磁場(chǎng)-經(jīng)典高考物理試題分析1

1、專題9磁場(chǎng)（2012上海）32（13分）載流長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為BkI/r， 式中常量k0，I為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離。在水平長(zhǎng)直導(dǎo)線MN正下方，矩形線圈abcd通以逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏?，被兩根輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如圖所示。開始時(shí)MN內(nèi)不通電流，此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為T0。當(dāng)MN通以強(qiáng)度為I1的電流時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為T1，當(dāng)MN內(nèi)電流強(qiáng)度變?yōu)镮2時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均大于T0。（1）分別指出強(qiáng)度為I1、I2的電流的方向；（2）求MN分別通以強(qiáng)度為I1、I2的電流時(shí)，線框受到的安培力F1與F2大小之比；（3）當(dāng)MN內(nèi)的電流強(qiáng)度為I3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂，在此瞬間線圈的加速

2、度大小為a，求I3。 【考點(diǎn)】本題考查電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)相結(jié)合?！窘馕觥浚?）I1方向向左，I2方向向右（2）當(dāng)MN中通以電流I時(shí)，線圈所受安培力大小為FkIiL（），F(xiàn)1:F2I1:I2（3）2T0G，2T1F1G，F(xiàn)3GG/ga，I1:I3F1:F3（T0T1）g /（ag）T0，I3（ag）T0I1/（T0T1）g【答案】（1）I1方向向左，I2方向向右；（2）F1:F2I1:I2；（3）（ag）T0I1/（T0T1）g（2012新課標(biāo)）25（18分）如圖，一半徑為R的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面（紙面）。在柱形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為q 的粒子沿圖中直線在圓

3、上的a點(diǎn)射入柱形區(qū)域，在圓上的b點(diǎn)離開該區(qū)域，離開時(shí)速度方向與直線垂直。圓心O到直線的距離為3/5R。現(xiàn)將磁場(chǎng)換為平行于紙面且垂直于直線的勻強(qiáng)電場(chǎng)，同一粒子以同樣速度沿直線在a點(diǎn)射入柱形區(qū)域，也在b點(diǎn)離開該區(qū)域。若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,不計(jì)重力，求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。25.（18分）解：粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)。設(shè)圓周的半徑為r由牛頓第二定律和洛侖茲力公式得 式中v為粒子在a點(diǎn)的速度過(guò)b點(diǎn)和O點(diǎn)作直線的垂線，分別與直線交于c和d點(diǎn)。由幾何關(guān)系知，線段ac、bc和過(guò)a、b兩點(diǎn)的軌跡圓弧的兩條半徑（未畫出）圍成一正方形。因此 ac=bc=r 設(shè)cd=x，由幾何關(guān)系得 ac=R+x bc= 聯(lián)立式得r=R

4、再考慮粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)設(shè)其加速度大小為a，由牛頓第二定律和帶電粒子在電場(chǎng)中的受力公式得 qE=ma 粒子在電場(chǎng)方向和直線方向所走的距離均為r由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 r=at2 r=vt式中t是粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。聯(lián)立式得 MNabcd（2012 大綱卷）18.如圖，兩根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與直面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、o、b在M、N的連線上，o為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到o點(diǎn)的距離均相等。關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是A.o點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)

5、強(qiáng)度大小相等，方向相反C.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D.a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同18.C 【解題思路】由安培定則可知，兩導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)均豎直向下，合磁感應(yīng)強(qiáng)度一定不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)；由安培定則，兩導(dǎo)線在a、b兩處產(chǎn)生磁場(chǎng)方向均豎直向下，由于對(duì)稱性，電流M在a處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在b處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)電流M在b處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在a處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，所以a、b兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等方向相同，選項(xiàng)B錯(cuò)；根據(jù)安培定則，兩導(dǎo)線在c、d處產(chǎn)生磁場(chǎng)垂直c、d兩點(diǎn)與導(dǎo)線連線方向向下，且產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，由平行四邊形定則可知，c、

