物理一轮复习 模拟创新题 专题九 磁场-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题九磁场根据高考命题大数据软件分析，重点关注第2、4、5、6、7、9、11及创新导向题。模拟精选题一、选择题1(2016河北衡水冀州中学一模)如图所示，一个不计重力的带电粒子以v0沿各图的虚线射入场中。A中I是两条垂直纸平面的长直导线中等大反向的电流，虚线是两条导线垂线的中垂线；B中Q是两个位置固定的等量同种点电荷的电荷量，虚线是两位置连线的中垂线；C中I是圆环线圈中的电流，虚线过圆心且垂直圆环平面；D中是正交的匀强电场和匀强磁场，虚线垂直于电场和磁场方向，磁场方向垂直纸面向外。其中，带电粒子不可能做匀速直线运动的是()解析根据安培定则判断知虚线上合磁场的方向沿虚线方向向右，与带电粒子的速度

2、方向平行，所以带电粒子不受洛伦兹力，因而带电粒子做匀速直线运动，故A正确；根据等量同种电荷的电场线分布可知电场线与虚线重合，带电粒子所受的电场力与其速度平行，粒子做变速直线运动，故B错误；由安培定则知圆环线圈产生的磁场与虚线重合，与带电粒子的速度方向平行，所以带电粒子不受洛伦兹力，带电粒子能做匀速直线运动，故C正确；若粒子带正电，粒子所受的电场力向上，由左手定则判断知洛伦兹力方向向下，能与电场力平衡，则带电粒子能做匀速直线运动，故D正确；本题选不可能做匀速直线运动的，故选B。答案B2(2016新疆乌鲁木齐高三二诊)某兴趣小组为了验证通电长直导线在某点产生的磁场的磁感应强度B与这一点到导线的距离

3、r成反比(B)的结论，设计了下面的实验。将长直导线沿南北方向水平放置，小磁针放置在长直导线的正下方并处于静止状态。当小磁针离导线的距离为r时，给长直导线通恒定的电流，小磁针垂直纸面向纸内转动，转过的角度为(实验区域内通电导线产生的磁场与地磁场的水平分量相差不是很大)。将小磁针放在不同r处，测量其转过的角度，最终作出相关图象。下面图象中能验证结论B的是()解析实验区内地磁场的水平分量为B0，可认为不变，通电直导线产生的磁感应强度沿东西方向，为B，磁针转过的角度为，如右图所示，由几何关系tan (k为常数)，故tan ，则能得出结论B的图象为C项。答案C3(2016贵州遵义航天高级中学模拟)如图所

4、示，两相邻且范围足够大的匀强磁场区域和的磁感应强度方向平行、大小分别为B和2B。一带正电粒子(不计重力)以速度v从磁场分界线MN上某处射入磁场区域，其速度方向与磁场方向垂直且与分界线MN成60角，经过t1时间后粒子进入到磁场区域，又经过t2时间后回到区域，设粒子在区域、中的角速度分别为1、2，则()A1211 B1221Ct1t211 Dt1t221解析粒子在区域、中运动的周期分别为T1、T2，结合得1212，A、B错误；t1T1，t2T2，得t1t221，D正确，C错误。答案D4(2016云南玉溪一中月考)(多选)如图，在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，x轴下方存在垂直纸

5、面向外的磁感应强度为的匀强磁场，一带负电的粒子从原点O以与x轴成30角斜向上的速度射入磁场，且在上方运动半径为R，则(不计重力)()A粒子经偏转一定能回到原点OB粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为12C粒子在完成一次周期性运动的时间为D粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进3R解析根据左手定则判断可知，负电荷在第一象限和第四象限所受的洛伦兹力方向不同，粒子在第一象限沿顺时针方向旋转，而在第四象限沿逆时针方向旋转，不可能回到原点O，故A错误；由r，知粒子圆周运动的半径与B成反比，则粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为12，故B正确；负电荷在第一象限轨迹所对应的圆心角为60，在

6、第一象限轨迹所对应的圆心角也为60，粒子圆周运动的周期为T，保持不变，在一个周期内，粒子在第一象限运动的时间为t1T；同理，在第四象限运动的时间为t2T；完成一次周期性运动的时间为Tt1t2，故C错误；根据几何知识得：粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进距离为xR2R3R，故D正确，故选B、D。答案BD5(2016山西忻州一中等四校高三联考)(多选)如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一点电荷从图中A点以速度v0垂直磁场射入，速度方向与半径方向的夹角为30。当该电荷离开磁场时，速度方向刚好改变了180。不计电荷的重力，下列说法正确的是()A

