2013高考物理二轮复习精品资料专题08 磁场名校组合测试题(教师版)

2013名校组合测试题

1．有两根长直导线a、b互相平行放置，如图所示为垂直于导线的截面图．在图示的平面内，O点为两根导线连线的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线的中垂线上，且与O点的距离相等．若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是( )

A．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相同

B．M点和N点的磁感应强度大小相等，方向相反

C．在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零

D．在线段MN上只有一点的磁感应强度为零

2．两个电荷量相等的带电粒子，在同一匀强磁场中只受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动．下列说法中正确的是( )

A．若它们的运动周期相等，则它们的质量相等

B．若它们的运动周期相等，则它们的速度大小相等

C．若它们的轨迹半径相等，则它们的质量相等

D．若它们的轨迹半径相等，则它们的速度大小相等

【试题出处】2012-2013扬州一中模拟

【解析】本题考查带电粒子在磁场中做匀速圆周运动过程中半径和周期的决定要素．由

洛伦兹力提供向心力可得r＝mv

qB

，T＝

2πm

qB

，据此可知，在粒子的电荷量相同的情况下，半

径由粒子的动量大小决定，周期由带电粒子的质量决定，A选项对．

【答案】A 【考点定位】磁场

3．质量为m 、带电量为q 的小物块，从倾角为θ的的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B ，如图所示．若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是( )

A ．小物块一定带正电荷

B ．小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动

C ．小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动

D ．小物块在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为

mg cos θ

Bq

【考点定位】磁场

4．如图是磁流体发电机的原理示意图，金属板M 、N 正对着平行放置，且板面垂直于纸面，在两板之间接有电阻R .在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场．当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时，下列说法中正确的是( )

A ．N 板的电势高于M 板的电势

B ．M 板的电势高于N 板的电势

C ．R 中有由b 向a 方向的电流

D ．R 中有由a 向b 方向的电流 【试题出处】2012-2013石家庄质检

【解析】本题考查洛伦兹力的方向的判断，电流形成的条件等知识点．根据左手定则可知正电荷向上极板偏转，负电荷向下极板偏转，则M 板的电势高于N 板的电势．M 板相当于电源的正极，那么R 中有由a 向b 方向的电流．

【答案】BD 【考点定位】磁场

5．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，一带电粒子(不计重力)以某一初速度沿圆的直径方向射入磁场，粒子穿过此区域的时间为t ，粒子飞出此区域时速度方向偏转60°角，根据上述条件可求下列物理量中的( )

A ．带电粒子的比荷

B ．带电粒子的初速度

C ．带电粒子在磁场中运动的周期

D ．带电粒子在磁场中运动的半径

【试题出处】2012-2013河北省重点中学调研

【解析】考查带电粒子在匀强磁场中的运动．带电粒子沿径向进入磁场时，必定从径向出射，偏转60°，说明粒子运动的圆弧的圆心角也为60°，运动时间为t ＝16T ＝πm

3qB

，已知

t 、B ，则带电粒子的比荷q m ＝π3Bt ，周期T ＝6t ，A 、C 对；根据半径公式R ＝mv

qB

，由于不知道

半径R 和速度v ，故B 、D 错．实际上带电粒子的运动时间与入射的速度大小无关．

【答案】AC 【考点定位】磁场

6．如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场，质量为m ，电荷量＋q 的粒子在环中做半径为R 的圆周运动，A 、B 为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子顺时针飞经A 板时，A 板电势升高为U ，B 板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中加速，每当粒子离开B 时，A 板电势又降为零，粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变，则( )

A ．粒子从A 板小孔处由静止开始在电场作用下加速，绕行n 圈后回到A 板时获得的总动能为2nqU

B ．在粒子绕行的整个过程中，A 板电势可以始终保持为＋U

C ．在粒子绕行的整个过程中，每一圈的周期不变

D ．为使粒子始终保持在半径为R 的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，则粒子绕行第n 圈时的磁感应强度为

1

R

2nmU

q

【试题出处】2012-2013淄博一中模拟

【解析】考查带电粒子在电场与磁场中的运动．粒子每运动一圈，获得动能qU ，故n 圈后获得的总动能为12mv 2

＝nqU ，A 错；若A 板电势始终保持为＋U ，则粒子每次到达A 板时

速度减小为零，B 错；由于粒子在环形区域的半径不变，只受到洛伦兹力作用，由R ＝mv qB

，

则B ＝mv qR

可知速度增大，B 一定增大，由周期公式T ＝2πm qB

，B 增大，周期将减小，C 错；n

圈加速后满足B ＝mv qR ＝

m

qR

2nqU m ＝

1

R

2nmU

q

，D 对．

【答案】D 【考点定位】磁场

7．医生在做手术时，需从血库里取血，为避免感染，都是利用电磁泵从血库里向外抽．如图为一个电磁泵的结构图，长方形导管的前后表面绝缘，上下表面为导体，管长为L ，厚为

b ，宽为a ，内壁光滑．将导管放在垂直前后表面向里的匀强磁场中，由于充满导管的血浆

中带有正负离子，将上下表面和电源接通，干路中的电流强度为I ，导管的左右两侧便会产生压强差，从而将血浆抽出．若血浆的电阻率为ρ，所加电源电动势为E ，内阻为r ，匀强磁场的磁感应强度为B ，则( )

