2013年高考物理模拟新题精选分类解析(第5期)专题09 磁场

1．（2013深圳市南山区期末）指南针是我国古代的四大发明之一。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，通有北向南的电流

Ｄ．可能在指南针上面有一导线南北放置，通有南向北的电流

2．（2013福建省龙岩市质检）已知龙岩市区地磁场的磁感应强度B约为4.0×10-5T，其水平分量约为3.0×10-5T，。若龙岩市区一高层建筑安装了高50m的竖直金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，经避雷针开始放电，某一时刻的放电电流为1.0×105A，此时金属杆受到地磁场对它的安培力方向和大小分别为

A、方向向东，大小约为150N

B、方向向东，大小约为200N

C、方向向西，大小约为150N

D、方向向西，大小约为200N

3．（2013上海市奉贤区期末）如图所示线框abcd在竖直面内，可以绕固定的o o 轴转动。现通以abcda电流，要使它受到磁场力后，ab边向纸外，cd边向纸里转动，则所加的磁场方向可能是（）

a b

Ｄ2

Ｄ1 ∽

（A ）垂直纸面向外（B ）竖直向上

（C ）竖直向下

（D ）在o o '上方垂直纸面向里，在o o '下方垂直纸面向外

4．（

2013广东省韶关市一模）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其主体部分是两个D 形金属盒．两金属盒处在垂直于盒底的匀强磁场中，a 、b 分别与高频交流电源两极相连接，下列说法正确的是

A ．离子从磁场中获得能量

B ．带电粒子的运动周期是变化的

C ．离子由加速器的中心附近进入加速器

D ．增大金属盒的半径粒子射出时的动能不变答案：C

5.（2013四川省宜宾市一诊）质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要仪器，它的构造原理如图所示。从粒子源S 处放出的速度大小不计、质量为m 、电荷量为q 的正离子，经电势差为U 的加速电场加速后，垂直进入一个磁感应强度为B 的匀强磁场后到达记录它的照相底片P 上。试问：

（1）若测得离子束流的电流为I ，则在离子从S 1处进入磁场到达P 的时间内，射到照相底片P 上的离子的数目为多少？

（2）若测得离子到达P 上的位置到入口处S1的距离为a ，且已知q 、U 、B ，则离子的质量m 为多少？

（3）假如离子源能放出氕（H ）、氘（H ）、氚（H ）三种离子，质谱仪能够将它们分开吗？

由此式可知，经同一加速电场加速后进入同一偏转磁场，离子在磁场中运动的半径与离子的质量和电荷量的比值有关，该质谱仪的离子源能放出的氕（H）、氘（H）、氚（H）三种离子的质量和电荷量的比值分别为1、2、3，所以质谱仪能够将它们分开。

6.（2013年重庆市期末）如图所示，边长为L的正方形PQMN区域内（含边界）有垂直于纸面向外的匀强磁场，左侧有水平向右的匀强电场，场强大小为E。质量为m、电荷量为q的带正电粒子从O点由静止开始释放，OPQ三点在同一水平直线上，OP=L，带电粒子恰好从M点离开磁场，不计带电粒子重力，求：

（1）磁感应强度大小B；

（2）粒子从O点运动到M点经历的时间；

（3）若磁场磁感应强度可调节（不考虑磁场变化产生的

电磁感应），带电粒子从边界NM上的O’点离开磁场，

O ’与N 点距离为L/3，求磁场磁感应强度的可能数值。

（2）设粒子在匀强电场中运动时间为1t ，有2

12t m qE L =

t 21=（2分）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动周期qB

m T π2=

，运动时间为T t 41

2= 解得：

t 222π

（2分）粒子从O 点运动到M 经历的时间qE

t t t 24421π+=

+=（2分）（3）若粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动半径为1r ，且112r L r <<

由几何关系得：21221)3()(r L r L =+- 解得：L r 9

由121r v m qvB =得：qL

B 2591=（2分）

7.（12分）（2013福建省厦门市期末）如图所示，MN为两平行金属板，O、O＇为两金属板中心处正对的两个小孔，N板的右侧空间有磁感应强度大小均为B且方向相反的两匀强磁场区，图中N板与虚线CD、PQ为两磁场边界线，三条界线平行，两磁场区域的宽度分别为d和3d，沿边界线方向磁场区域足够大。在两金属板上加上大小可调节的直流电压，质量为m、电量为－q的带电粒子（重力不计）；从O点由静止释放，经过MN板间的电场加速后，从O＇沿垂直于磁场方向射入磁场，若粒子能穿过CD界并进入CD右侧磁场但不能穿过PQ界，最终打到N板而结束运动，试求：