7、该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点B该点电荷的比荷为C该点电荷在磁场中的运动时间为D该点电荷在磁场中的运动时间为解析由题意可画出粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，A项错；由几何关系知粒子做圆周运动的半径为r，结合qv0B，可得，B项正确；粒子在磁场中的运动时间t，C项正确，D项错。答案BC6(2016安徽“江南十校”高三联考)(多选)如图，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。M为磁场边界上一点，有无数个带电荷量为q、质量为m的相同粒子(不计重力)在纸面内向各个方向以相同的速率通过M点进入磁场，这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段圆弧上，这段圆弧的弧长是圆

8、周长的。下列说法正确的是()A粒子从M点进入磁场时的速率为vB粒子从M点进入磁场时的速率为vC若将磁感应强度的大小增加到B，则粒子射出边界的圆弧长度变为原来D若将磁感应强度的大小增加到B，则粒子射出边界的圆弧长度变为原来解析边界上有粒子射出的范围是偏转圆直径为弦所对应的边界圆弧长，即偏转圆半径r，得v所以B对，A错；磁感应强度增加到原来的倍， 直径对应的弦长为R，有粒子射出的边界圆弧对应的圆心角为60，所以弧长之比为23，D对，C错。答案BD7(2016湖南省高三十三校联考)(多选)如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，y轴竖直向上。第、象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，第象限同时存在

9、方向平行于y轴的匀强电场(图中未画出)。一带电小球从x轴上的A点由静止释放，恰好从P点垂直于y轴进入第象限，然后做圆周运动，从Q点垂直于x轴进入第象限，Q点距O点的距离为d，重力加速度为g。根据以上信息，可以求出的物理量有()A磁感应强度大小B小球在第象限运动的时间C电场强度的大小和方向D圆周运动的速度大小解析根据左手定则，由小球在第象限中的偏转与磁场方向可以确定小球带负电，小球在第象限做匀速圆周运动，电场力平衡重力，可以确定电场强度的方向竖直向下，mgqE，电场强度E，由于不知道m、q，无法求出电场强度的大小，故C错误；从A到P过程，应用动能定理得：mgdmv2，解得小球做圆周运动的速度大小

10、v，故D正确；小球在第象限做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得：qvBm，由题意可知，小球轨道半径：rd，解得：B，由于不知道m、q，无法求出B，故A错误；小球做圆周运动的周期T，小球在第象限运动的时间：tT，故B正确。答案BD8(2016江西吉安一中模拟)(多选)为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a1 m、b0.2 m、c0.2 m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B1.25 T的匀强磁场，在上下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极。污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，测得两个电

11、极间的电压U1 V，且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力fkLv，其中比例系数k15 Ns/m2，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速，下列说法正确的是()A金属板M的电势不一定高于金属板N的电势，因为污水中负离子较多B污水中粒子浓度的高低对电压表的示数也有一定影响C污水的流量(单位时间内流出污水体积)Q0.16 m3/sD为使污水匀速通过该装置，左、右两测管应施加的压强差为P1 500 Pa解析根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力向M偏转，负离子受到向下的洛伦兹力向N偏转，所以M板的电势一定大于N的电势，A错误；两极板带上电荷后，会在竖直方向上产生一个电场力，最后电场力和洛伦兹力平衡，

12、故有qvBq，解得UvBc，与粒子浓度的大小无关，B错误；因为UvBc，所以v，污水的流量QvSbcb0.16 m3/s，C正确；为使匀速通过，则pSfkLv，即pbcka，解得p1 500 Pa，D正确。答案CD二、非选择题9(2016山西省高三考前质检)如图所示，a、b为平行金属板，其间电压为U。c、d是一对圆弧形金属板，其半径分别为Rc和Rd，g为其中心线，在两金属板间加直流电压，其间产生径向电场(忽略边缘效应)。将质量为m、电荷量为q的粒子从a板处释放，经a、b间电场加速后由b板上小孔射出，之后从c、d金属板左端的正中心垂直径向电场进入两板间，恰好能沿中心线g做匀速圆周运动。不计粒子重

13、力及其阻力。(1)求中心线g处电场强度E的大小；(2)若将a、b间电压增大为2U，保持c、d间的径向电场不变，需在c、d间垂直纸面另加一匀强磁场，使该粒子仍沿中心线做匀速圆周运动，求所加磁场的磁感应强度B的大小。解析(1)设加速电压为U时，粒子射出b板时速度为v，中心线处半径为r，则qUmv2rqEm解得：E(2)设加速电压为2U时，粒子射出b板时速度为v则q2Umv2qEqvBm解得：B答案(1)(2)10(2016山西榆社中学月考)如图，在x0的空间中，存在垂直xy平面方向向外的匀强磁场，磁感应强度B0.5 T。一带负电的粒子(比荷q/m160 C/kg)，在距O点左边x0.06 m处的d