6、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，方向相同，選項(xiàng)C正確。a、c兩處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向均豎直向下，選項(xiàng)D錯(cuò)。（2012 廣東）15.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速度率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖2種虛線所示，下列表述正確的是AM帶負(fù)電，N帶正電B.M的速度率小于N的速率C.洛倫磁力對(duì)M、N做正功D.M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間【考點(diǎn)】帶點(diǎn)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【答案】A【解析】由粒子偏轉(zhuǎn)方向可判斷所受洛倫茲力的方向結(jié)合左手定則可推知M帶負(fù)電，N帶正電；由結(jié)合M和N質(zhì)量和電量都相等，可知M的速度率小于N的速率；洛倫茲力不做功；由可知兩粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為半個(gè)周期，相等；正確選項(xiàng)為A

7、。（2012 北京）16. .處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圈周運(yùn)動(dòng)。將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值 （）A 與粒子電荷量成正比 B 與粒子速率成正比 C與粒子質(zhì)量成正比 D與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比16D解析：將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，該粒子在一個(gè)周期只通過(guò)某一個(gè)截面一次，則環(huán)形電流在一個(gè)周期T內(nèi)的電量為q，根據(jù)電流定義式有 粒子在磁場(chǎng)力作用下做勻速圈周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)周期公式有 兩式聯(lián)立有 環(huán)形電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比，與粒子質(zhì)量成反比，與粒子電荷量的平方成正比，而與粒子速率無(wú)關(guān)，答案D。（2012 福建）22.（20分）如圖甲，在圓柱形區(qū)域內(nèi)存在一方向豎直向下、磁感

8、應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在此區(qū)域內(nèi)，沿水平面固定一半徑為r的圓環(huán)形光滑細(xì)玻璃管，環(huán)心0在區(qū)域中心。一質(zhì)量為m、帶電量為q（q>0）的小球，在管內(nèi)沿逆時(shí)針?lè)较颍◤纳舷蛳驴矗┳鰣A周運(yùn)動(dòng)。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中。設(shè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電量保持不變，對(duì)原磁場(chǎng)的影響可忽略。（1）在t=0到t=T0 這段時(shí)間內(nèi)，小球不受細(xì)管側(cè)壁的作用力，求小球的速度大?。唬?）在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大過(guò)程中，將產(chǎn)生渦旋電場(chǎng)，其電場(chǎng)線是在水平面內(nèi)一系列沿逆時(shí)針?lè)较虻耐膱A，同一條電場(chǎng)線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等。試求t=T0 到t=1.5T0 這段時(shí)間內(nèi)：細(xì)管內(nèi)渦旋電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E；電場(chǎng)力對(duì)

9、小球做的功W。【答案】： ；【解析】：（1）小球做圓周運(yùn)動(dòng)向心力由洛倫磁力提供：設(shè)速度為v,有： 解得：（2）在磁場(chǎng)變化過(guò)程中，圓管所在的位置會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，根據(jù)法拉第感應(yīng)定律可知，電勢(shì)差電場(chǎng)處處相同，認(rèn)為是勻強(qiáng)電場(chǎng)則有： 又因?yàn)榈玫綀?chǎng)強(qiáng)（3）、小球在電場(chǎng)力的作用下被加速。加速度的大小為：而電場(chǎng)力為：在T01.5T0時(shí)間內(nèi)，小球一直加速，最終速度為電場(chǎng)力做的功為：得到電場(chǎng)力做功：【考點(diǎn)定位】：帶電粒子在電、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，較難。2012年高考物理試題分類匯編：磁場(chǎng)1（2012天津卷）如圖所示，金屬棒MN兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方

10、向夾角均為，如果僅改變下列某一個(gè)條件，角的相應(yīng)變化情況是（ ）A棒中的電流變大，角變大B兩懸線等長(zhǎng)變短，角變小C金屬棒質(zhì)量變大，角變大D磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小解析：水平的直線電流在豎直磁場(chǎng)中受到水平的安培力而偏轉(zhuǎn)，與豎直方向形成夾角，此時(shí)它受拉力、重力和安培力而達(dá)到平衡，根據(jù)平衡條件有，所以棒子中的電流增大角度變大；兩懸線變短，不影響平衡狀態(tài)，角度不變；金屬質(zhì)量變大角度變??；磁感應(yīng)強(qiáng)度變大角度變大。答案A。2(2012全國(guó)理綜)質(zhì)量分別為m1和m2、電荷量分別為q1和q2的兩粒子在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知兩粒子的動(dòng)量大小相等。下列說(shuō)法正確的是A.若q1=q2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一

