【備戰(zhàn)】高考物理 考前30天沖刺押題 專題08 磁場.doc

【備戰(zhàn)2013】高考物理 考前30天沖刺押題 專題08 磁場【2013高考考綱解讀】內(nèi)容要求說明71電流的磁場72磁感應(yīng)強(qiáng)度。磁感線。地磁場73磁性材料。分子電流假說74磁場對通電直導(dǎo)線的作用。安培力。左手定則75磁電式電表原理76磁場對運(yùn)動電荷的作用。洛倫茲力。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動77質(zhì)譜儀，回旋加速器iiiiiiiiii1安培力的計(jì)算限于直導(dǎo)線跟b平行或垂直的兩種情況2洛倫茲力的計(jì)算限于自跟b平行或垂直的兩種情況磁場同電場一樣，是電磁學(xué)的核心內(nèi)容，也是每年高考的必考內(nèi)容。常見題型有選擇題、計(jì)算題。重點(diǎn)知識點(diǎn)有：磁場對電流的作用，帶電粒子在磁場中的運(yùn)動，安培力、洛倫茲力的性質(zhì)等。命題形式多把磁場的性質(zhì)、運(yùn)動學(xué)規(guī)律、牛頓運(yùn)動定律、圓周運(yùn)動知識、功能關(guān)系、電磁感應(yīng)等有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成計(jì)算題甚至壓軸題，對學(xué)生的空間想象能力、分析物理過程和運(yùn)用規(guī)律的綜合能力以及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力進(jìn)行考查。復(fù)習(xí)時不但應(yīng)加深對磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度這些基本概念的認(rèn)識，掌握安培力和洛倫茲力以及帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動的規(guī)律，而且也要重視“地磁場、質(zhì)譜儀、回旋加速器”等與科技生活聯(lián)系密切的知識點(diǎn)?！绢}型示例】【示例1】如圖91是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。兩根平行長直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放彈體（包括金屬桿ef）。彈體可沿導(dǎo)軌滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)23cm，彈體的質(zhì)量m0.1kg，軌道間所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b5t，彈體與軌道的動摩擦因數(shù)0.05。當(dāng)滑動變阻器的電阻值調(diào)到r0.1時，彈體沿導(dǎo)軌滑行5m后獲得的發(fā)射速度v15m/s（此過程視為勻加速運(yùn)動）。電路中其余部分電阻忽略不計(jì)，求此過程中電源的輸出功率。rbef電源ii圖91【解析】對彈體受力分析：f安fma其中 f安bil，fmg 彈體勻加速運(yùn)動，由運(yùn)動公式得：v22as代入數(shù)據(jù)得 a22.5m/s2，f安2.3n，i 2at s電源輸出的電能 e i2rtf安s電源的輸出功率 p i2r代入數(shù)據(jù)得 p 17.65w【答案】 17.65w【示例2】如圖92所示，在豎直平面內(nèi)有一圓形絕緣軌道，半徑r1m，處于垂直于軌道平面向里的勻強(qiáng)磁場中，一質(zhì)量為m1103kg，帶電量為q3102c的小球，可在內(nèi)壁滑動?，F(xiàn)在最低點(diǎn)處給小球一個水平初速度v0，使小球在豎直平面內(nèi)逆時針做圓周運(yùn)動，圖甲是小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的速率v隨時間變化的情況，圖乙是小球所受軌道的彈力f隨時間變化的情況，已知小球能有兩次到達(dá)圓形軌道的最高點(diǎn)。結(jié)合圖像所給數(shù)據(jù)，g取10m/s2 。求：甲t/s乙t/s28.010-20v/ms -1f/n0v0圖92 （1）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。（2）小球從開始運(yùn)動至圖甲中速度為2m/s的過程中，摩擦力對小球做的功。