A ．此装置中血浆的等效电阻为R ＝

ρb

aL

B ．此装置中血浆受的安培力大小为F ＝BIL

C ．此装置中血浆受的安培力大小为F ＝BIb

D ．左右两侧的压强差为P ＝

BI b

8．通有电流的导线L 1、L 2处在同一平面(纸面)内，L 1是固定的，L 2可绕垂直纸面的固定转轴O 转动(O 为L 2的中心)，各自的电流方向如图所示．下列哪种情况将会发生( )

A．因L2不受磁场力的作用，故L2不动

B．因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动

C．L2绕轴O按顺时针方向转动

D．L2绕轴O按逆时针方向转动

【试题出处】2012-2013海口一中模拟

【解析】本题考查常见电荷周围的磁场的分布，安培力的方向和物体转动的条件等知识点．由右手螺旋定则可知导线L1的上方的磁场的方向为垂直纸面向外，且离导线L1的距离越远的地方，磁场越弱，导线L2上的每一小部分受到的安培力方向水平向右，由于O点的下方磁场较强，则安培力较大，因此L2绕轴O按逆时针方向转动，D选项对．【答案】D

【考点定位】磁场

9．如图所示的空间中存在着正交的匀强电场和匀强磁场，从A点沿AB、AC方向绝缘地抛出两带电小球，关于小球的运动情况，下列说法中正确的是( )

A．从AB、AC抛出的小球都可能做直线运动

B．只有沿AB抛出的小球才可能做直线运动

C．做直线运动的小球带正电，而且一定是做匀速直线运动

D．做直线运动的小球机械能守恒

【试题出处】2012-2013江苏海门中学模拟

【解析】小球运动过程中受重力、电场力、洛伦兹力作用，注意小球做直线运动一定为

10．如图所示，矩形MNPQ 区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧．这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如下表所示．

粒子编号

质量

电荷量(q >0)

速度大小

1 m

2q v

2 2m 2q 2v

3 3m －3q 3v

4 2m 2q 3v

5

2m

－q

v

( ) A ．3、5、4 B ．4、2、5 C ．5、3、2

D ．2、4、5

【试题出处】2012-2013福州一中模拟

【解析】本题意在考查考生对洛伦兹力方向的理解，并能应用R ＝mv

qB

解决带电粒子在匀

11．如图1所示，宽度为d的竖直狭长区域内(边界为L1、L2)，存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场(如图2所示)，电场强度的大小为E0，E0>0表示电场方向竖直向上．t＝0时，一带正电、质量为m的微粒从左边界上的N1点以水平速度v射入该区域，沿直线运动到Q点后，做一次完整的圆周运动，再沿直线运动到右边界上的N2点．Q 为线段N1N2的中点，重力加速度为g.上述d、E0、m、v、g为已知量．

(1)求微粒所带电荷量q和磁感应强度B的大小；

(2)求电场变化的周期T；

(3)改变宽度d，使微粒仍能按上述运动过程通过相应宽度的区域，求T的最小值．

d

＝vt1 ⑤

2

qvB ＝m v 2

R

⑥

2πR ＝vt 2

⑦

联立③④⑤⑥⑦得

t 1＝d 2v ；t 2＝πv g

⑧

电场变化的周期

T ＝t 1＋t 2＝d 2v ＋πv g

.

⑨

(3)若微粒能完成题述的运动过程，要求

d ≥2R ⑩

联立③④⑥得

R ＝v 2

2g

?