11、定相等B.若m1=m2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定相等C. 若q1q2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定不相等D. 若m1m2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定不相等【解析】根據(jù)半徑公式及周期公式知AC正確。【答案】AC3(2012全國(guó)理綜).如圖，兩根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、o、b在M、N的連線上，o為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到o點(diǎn)的距離均相等。關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是A.o點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D.a

12、、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同【解析】A錯(cuò)誤，兩磁場(chǎng)方向都向下，不能 ；a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，B錯(cuò)誤；c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，C正確；c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，都向下，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾4（2012海南卷）.空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖中的正方形為其邊界。一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場(chǎng)的方向從O點(diǎn)入射。這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的是A.入射速度不同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同B. 入射速度相同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同C.在磁場(chǎng)中運(yùn)

13、動(dòng)時(shí)間相同的粒子，其運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同D.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的粒子，其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大答案：BD解析：在磁場(chǎng)中半徑 運(yùn)動(dòng)時(shí)間：（為轉(zhuǎn)過(guò)圓心角），故BD正確，當(dāng)粒子從O點(diǎn)所在的邊上射出的粒子時(shí)：軌跡可以不同，但圓心角相同為1800，因而AC錯(cuò)5（2012廣東卷）.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速度率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖2種虛線所示，下列表述正確的是AM帶負(fù)電，N帶正電B.M的速度率小于N的速率C.洛倫磁力對(duì)M、N做正功D.M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間答案：A6（2012北京高考卷）處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)將該粒子的運(yùn)

14、動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值 A與粒子電荷量成正比 B與粒子速率成正比 C與粒子質(zhì)量成正比 D與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比答案：D××××××××××××××××××××××××××ABOC7（2012安徽卷）. 如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度從點(diǎn)沿 直徑方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間從點(diǎn)射出磁場(chǎng)，與成60°

15、角?，F(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?3，仍從點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?( )A. B.2 C. D.3 ××××××××××××××××××××××××××ABOCOOD19B；解析：根據(jù)作圖法找出速度為v時(shí)的粒子軌跡圓圓心O，由幾何關(guān)系可求出磁場(chǎng)中的軌跡弧所對(duì)圓心角A OC=60°，軌跡圓半徑，當(dāng)粒子

16、速度變?yōu)関/3時(shí)，其軌跡圓半徑，磁場(chǎng)中的軌跡弧所對(duì)圓心角A OD=120°，由知，故選B。8（2012山東卷）.(18分)如圖甲所示，相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻 強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長(zhǎng)為L(zhǎng)的平行金屬極板MN和PQ，兩極板中心各有一小孔、，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，正反向電壓的大小均為，周期為。在時(shí)刻將一個(gè)質(zhì)量為、電量為（）的粒子由靜止釋放，粒子在電場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，在時(shí)刻通過(guò)垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)。（不計(jì)粒子重力，不考慮極板外的電場(chǎng)）（1）求粒子到達(dá)時(shí)德 速度大小和極板距離。（2）為使粒子不與極板相撞，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 應(yīng)滿足的條件

17、。（3）若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在時(shí)刻再次到達(dá)，且速度恰好為零，求該過(guò)程中粒子在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和磁感強(qiáng)度的大小答案：（1）粒子由至的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得 由式得 設(shè)粒子的加速度大小為，由牛頓第二定律得 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立式得 (2)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，由牛頓第二定律得 要使粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)不與極板相撞，須滿足 聯(lián)立式得 （3）設(shè)粒子在兩邊界之間無(wú)場(chǎng)區(qū)向左勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程用時(shí)為，有 聯(lián)立式得 若粒子再次達(dá)到時(shí)速度恰好為零，粒子回到極板間應(yīng)做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立式得 設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 聯(lián)立式得