【示例3】如圖93所示，兩水平放置的金屬板間存在一豎直方向的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，一質(zhì)量為4m ，帶電量為2q的微粒b正好懸浮在板間正中間o點(diǎn)處，另一質(zhì)量為m，帶電量為 +q的微粒a，從p點(diǎn)以水平速度v0(v0未知)進(jìn)入兩板間，正好做勻速直線運(yùn)動，中途與b碰撞。圖93（1）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度e為多大？微粒a的水平速度為多大？（2）若碰撞后a和b結(jié)為一整體，最后以速度0.4v0從q點(diǎn)穿出場區(qū)，求q點(diǎn)與o點(diǎn)的高度差？（3）若碰撞后a和b分開，分開后b具有大小為0.3v0的水平向右速度，且?guī)щ娏繛?，假如o點(diǎn)的左側(cè)空間足夠大，則分開后微粒a的運(yùn)動軌跡的最高點(diǎn)與o點(diǎn)的高度差為多大？ （3）碰撞后，a、b分開，則有 mv0 mva + 4mvb vb0.3 v0，得va-0.2v0a微粒電量為 -q/2，受到的電場力為 e f電 mg故a微粒做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)半徑為r【示例4】如圖94所示 ，有一質(zhì)量為m，帶負(fù)電的小球靜止在光滑絕緣的水平臺上，平臺距離質(zhì)量為m 的絕緣板b的中心o高度為h，絕緣板放在水平地面上，板與地面間的動摩擦因數(shù)為，一輕彈簧一端連接在絕緣板的中心，另一端固定在墻面上。邊界gh的左邊存在著正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，其電場強(qiáng)度為e，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b。現(xiàn)突然給小球一個水平向左的沖量，小球從平臺左邊緣垂直于邊界gh進(jìn)入復(fù)合場中，運(yùn)動至o點(diǎn)處恰好與絕緣板發(fā)生碰撞，碰撞后小球恰能返回平臺，而絕緣板向右從c點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)，c、d間的距離為s，設(shè)小球與絕緣板碰撞過程無機(jī)械能損失。求：（1）小球獲得向左的沖量io的大小。（2）絕緣板從c點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)時，彈簧具有的彈性勢能ep圖14圖94【解析】（1）帶點(diǎn)小球垂直于邊界gh進(jìn)入復(fù)合場，運(yùn)動到o點(diǎn)恰與絕緣板碰撞，碰后能返回平臺，說明小球在復(fù)合場中做勻速圓周運(yùn)動，經(jīng)過半個圓周到達(dá)o點(diǎn) qemg qvb m 根據(jù)幾何關(guān)系 rh 根據(jù)動量定理 i0mv 由式聯(lián)解得 i0（2）小球與絕緣板碰撞過，以小球和絕緣板為系統(tǒng)，動量守恒 mv-mv+mvm 絕緣板從c到d的過程中，根據(jù)功能關(guān)系 epmgsmvm2 由 式聯(lián)解得 ep -mgs【答案】 （1） （2）mgs 【專家預(yù)測】1在某地上空同時存在著勻強(qiáng)的電場與磁場，一質(zhì)量為m的帶正電小球，在該區(qū)域內(nèi)沿水平方向向右做直線運(yùn)動，如圖所示，關(guān)于場的分布情況不可能的是()a該處電場方向和磁場方向重合b電場豎直向上，磁場垂直紙面向里c電場斜向里側(cè)上方，磁場斜向外側(cè)上方，均與v垂直d電場水平向右，磁場垂直紙面向里2如圖所示，帶電粒子以速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，運(yùn)動中經(jīng)過b點(diǎn)，oaob，若撤去磁場加一個與y軸平行的勻強(qiáng)電場，仍以v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場，粒子仍能通過b點(diǎn)，那么電場強(qiáng)度e與磁感應(yīng)強(qiáng)度b之比為()av0 b.c2v0 d.【答案】c【解析】設(shè)oaobd，因?yàn)閹щ娏Ｗ釉诖艌鲋凶鰟蛩賵A周運(yùn)動，所以圓周運(yùn)動的半徑正好等于d，即rd，得到b.