14、点以v08 m/s的初速度沿y轴正方向开始运动，不计带电粒子的重力。求：(1)带电粒子开始运动后第一次通过y轴时的速度大小和方向；(2)带电粒子进入磁场后经多长时间返回电场；(3)带电粒子运动的周期。解析(1)粒子在第二象限做类平抛运动(如图)，加速度a1 600 m/s2，运动时间t1 s，沿y方向的位移yv0t m粒子通过y轴进入磁场时在x方向上的速度vxat18 m/s，v16 m/s因此tan ，60(2)粒子在第一象限以O为圆心做匀速圆周运动，圆弧所对的圆心角为2120运动时间t2T s(3)粒子从磁场返回电场后的运动是此前由电场进入磁场运动的逆运动，经时间t3t1，粒子的速度变为v

15、0，此后重复前面的运动。可见，粒子在电、磁场中的运动具有周期性，其周期Tt1t2t3() s答案(1) 16 m/sy轴正向成60(2) s(3) () s11(2016江西吉安高三教学质检)如图所示，为一环形磁约束装置的原理图，圆心为原点O、半径为R0的圆形区域内有方向垂直xOy平面向里的匀强磁场。一束质量为m、电荷量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为(0、R0)的A点沿y负方向射入磁场区域，粒子全部经过x轴上的P点，方向沿x轴正方向。当在环形区域加上方向垂直于xOy平面的匀强磁场时，上述粒子仍从A点沿y轴负方向射入区域，粒子经过区域后从Q点第2次射入区域，已知OQ与x轴正方向成60。不计

16、重力和粒子间的相互作用。求：(1)区域中磁感应强度B1的大小；(2)若要使所有的粒子均约束在区域内，则环形区域中B2的大小、方向及环形半径R至少为多大；(3)粒子从A点沿y轴负方向射入后至再次以相同的速度经过A点的运动周期。解析(1)设在区域内轨迹圆半径为r1R0r1E0mv2解得B1(2)设粒子在区域中的轨迹圆半径为r2，部分轨迹如图，有几何关系知：r2r1r2联立得，B2B1方向与B1相反，即垂直平面向外由几何关系得R2r2r23r2即RR0(3)轨迹从A点到Q点对应圆心角9060150，要仍从A点沿y轴负方向射入，需满足：150n360m，m、n属于自然数，即取最小整数m5，n12T12

17、(T1T2)其中T1，T2代入数据得：T答案(1)(2)方向垂直纸面向外R0(3)12(2015陕西五校联考)如图所示，区域内有与水平方向成45角的匀强电场E1，区域宽度为d1，区域内有正交的有界匀强磁场B和匀强电场E2，区域宽度为d2，磁场方向垂直纸面向里，电场方向竖直向下。一质量为m、带电荷量为q的微粒在区域左边界的P点，由静止释放后水平向右做直线运动，进入区域后做匀速圆周运动，从区域右边界上的Q点穿出，其速度方向改变了60，重力加速度为g，求：(1)区域和区域内匀强电场的电场强度E1、E2的大小？(2)区域内匀强磁场的磁感应强度B的大小。(3)微粒从P运动到Q的时间有多长？解析(1)微粒

18、在区域内水平向右做直线运动，则在竖直方向上有qE1sin 45mg 解得E1微粒在区域内做匀速圆周运动，则在竖直方向上有mgqE2则E2(2)设微粒在区域内水平向右做直线运动时加速度为a，离开区域时速度为v，则agv22ad1在区域内做匀速圆周运动的轨道半径为R，则Rsin 60d2qvBm解得B(3)微粒在区域内做匀加速直线运动，t1在区域内做匀速圆周运动的圆心角为60，T则t2解得tt1t2答案(1)(2)(3)创新导向题1古国文明通过“指南针”考查安培定则的应用指南针是我国古代四大发明之一，当指南针静止时，其N极指向如图虚线(南北向)所示，若某一条件下该指南针静止时N极指向如图实线(N极