18、設(shè)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，由式結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 由題意得 聯(lián)立式得 9.（2012四川卷）（20分）如圖所示，水平虛線X下方區(qū)域分布著方向水平、垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，整個(gè)空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫出）。質(zhì)量為m，電荷量為+q的小球P靜止于虛線X上方A點(diǎn)，在某一瞬間受到方向豎直向下、大小為I的沖量作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)。在A點(diǎn)右下方的磁場(chǎng)中有定點(diǎn)O，長(zhǎng)為l的絕緣輕繩一端固定于O點(diǎn)，另一端連接不帶電的質(zhì)量同為m的小球Q，自然下垂。保持輕繩伸直，向右拉起Q，直到繩與豎直方向有一小于50的夾角，在P開始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)自由釋放Q，Q到達(dá)O點(diǎn)正下方W點(diǎn)時(shí)速率為v0。P、Q兩小

19、球在W點(diǎn)發(fā)生正碰，碰后電場(chǎng)、磁場(chǎng)消失，兩小球粘在一起運(yùn)動(dòng)。P、Q兩小球均視為質(zhì)點(diǎn)，P小球的電荷量保持不變，繩不可伸長(zhǎng)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。 (1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小和P進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率v； (2)若繩能承受的最大拉力為F，要使繩不斷，F(xiàn)至少為多大？ (3)求A點(diǎn)距虛線X的距離s。答案：解：(1)設(shè)小球P所受電場(chǎng)力為F1，則F1=qE在整個(gè)空間重力和電場(chǎng)力平衡，有Fl=mg聯(lián)立相關(guān)方程得E=mg/q設(shè)小球P受到?jīng)_量后獲得速度為v，由動(dòng)量定理得I=mv得v=I/m說(shuō)明：式各1分。(2)設(shè)P、Q同向相碰后在W點(diǎn)的最大速度為vm，由動(dòng)量守恒定律得mv+mv0=(m+m)vm此刻輕繩的張力

20、也為最大，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得F-(m+m)g=vm2聯(lián)立相關(guān)方程，得F=()2+2mg說(shuō)明：式各2分，式1分。(3)設(shè)P在肖上方做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為h，則tP1= 設(shè)P在X下方做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tP2，則 tP2= 設(shè)小球Q從開始運(yùn)動(dòng)到與P球反向相碰的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tQ，由單擺周期性，有 11由題意，有 tQ=tP1+ tP2 12 聯(lián)立相關(guān)方程，得 n為大于的整數(shù)13設(shè)小球Q從開始運(yùn)動(dòng)到與P球同向相碰的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tQ´,由單擺周期性，有 14（2012 江蘇）9如圖所示，MN是磁感應(yīng)強(qiáng)度B勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，一質(zhì)量為m、電荷量為q粒子在紙面內(nèi)從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)，若粒子速度為v0，最遠(yuǎn)可落在

21、邊界上的A點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的有A若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè)，其速度一定小于v0B若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè)，其速度一定大于v0C若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能小于D若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能大于9. 【解析】當(dāng)粒子以速度垂直于MN進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，最遠(yuǎn)，落在A點(diǎn)，若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè)，速度不一定小于，可能方向不垂直，落在A點(diǎn)的右側(cè)，速度一定大于，所以A錯(cuò)誤，B正確；若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè)處，則垂直MN進(jìn)入時(shí)，軌跡直徑為，即，已知,解得，不垂直MN進(jìn)時(shí)，所以C正確，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽C（2012 江蘇）15（16分）如圖所示，待測(cè)區(qū)域中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)，根據(jù)帶電粒子射入時(shí)的