如果換成勻強(qiáng)電場，水平方向以v0做勻速直線運(yùn)動，豎直沿y軸負(fù)方向做勻加速運(yùn)動，即d2，得到e，所以2v0，選項(xiàng)c正確3在磁場中的同一位置，先后引入長度相等的直導(dǎo)線a和b，a、b導(dǎo)線的方向均與磁場方向垂直，但兩導(dǎo)線中的電流不同，因此所受的力也不一樣下列幾幅圖象表現(xiàn)的是導(dǎo)線所受的安培力f與通過導(dǎo)線的電流i的關(guān)系a、b各自有一組f、i的數(shù)據(jù)，在圖象中各描出一個點(diǎn)在下圖中，請判斷描繪正確的是()【答案】bc【解析】由題意“同一位置同一磁場”，“導(dǎo)線長度相同”可知斜率相等；電流為零時不受力，所以a、d選項(xiàng)錯誤4一根電纜埋藏在一堵南北走向的墻里，在墻的西側(cè)處，當(dāng)放一指南針時，其指向剛好比原來旋轉(zhuǎn)180，由此可以斷定，這根電纜中電流的方向?yàn)?)a可能是向北b可能是豎直向下c可能是向南 d可能是豎直向上6如圖是某粒子速度選擇器的示意圖在一半徑為r10cm的圓柱形桶內(nèi)有b104t的勻強(qiáng)磁場，方向平行于軸線，在圓柱桶某一直徑的兩端開有小孔，作為入射孔和出射孔粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出現(xiàn)有一粒子源發(fā)射比荷為21011c/kg的陽離子，粒子束中速度分布連續(xù)當(dāng)角45時，出射粒子速度v的大小是()a.106m/s b2106m/sc2108m/s d4106m/s【答案】b【解析】由題意，粒子從入射孔以45角射入勻強(qiáng)磁場，粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動能夠從出射孔射出的粒子剛好在磁場中運(yùn)動周期，由幾何關(guān)系知rr，又r，v2106m/s.7如圖所示，長為l的水平極板間有垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，板間距離也為l，板不帶電現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是 ()a使粒子的速度vc使粒子的速度vd使粒子的速度v時粒子能從右邊穿出粒子擦著上板從左邊穿出時，圓心在o點(diǎn)，有r2，由r2，得v2，所以v時粒子能從左邊穿出8擺線是數(shù)學(xué)中眾多迷人曲線之一，它是這樣定義的：一個圓沿一直線無滑動地滾動，則圓上一固定點(diǎn)所經(jīng)過的軌跡稱為擺線在豎直平面內(nèi)有xoy坐標(biāo)系，空間存在垂直xoy平面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，一質(zhì)量為m，電荷量為q的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)由靜止釋放，小球的軌跡就是擺線小球在o點(diǎn)速度為0時，可以分解為一水平向右的速度v0和一水平向左的速度v0兩個分速度，如果v0取適當(dāng)?shù)闹担涂梢园褦[線分解成以v0的速度向右做勻速直線運(yùn)動和從o點(diǎn)向左速度為v0的勻速圓周運(yùn)動兩個分運(yùn)動設(shè)重力加速度為g，下列式子正確的是()a速度v0所取的適當(dāng)值應(yīng)為b經(jīng)過t第一次到達(dá)擺線最低點(diǎn)c最低點(diǎn)的y軸坐標(biāo)為yd最低點(diǎn)的y軸坐標(biāo)為y9如圖所示，mn是紙面內(nèi)的一條直線，其所在空間充滿與紙面平行的勻強(qiáng)電場或與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(場區(qū)都足夠大)，現(xiàn)有一重力不計(jì)的帶電粒子從mn上的o點(diǎn)以水平初速度v0射入場區(qū)，下列有關(guān)判斷正確的是()a如果粒子回到mn上時速度增大，則空間存在的一定是電場b如果粒子回到mn上時速度大小不變，則該空間存在的一定是電場c若只改變粒子的速度大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到mn上時與其所成夾角不變，則該空間存在的一定是磁場d若只改變粒子的速度大小，發(fā)現(xiàn)粒子再回到mn所用的時間不變，則該空間存在的一定是磁場10一帶電粒子以初速度v0沿垂直于電場線和磁感線的方向，先后穿過寬度相同且緊鄰在一起的有明顯邊界的勻強(qiáng)電場(場強(qiáng)為e)和勻強(qiáng)磁場(磁感應(yīng)強(qiáng)度為b)，如圖甲所示電場和磁場對粒子做功為w1，粒子穿出磁場時的速度為v1；若把電場和磁場正交疊加，如圖乙所示，該粒子仍以初速度v0穿過疊加場區(qū)，電場和磁場對粒子做功