设在N 1Q 段直线运动的最短时间为t 1min ，由⑤⑩?得

t 1min ＝v

2g

因t 2不变，T 的最小值

T min ＝t 1min ＋t 2＝

(2π＋1)v

2g

. 【考点定位】磁场

12．如图所示，在0≤x ≤a 、0≤y ≤a

2范围内垂直于xOy 平面向外的匀强磁场，磁感应

强度大小为B .坐标原点O 处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xOy 平面内，与y 轴正方向的夹角分布在0～90°范围内．已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a /2到a 之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一．求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的

(1)速度的大小；

(2)速度方向与y 轴正方向夹角的正弦． 【试题出处】2012-2013长春一中模拟

【解析】(1)设粒子的发射速度为v ，粒子做圆周运动的轨道半径为R ，由牛顿第二定律

当a /2

示．设该粒子在磁场中运动的时间为t ，依题意t ＝T /4，得∠OCA ＝π

2

③

设最后离开磁场的粒子的发射方向与y 轴正方向的夹角为α，由几何关系可得R sin α＝R －a

2

④ R sin α＝a －R cos α

⑤ 又sin 2

α＋cos 2

α＝1

⑥ 由④⑤⑥式得R ＝(2－62

)a

⑦

由②⑦得v ＝(2－

62)aqB m

. (2)由④⑦式得sin α＝6－6

10.

【考点定位】磁场

13．如图所示 为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度,他的右臂挂着矩形线圈,匝数n =9,线圈的水平边长为L ,处于匀强磁场内,磁感应强度B 的方向与线圈平面垂直,当线圈中通过电流I 时,调节砝码使两臂达到平衡,然后使电流反向,大小不变,这时需要在左盘中增加质量为m 的砝码,才能时两臂再达到新的平衡, （1）导出用已知量和可测量n 、m 、L 、I,计算B 的表达式 （2）当L =10.0cm,I =0.10A,m =8.78g 时,磁感应强度是多少?

m 1g= m 2g －nBIL ---------------------①

电流方向改变之后，同理可得： （m ＋m 1）g ＝m 2g ＋nBIL -----------②

两式相减，得：B =nIL mg

2-----------------------③

（2）把相关数据代入③式可得B =0.48T---④

【考点定位】磁场

14．如图所示，在真空中有两块很大的平行金属板A 、B ，A 接地，两板间的距离为d ， 在A 板的内侧涂有荧光物质。在B 板的正中央P 处有离子源，它能机会均等地向各个方向大量地连续发射正离子，离子的质量均为m ，电量皆为q ，速率皆为v 。若在两板之间加上垂直于金属板的匀强磁场，磁感应强度为B ，方向向上，求A 板上发出荧光的面积大小。增大两板间的距离，A 板上发出的荧光面积的大小是否发生变化？

【试题出处】2012-2013大同一中模拟 【解析】匀强磁场的方向向上，当θ≠0时，离子一方面在垂直磁场的平面内做圆周运 动，一方面沿磁场方向做匀速直线运动，即离子做螺旋线运动后打在A 板上。

当θ＝0时，离子在垂直磁场线的平面内做圆周运动

P ′

θ

d

15．如图所示，在y轴右侧－2L≤y≤2L的带状区域存在着相互垂直的匀强磁场和匀强电

场，电场沿y轴正方向，磁场垂直xOy平面向外. 在原点O左侧有一粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度恒定，射入有场区域后恰好沿x轴正方向做直线运动. 若撤去电场只存在磁场，粒子从b（L，2L）点射出有场区域；若撤去磁场只存在电场，粒子将从a 点射出有场区域（不计粒子的重力和粒子间的相互作用）.

（1）试判断该粒子带何种电荷？

（2）求a点的坐标.

【试题出处】2012-2013柳州一中模拟

【解析】

（1）该粒子带负电

（2）撤去电场只剩磁场时，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，设轨迹的圆心为O′，

半径为r，根据几何关系有

2

2

2)

2(r

L

L

r-

+

=，

可解得

.

4

5

L r=

存在电场和磁场时，粒子做匀速直线运动，

有

Eq qvB=

只存在磁场时，有

qB mv r =

只存在电场时，带电粒子在电场中做类平抛运动，y 方向的位移大小为2L 时，经过的

时间为t ，有2212t m Eq L ?=

射出电场时，x 方向位移为x =vt 由以上各式可解得L x 5=

，

所以a 点的坐标为（L 5，－2L ）

【考点定位】磁场

16．如图所示，一个质量为m =2.0×10-11

kg ，电荷量q = +1.0×10-5

C 的带电微粒（重力

忽略不计），从静止开始经U 1=100V 电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压U 2=100V 。金属板长L =20cm ，两板间距d =310cm 。求：

（1）微粒进入偏转电场时的速度v 0大小； （2）微粒射出偏转电场时的偏转角θ；

（3）若该匀强磁场的宽度为D =10cm ，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁 感应强度B 至少多大？

【试题出处】2012-2013银川一中模拟 【解析】

（1）微粒在加速电场中由动能定理得：

2

121mv qU =

① 解得v 0=1.0×104

m/s ……3分

（2）微粒在偏转电场中做类平抛运动，有： md qU a 2=

，

0v L

a at v y == 飞出电场时，速度偏转角的正切为：

31

2tan 120

==

=

d U L U v v y θ ② 解得 θ=30o

【考点定位】磁场