22、受力情況可推測(cè)其電場(chǎng)和磁場(chǎng)，圖中裝置由加速器和平移器組成，平移器由兩對(duì)水平放置、相距為l的相同平行金屬板構(gòu)成，極板長(zhǎng)度為l，問(wèn)距為d，兩極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等，電場(chǎng)方向相反，質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子經(jīng)加速電壓U0加速后，水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為U1的平移器，最終從A點(diǎn)水平射入待測(cè)區(qū)域，不考慮粒子受到的重力。（1）求粒子射出平移器時(shí)的速度大小v1；（2）當(dāng)加速電壓變?yōu)?U0時(shí)，欲使粒子仍從A點(diǎn)射入待測(cè)區(qū)域，求此時(shí)的偏轉(zhuǎn)電壓U；（3）已知粒子以不同速度水平向右射入待測(cè)區(qū)域，剛進(jìn)入時(shí)的受力大小均為F，現(xiàn)取水平向右為x軸正方向，建立如圖所示的直角坐標(biāo)系oxyz，保持加速電壓U0不變，移動(dòng)裝置使粒子沿不同

23、的坐標(biāo)軸方向射入待測(cè)區(qū)域，粒子剛射入時(shí)的受力大小如下表所示，請(qǐng)推測(cè)該區(qū)域中電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及可能的方向射入方向y-yz-z受力大小15. 【答案】（1）設(shè)粒子射出加速器的速度為， 動(dòng)能定理 由題意得，即（2）在第一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，設(shè)粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：加速度的大小 ，在離開時(shí)，豎直分速度 豎直位移 水平位移 粒子在兩偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)歷時(shí)間也為豎直位移由題意知，粒子豎直總位移，解得 則當(dāng)加速電壓為時(shí)，（3）由沿軸方向射入時(shí)的受力情況可知：B平行于軸，且 由沿軸方向射入時(shí)的受力情況可知：與平面平行。,則 且解得 設(shè)電場(chǎng)方向與軸方向夾角為,若B沿軸方向，由沿軸方向射入時(shí)的受力情況得

24、解得，或即E與平面平行且與軸方向的夾角為300或1500，同理若B沿軸方向，E與平面平行且與軸方向的夾角為-300或-1500。（2012 山東）23.(18分)如圖甲所示，相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻 強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長(zhǎng)為L(zhǎng)的平行金屬極板MN和PQ，兩極板中心各有一小孔、，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，正反向電壓的大小均為，周期為。在時(shí)刻將一個(gè)質(zhì)量為、電量為（）的粒子由靜止釋放，粒子在電場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，在時(shí)刻通過(guò)垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)。（不計(jì)粒子重力，不考慮極板外的電場(chǎng)）（1）求粒子到達(dá)時(shí)德 速度大小和極板距離。（2）為使粒子不與極板相撞，求

25、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)滿足的條件。（3）若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在時(shí)刻再次到達(dá)，且速度恰好為零，求該過(guò)程中粒子在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和磁感強(qiáng)度的大小【考點(diǎn)】帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【答案】（1） （2） （3）【解析】（1）粒子由至的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得 由式得 設(shè)粒子的加速度大小為，由牛頓第二定律得 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立式得 (2)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，由牛頓第二定律得 要使粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)不與極板相撞，須滿足 聯(lián)立式得 （3）設(shè)粒子在兩邊界之間無(wú)場(chǎng)區(qū)向左勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程用時(shí)為，有 聯(lián)立式得 若粒子再次達(dá)到時(shí)速度恰好為零，粒子回到極板間應(yīng)做勻減速運(yùn)

26、動(dòng)，設(shè)勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立式得 設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 聯(lián)立式得 設(shè)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，由式結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 由題意得 聯(lián)立式得 (2012四川）25.如圖所示，水平虛線X下方區(qū)域分布著方向水平、垂直紙面向里、磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，整個(gè)空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫出）。質(zhì)量為m，電量為+q的小球P靜止于虛線X上方A點(diǎn)，在某一瞬間受到方向豎直向下、大小為I的沖量作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)。在A點(diǎn)右下方的磁場(chǎng)中有定點(diǎn)O，長(zhǎng)為l的絕緣輕繩一端固定于O點(diǎn)，另一端連接不帶電的質(zhì)量同為m的小球Q，自然下垂。保持輕繩伸直，向右拉起Q，直到繩與豎直方向有一小于5