為w2，粒子穿出場區(qū)時的速度為v2，比較w1和w2、v1和v2的大小(v0e/b，不計(jì)重力)()11如圖甲所示為一個質(zhì)量為m、帶電荷量為q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動過程中，圓環(huán)運(yùn)動的速度時間圖象可能是圖乙中的()12如圖所示，pq和mn為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距l(xiāng)1m.pm間接有一個電動勢為e6v，內(nèi)阻r1的電源和一只滑動變阻器導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m0.2kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)定滑輪與物體相連，物體的質(zhì)量m0.3kg.棒與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)為0.5，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度b2t，方向豎直向下，求為使物體保持靜止，滑動變阻器連入電路的阻值為多大？設(shè)最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，導(dǎo)軌與棒的電阻不計(jì)(g取10m/s2)【答案】2r5【解析】導(dǎo)體棒受到的最大靜摩擦力為fffnmg0.50.210n1n繩對導(dǎo)體棒的拉力f拉mg0.310n3n導(dǎo)體棒將要向左滑動時bimaxlfff拉，imax2a由閉合電路歐姆定律imax得rmax2導(dǎo)體棒將要向右滑動時ffbiminlf拉，imin1a由閉合電路歐姆定律imin得rmax5滑動變阻器連入電路的阻值為2r5.13如圖所示是一種電磁泵，泵體是一個長方體，端面是一個邊長為的正方形，ab長為l，上下兩面接在電源上，電壓為u(內(nèi)阻不計(jì))磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的磁場指向cdfe面，14如圖所示，在空間中固定放置一絕緣材料制成的邊長為l的剛性等邊三角形框架def，de邊上s點(diǎn)處有一發(fā)射帶正電的粒子源，發(fā)射粒子的方向皆在圖中截面內(nèi)且垂直于de邊向下發(fā)射的電荷量皆為q，質(zhì)量皆為m，但速度v有各種不同的值整個空間充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向垂直截面向里的均勻磁場設(shè)粒子與def邊框碰撞時沒有能量損失和電荷量傳遞求：(1)帶電粒子速度的大小為v時，做勻速圓周運(yùn)動的半徑；(2)帶電粒子速度v的大小滿足什么條件時，可使s點(diǎn)發(fā)出的粒子最終又垂直于de邊回到s點(diǎn)？(3)這些粒子中，回到s點(diǎn)所用的最短時間是多少？15如圖所示，在空間有一坐標(biāo)系xoy，其第一象限內(nèi)充滿著兩個勻強(qiáng)磁場區(qū)域和，直線op是它們的邊界區(qū)域中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向垂直于紙面向外；區(qū)域中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2b，方向垂直于紙面向內(nèi)，邊界上的p點(diǎn)坐標(biāo)為(4l,3l)一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從p點(diǎn)平行于y軸負(fù)方向射入?yún)^(qū)域，經(jīng)過一段時間后，粒子恰好經(jīng)過原點(diǎn)o.忽略粒子重力，已知sin370.6，cos370.8，求：(1)粒子從p點(diǎn)運(yùn)動到o點(diǎn)的時間至少為多少？(2)粒子的速度大小可能是多少？【答案】(1)(2)(n1,2,3，)【解析】(1)設(shè)粒子的入射速度為v，用r1、r2、t1、t2分別表示粒子在磁場區(qū)和區(qū)中運(yùn)動的軌道半徑和周期，則有qvbm，qv2b，t1，t2.粒子先在磁場區(qū)中做順時針的圓周運(yùn)動，后在磁場區(qū)中做逆時針的圓周運(yùn)動，然后 (2)當(dāng)粒子的速度大小滿足一定條件時，粒子先在磁場區(qū)中運(yùn)動，后在磁場區(qū)中運(yùn)動，然后又重復(fù)前面的運(yùn)動，直到經(jīng)過原點(diǎn)o.