（1）粒子要能穿过CD界并进入CD右侧磁场，MN板间的电压至少要大于多少；（2）粒子不穿过PQ界，粒子从O射入磁场所允许的最大速率；

（3）最大速率射入磁场的粒子在磁场中运动的总时间。

解析：（1）设MN之间电压为U0时，粒子在CD左侧磁场中

运动的圆弧与CD界相切，如图①，有：粒子经电场加速：q

U0=1

mv02，

在磁场中运动的圆周半径：r0=d。

qB v0=m

，

由上述各式联立解得：U0=

qB d

。

．(20分)（2013山东省济宁市期末）如图所示，K 与虚线MN 之间是加速电场。P 、Q 是两平行极板，提供偏转电场，极板间的距离及板长均为d ，右侧紧挨匀强磁场，磁场2d ，最右侧是荧光屏。图中A 点与O 点的连线垂直于荧光屏。一带正电的粒子由静止被加速，从A 点离开加速电场，垂直射入偏转电场，离开偏转电场后进入匀强磁场，最后恰好垂直地打在图中的荧光屏上。已知加速电压为1U ，偏转电压21U U ，磁场区域在竖直方向足够长，磁感应强度为B ，不计粒子的重力。求： (1)粒子穿出偏转电场时的速度偏转角； (2)粒子的比荷。

(3)若磁场的磁感应强度可从0逐渐增大，则荧光屏上出现的亮线长度是多少?

在磁场中：qvB=m

2 v R

由几何关系：2d=Rsin45°

求得粒子的比荷：q

d B

（3）当磁感应强度为零时，带电粒子从C点射出沿直线打到荧光屏上D点，为带电粒子打到荧光屏上的最低点。则：

O’D=2dtan45°=2d。

当磁感应强度增加到一定程度，使带电粒子刚好和荧光屏相切时，为带电粒子打到荧光屏上的最高点。

由几何关系：2d=r+rcos45°=（

+1）r

O ’F=r sin45°2)d 。

荧光屏上出现的亮线长度是：FD= O ’F+ O ’D=2d 。 9．（18分）（2013山西省长治期末）如图a ，间距为d 的平行金属

板MN 与一对光滑的平行导轨相连，平行导轨间距L =

，一根导体棒ab 以一定的初速度向右匀速

运

动，棒的右端存在一个垂直纸面向里，磁感应强度大小为B 的匀强磁场。棒进入磁场的同时，粒子源P 释放一个初速度为零的带电粒子，已知带电粒子质量为m ，电荷量为q ，粒子能从N 板加速到M 板，并从M 板上的一个小孔穿出。在板的上方，有一个环形区域内存在磁感应强度大小也为B ，垂直纸面向外的匀强磁场。已知外圆半径为2d ，内圆半径为d ，两圆的圆心与小孔重合（粒子重力不计）。

（1）判断带电粒子的正负，并求当ab 棒的速度为v o 时，粒子到达M 板的速度v ；（2）若要求粒子不能从外圆边界飞出，则ab 棒运动速度v 0的取值范围是多少？

（3）若棒ab 的速度'0qBd

v m

，为使粒子不从外圆飞出，可通过控制导轨区域磁场的宽度S （如图b ），则该磁场宽度S 应控制在多少范围内？

解：（1）根据右手定则知，a 端为正极，故带电粒子必须带负电（2分）

ab 棒切割磁感线，产生的电动势02

U B v = （1分）对于粒子，由动能定理 21

qU mv =- （2分）得粒子射出电容器的速度为m

qBdv v 0

（1分）

10．（2013年浙江省宁波市期末）如图所示，在矩形区域内有垂直于纸平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B=5.0×10-2T 23

m ，宽为0．2m ，在AD 边中点O 处有一放射源，某时刻，放射源沿纸面向磁场中各方向均匀地辐射出速率均为v=2×l06m/S 的某种带正电粒子，带电粒子质量m=1．6×10-27kg ．电荷量为q=+3．2

×l0-19C（不计粒子重力），求：

（1）带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为多大？

（2）从BC边界射出的粒子中，在磁场中运动的最短时间为多少？

（3）若放射源向磁场内共辐射出了N个粒子，求从CD边界射出的粒子有多少个？

（3）判断从O点哪些方向射入磁场的粒子将会从CD边射出，如图为两个边界。当速度方向满足一定条件时，粒子将从D点射出磁场。

因为OD=

m，且R=0.2m，

所以∠OO2D=2π/3.

此时射入磁场的粒子速度方向与OD夹角为π/3.

当轨迹圆与BC边相切时，因为CD=0.2m，且R=0.2m，所以圆心O1在AD边上。