27、76;的夾角，在P開始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)自由釋放Q，Q到達(dá)O點(diǎn)正下方W點(diǎn)時(shí)速度為v0。PQ兩小球在W點(diǎn)發(fā)生正碰，碰后電場(chǎng)、磁場(chǎng)消失，兩小球粘在一起運(yùn)動(dòng)。PQ兩小球均視為質(zhì)點(diǎn)，P小球的電荷量保持不變，繩不可伸長(zhǎng)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。求勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大小和P進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率v；若繩能承受的最大拉力為F，要使繩不斷，F(xiàn)至少為多大？求A點(diǎn)距虛線X的距離s。解析：情景分析：豎直平面、整個(gè)空間有電場(chǎng)、虛線X下方有勻強(qiáng)電場(chǎng)、小球在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)、單擺等 過(guò)程分析：小球P勻速直線運(yùn)動(dòng)；小球P在復(fù)合場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；單擺Q的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；P與Q在W點(diǎn)發(fā)生完全非彈性碰撞；碰后粘合體在重力場(chǎng)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 模型分析：

28、勻速直線運(yùn)動(dòng)、帶電體在復(fù)合場(chǎng)中勻速圓周運(yùn)動(dòng)、單擺、完全非彈性碰撞、豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)與牛頓定律等。 關(guān)鍵點(diǎn)：抓住小球P和小球Q從開始到碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間相等；單擺的運(yùn)動(dòng)具有周期性！25解：(1)設(shè)小球P所受電場(chǎng)力為F1，則F1=qE在整個(gè)空間重力和電場(chǎng)力平衡，有Fl=mg聯(lián)立相關(guān)方程得E=mg/q設(shè)小球P受到?jīng)_量后獲得速度為v，由動(dòng)量定理得I=mv得v=I/m說(shuō)明：式各1分。(2)設(shè)P、Q同向相碰后在W點(diǎn)的最大速度為vm，由動(dòng)量守恒定律得mv+mv0=(m+m)vm此刻輕繩的張力也為最大，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得F-(m+m)g=vm2聯(lián)立相關(guān)方程，得F=()2+2mg說(shuō)明：式各2分，式1分。(3)設(shè)P在

29、肖上方做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為h，則tP1= 設(shè)P在X下方做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tP2，則 tP2= 設(shè)小球Q從開始運(yùn)動(dòng)到與P球反向相碰的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tQ，由單擺周期性，有 11由題意，有 tQ=tP1+ tP2 12 聯(lián)立相關(guān)方程，得 n為大于的整數(shù)13設(shè)小球Q從開始運(yùn)動(dòng)到與P球同向相碰的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tQ´,由單擺周期性，有 14 同理可得 n為大于的整數(shù)15 說(shuō)明：11 12 14式各1分，1315式各2分。(2012 天津）2.如圖所示，金屬棒MN兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由M向N的電流平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為。如里僅改變下列某一個(gè)條件，的

30、相應(yīng)變化情況是A棒中的電流變大，角變大B兩懸線等長(zhǎng)變短，角變小C金屬棒質(zhì)量變大，角變大D磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小2【考點(diǎn)】考查磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，考查物體的平衡?！窘馕觥繉?duì)導(dǎo)棒受力分析，受到的安培力為F=BIL，則，則當(dāng)棒中的電流變大時(shí)，角變大，A項(xiàng)正確；從表達(dá)式可以看出，與懸線長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬棒質(zhì)量m變大，角變小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大，角變大，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼【方法點(diǎn)撥】此類選擇題屬于分析類選擇題，當(dāng)要分析某個(gè)物理量與影響它的因素關(guān)系的時(shí)候，通常先建立求解要被分析的某個(gè)物理量的表達(dá)式，通過(guò)表達(dá)式來(lái)定量分析相關(guān)因素對(duì)該物理量的影響。(2012 天津）12對(duì)鈾235的進(jìn)一步研究在核