這樣粒子經(jīng)過n個周期性的運(yùn)動到達(dá)o點(diǎn)，每個周期的運(yùn)動情況相同，粒子在一個周期內(nèi)的位移為s(n1,2,3，)16如圖甲所示，豎直面mn的左側(cè)空間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(上、下及左側(cè)無邊界)一個質(zhì)量為m、電荷量為q的可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電的小球，以大小為v0的速度垂直于豎直面mn向右做直線運(yùn)動小球在t0時刻通過電場中的p點(diǎn)，為使小球能在以后的運(yùn)動中豎直向下通過d點(diǎn)(p、d間距為l，且它們的連線垂直于豎直平面mn，d到豎直面mn的距離dq等于l/)，經(jīng)過研究，可以在電場所在的空間疊加如圖乙所示的隨時間周期性變化的、垂直于紙面向里的磁場(g10m/s2)，求：(1)場強(qiáng)e的大?。?2)如果磁感應(yīng)強(qiáng)度b0為已知量，試推出滿足條件t1的表達(dá)式；(3)進(jìn)一步的研究表明，豎直向下的通過d點(diǎn)的小球?qū)⒆鲋芷谛赃\(yùn)動則當(dāng)小球運(yùn)動的周期最大時，求出磁感應(yīng)強(qiáng)度b0及運(yùn)動的最大周期t的大小，并在圖中定性地畫出小球運(yùn)動一個周期的軌跡(只需要畫出一種可能的情況)【答案】(1)mg/q(2)(3)軌跡見解析圖乙【解析】(1)小球進(jìn)入電場，做勻速直線運(yùn)動時eqmg，emg/q.(2)在t1時刻加磁場，小球在時間t0內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(如圖甲所示)，設(shè)圓周運(yùn)動的周期為t0，半徑為r0.豎直向下通過d點(diǎn)，則t03t0/4， b0qv0mpfpdr即v0t1lr， 將代入式解得t1.17如圖甲所示，水平地面上有一輛固定有豎直光滑絕緣管的小車，管的底部有一質(zhì)量m0.2g、電荷量q8105c的小球，小球的直徑比管的內(nèi)徑略小在管口所在水平面mn的下方存在著垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度b115t的勻強(qiáng)磁場，mn面的上方還存在著豎直向上、場強(qiáng)e25v/m的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度b25t的勻強(qiáng)磁場現(xiàn)讓小車始終保持v2m/s的速度勻速向右運(yùn)動，以帶電小球剛經(jīng)過場的邊界pq為計(jì)時的起點(diǎn)，測得小球?qū)軅?cè)壁的彈力fn隨高度h變化的關(guān)系如圖乙所示g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，求：(1)小球剛進(jìn)入磁場b1時的加速度大小a；(2)絕緣管的長度l；(3)小球離開管后再次經(jīng)過水平面mn時距管口的距離x. 18. 有兩個相同的全長電阻為9 的均勻光滑圓環(huán)，固定于一個絕緣的水平臺面上，兩環(huán)分別在兩個互相平行的、相距為20 cm的豎直面內(nèi)，兩環(huán)的連心線恰好與環(huán)面垂直，兩環(huán)面間有方向豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.87 t的勻強(qiáng)磁場，兩球的最高點(diǎn)a和c間接有一內(nèi)阻為0.5 的電源，連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)今有一根質(zhì)量為10 g，電阻為1.5 的棒置于兩環(huán)內(nèi)側(cè)且可順環(huán)滑動，而棒恰好靜止于如圖13所示的水平位置，它與圓弧的兩接觸點(diǎn)p、q和圓弧最低點(diǎn)間所夾的弧對應(yīng)的圓心角均為60，取重力加速度g10 m/s2.試求此19如圖15所示，一質(zhì)量為m、電量為q的帶電小球以與水平方向成某一角度的初速度v0射入水平方向的勻強(qiáng)電場中，小球恰能在電場中做直線運(yùn)動若電場的場強(qiáng)大小不變，方向改為反向，同時加一垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，小球仍以原來的初速度重新射入，小球恰好又能做直線運(yùn)動，求電場強(qiáng)度的大