19、东偏北向)所示，则以下判断正确的是()A可能在指南针上面有一导线东西放置，通有由东向西的电流B可能在指南针上面有一导线东西放置，通有由西向东的电流C可能在指南针上面有一导线南北放置，通有由南向北的电流D可能在指南针上面有一导线南北放置，通有由北向南的电流解析导线东西放置，通有向西的电流，根据安培定则可知，小磁针N极将向南偏转，故A错误；导线东西放置，通有向东的电流，根据安培定则可知，小磁针N极不偏转，故B错误；若导线南北放置，通有向北的电流，根据安培定则可知，小磁针N极将向西偏转，与图中实线所示位置相反，故C错误；导线南北放置，通有向南的电流时，根据安培定则可知，小磁针N极将向东偏转，故可能转

20、向图中实线所示位置，故D正确。答案D2实际应用通过“各种科学实验和电器”考查磁针偏转问题带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理可运用于各种科学实验和电器中，下面没有利用到此物理原理的有()解析磁流体发电机中带电粒子在磁场力的作用下发生偏转，电荷打到上下两极板上，故A正确；电子显像管是电子在磁场力的作用下发生偏转，故B正确；回旋加速器中带电粒子在磁场中发生偏转，在电场中加速，故C正确；洗衣机与带电粒子在磁场中的偏转没有关系，故D错误。答案D3综合应用考查带电粒子在有界磁场中的运动规律(多选)如图所示，在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量

21、为q的带正电粒子(不计重力)从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域，若该三角形的两直角边长均为2l，则下列关于粒子运动的说法中正确的是()A若该粒子的入射速度为v，则粒子一定从CD边射出磁场，且距点C的距离为lB若要使粒子从CD边射出，则该粒子从O点入射的最大速度应为vC若要使粒子从AC边射出，则该粒子从O点入射的最大速度应为vD该粒子以不同的速度入射时，在磁场中运动的最长时间为解析根据公式qvBm可以知道，当v时，则半径Rl，而且是以C点为圆心，则从CD边飞出，故选项A正确；当粒子恰好没有从AD飞出，如图，根据几何关系：R(Rl)sin 45，则：R(1)l，根据qvBm，此时速度为

22、：v，故选项B错误；若要使粒子从AC边射出，则该粒子最大半径为，则速度为，故选项C正确；该粒子以不同的速度入射时，最长时间的圆心角为180，则时间为：tT，故选项D正确。答案ACD4科技应用通过“静电分析器”分析带电粒子在组合场中的运动问题如图所示，静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，从P点垂直CN进入矩形区域的有界匀强电场，电场方向水平向左。静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场，已知圆弧所在处场强为E0，方向沿圆弧半径指向圆心O。离子质量为m、电荷量为q，2d、3d，离子重力不计。(1)求圆弧虚线对应的半径R的大小；(2)若离子恰好能打在QN板的中点上，

23、求矩形区域QNCD内匀强电场场强E的值；(3)若撤去矩形区域QNCD内的匀强电场，换为垂直纸面向里的匀强磁场，且离子恰能从QN板下端飞出QNCD区域，求磁场的磁感应强度B。解析(1)离子在加速电场中加速，根据动能定理，有：qUmv2离子在辐向电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：qE0m联解得：R。(2)离子做类平抛运动：vt，at2由牛顿第二定律得：qEma联解得：E。(3)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：qBvm根据题意作出离子运动径迹如图：由几何关系知：r联解得：B答案(1)(2)(3)5考查带电粒子在组合场中的运动如图所

24、示，在xOy平面内0xL的范围内存在着电场强度方向沿x轴正方向的匀强电场，一质量为m、电荷量为q的粒子从坐标原点O以速度v0沿y轴正方向开始运动。当它经过图中虚线上的P点(L，L)后，粒子继续运动一段时间进入一个圆形匀强磁场区域(图中未画出)，之后粒子又从电场虚线边界上的Q点(L，2L)沿与y轴正方向夹角为60的方向进入电场，已知磁场的磁感应强度方向垂直xOy平面向里，大小为B，不计粒子重力。求：(1)电场强度的大小；(2)粒子到达Q点时的速度大小；(3)圆形磁场的最小横截面积。解析(1)如图是粒子的运动轨迹，粒子从O到P做类平抛运动，则有：竖直方向Lv0t水平方向Lat2由牛顿第二定律Eqma解得E(2)粒子过P点和Q点时速度大小相等，设为v，与y轴正方向夹角为，则vxatvtan 解得60，v2v0(3)粒子在磁场中做圆周运动，有qvBm，解得R粒子在Q点以与y轴正方向夹角为60的方向进入电场，由几何关系可知粒子在磁场中做圆周运动的圆心角为EOF120圆形磁场区域的最小半径rRcos 30R则圆形磁场区域的最小横截面积Sr2答案(1)(2)2v0(3)