31、能的開發(fā)和利用中具有重要意義。如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的鈾235離子，從容器A下方的小孔S1不斷飄入加速電場(chǎng)，其初速度可視為零，然后經(jīng)過(guò)小孔S2垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。離子進(jìn)行半個(gè)圓周后離開磁場(chǎng)并被收集，離開磁場(chǎng)時(shí)離子束的等效電流為I。不考慮離子重力及離子間的相互作用。求加速電場(chǎng)的電壓U：求出離子被收集的過(guò)程中任意時(shí)間t內(nèi)收集到離子的質(zhì)量M；實(shí)際上加速電壓的大小會(huì)在U 范圍內(nèi)微小變化。若容器A中有電荷量相同的鈾235和鈾238兩種離子，如前述情況它們經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生分離，為使這兩種離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊，應(yīng)小于多少？（

32、結(jié)果用百分?jǐn)?shù)表示，保留兩位有效數(shù)字）12.(20分)解析：（1）鈾粒子在電場(chǎng)中加速到速度v，根據(jù)動(dòng)能定理有 進(jìn)入磁場(chǎng)后在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有 由以上兩式化簡(jiǎn)得 （2）在時(shí)間t內(nèi)收集到的粒子個(gè)數(shù)為N，粒子總電荷量為Q，則 由式解得 （3）兩種粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊，即不要重合，由可得半徑為 由此可知質(zhì)量小的鈾235在電壓最大時(shí)的半徑存在最大值 質(zhì)量大的鈾238質(zhì)量在電壓最小時(shí)的半徑存在最小值所以兩種粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊的條件為 化簡(jiǎn)得 （2012 浙江）24 、（20分）如圖所示，二塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上。兩板之間的右側(cè)區(qū)

33、域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴。調(diào)節(jié)電源電壓至U，墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點(diǎn)。（1）判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值；（3）現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間位置。為了使墨滴仍能到達(dá)下板M點(diǎn)應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至B'，則B'的大小為多少？24【答案】，【考點(diǎn)】帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)【解析】 墨滴在電場(chǎng)區(qū)域做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有 得，由于電場(chǎng)方向向下，電荷所受電場(chǎng)力向上，可知：墨滴帶

34、負(fù)電荷。進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，重力與電場(chǎng)力平衡，磁場(chǎng)力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，考慮墨滴進(jìn)入磁場(chǎng)和擋板的幾何關(guān)系，可知墨滴在該區(qū)域恰完成四分之一圓周運(yùn)動(dòng)，則半徑R=d,由此可得:(3)根據(jù)題設(shè)，墨滴運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)半徑為,有由圖示可得：得：，聯(lián)立求得：(2012重慶）24（18分）有人設(shè)計(jì)了一種帶電顆粒的速率分選裝置，其原理如題24圖所示。兩帶電金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向豎直向上，其中PQNM矩形區(qū)域內(nèi)還有方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一束比荷（電荷量與質(zhì)量之比）均為1/k的帶正電顆粒，以不同的速率沿著磁場(chǎng)區(qū)域的中心線O進(jìn)入兩金屬板之間，其中速率為v0的顆粒剛好從Q點(diǎn)處離開磁場(chǎng)，然后做勻

35、速直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)收集板。重力加速度為g，PQ=3d，NQ=2d，收集板與NQ的距離為，不計(jì)顆粒間相互作用，求電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小速率為v0（1）的顆粒打在收集板上的位置到O點(diǎn)的距離。24（18分）設(shè)帶電顆粒的電量為q，質(zhì)量為m 有將q/m=1/k代入得如答24圖1，有得 如答24圖2有 得（2012海南）2.如圖，在兩水平極板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過(guò)兩極板，若不計(jì)重力，下列四個(gè)物理量中哪一個(gè)改變時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)改變？（ ）A.粒子速度的大小 B.粒子所帶的電荷量C.電場(chǎng)強(qiáng)度 D.磁感應(yīng)強(qiáng)度【考點(diǎn)】帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【答案】B【解析】粒子能水平通過(guò)電容器則,則改變電荷量不會(huì)打破平衡使粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生改變。（2012海南）10.圖中裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用，電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿，當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A.