广东省高考模拟理综物理分类汇编――磁场大题.doc.tmp.new

2013年广东省高考理综模拟题物理部分分类汇编——磁场非选择题1．（2013届惠州市高三第三次调研35）(18分)如图所示，一个板长为L，板间距离也是L的平行板电容器上极板带正电，下极板带负电，在极板右边的空间里存在着垂直于纸面向里的匀强磁场。有一质量为m，重力不计，带电量为-q的粒子从极板正中以初速度为v0水平射入，恰能从上极板边缘飞出又能从下极板边缘飞入，求：(1)两极板间匀强电场的电场强度E的大小和方向；(2)-q粒子飞出极板时的速度v的大小与方向；(3)磁感应强度B的大小解：(1)由于上板带正电，下板带负电，故板间电场强度方向竖直向下-q粒子在水平方向上匀速运动，在竖直方向上匀加速运动tL02212atL其中mEqa解得，qLmE20(2)设粒子飞出板时水平速度为vx，竖直速度为vy，水平偏转角为θvx=v0，0LmEqatvy，xyvtan，22yx可得θ=450，02(3)由几何关系易知LR22洛伦兹力提供向心力RmBq2得qLmB02Lm-qv0BvL2．（2013届广东省六校高三第一次联考）16．(9分)如图所示，长度均为L的两平行金属板相距为d，O、O’为两金属板中心处正对的两个小孔，两平行金属板接有电恒为U的电源，紧靠右金属板右侧的边长为L的正方形MQPN的左下半空间有匀强磁场，MN与右金属板重合．一质量为m，带电量为负q(q0)的带电粒子(重力不计)从O点以可忽略的初速度进入金属板间的电场，经加速后再进入磁场区，恰好垂直MP而离开磁场区．试求：(1)磁感应强度B的大小；(2)带电粒子从O点进入电场到最后从MP离开磁场的时间t．解：(1)带电粒子在加速度电场中运动时，有qU=21mv2带电粒子在磁场中偏转运动时，有qvB=mRv2由几何图形可知，R=2L解以上三式可得：qmULB22(2)带电粒子运动时间为：t=2vd＋vR41=qUmLd2)82(3．（2013届广东省六校高三第三次联考35）（18分）如图所示，M、N间有一电压可从零到某一最大值Um间调节．静止的带电粒子带电量大小为q，质量为m（不计重力），从M经电场加速后，垂直N板从小孔O进入右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里．CD为磁场边界上的荧光板，它与N板的夹角为θ=60°，孔O到板的下端C的距离为h，当M、N之间电压取最大值时，粒子刚好垂直打在CD板上并发出荧光。求：（1）MN间电压的最大值Um（2）粒子在磁场中运动的最长时间t（3）CD板上能发光区域的长度x解：（1）当粒子垂直打在板上时，由几何知识，圆周运动的圆心为C，半径hR(2分）由洛伦兹力充当向心力：RvmBqvmm2（2分）在电场中加速，由动能定理221mmmvqU（2分）化简解得两板间最大电压mqhBUm222（2分）（2）当粒子垂直打在N板上时，粒子在磁场中运动时间最长，BqmTt21（4分）（3）当粒子在磁场中做圆周运动，轨迹刚好与CD相切时，设半径为r，切点到C距离为d,由几何知识得：rhr60sin解得hr)332(（2分）hrd)32(60tan（2分）CD上能发光区域的长度hdhx)13(（2分）CDNMUvθB第35题图hO4．（2013届广东省广州市天河区一模拟理综物理36）（18分）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=2d，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vo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v0的取值范围是多少？（3）若棒ab的速度'0qBdvm，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02dUBv（1分）对于粒子，由动能定理2102qUmv（2分）得粒子射出电容器的速度为mqBdvv0（1分）（2）要使粒子不从外边界飞出，则粒子最大半径时的轨迹与外圆相切，由几何关系有：222)2(drrd（3分）得dr43洛仑兹力等于向心力，有：rvmqvB2（2分）联立得0916qBdvm（1分）故ab棒的速度范围：0916qBdvm（3）因为00vmqBdv，故如果让粒子在MN间一直加速，则必然会从外圆飞出，所以只能让粒子在MN间只加速至速度为mqBdmqBdvv430，再匀速射出电容器则可。（2分）而22202)2(mdBqmddBvqmdqUa（1分）由mqBdv43＝tmdBqat2222得：32mtqB（1分）对于棒ab：dtvs230（1分）故磁场的宽度应32sd（1分）5．（2013届广东省潮州市高三上学期期末教学质量检测理综物理35）如图所示,在XOY直角坐标系中，OQ与OP分别与X轴正负方向成450，在POQ区域中存在足够大的匀强电场,场强大小为E，其余区域存在匀强磁场，一带电量为+q的质量为m粒子在Y轴上A点(0，-L)以平行于X轴速度v0进入第四象项,在QO边界垂直进入电场，后又从PO边界离开电场，不计粒子的重力。求：(1)匀强磁场的磁感应强度大小?(2)粒子从PO进入磁场的位置坐标?解：(1)设磁感应强度为B则在磁场中运动，根据牛顿第二定律有rmvqvB203分由几何关系可得r=L3分则qLmvBo3分(2)设粒子在电场中运动的加速度大小为α则根据牛顿第二定律有maEq3分由平抛运动规律知22atLr3分qELmvtvS2002分则坐标值为（qELmvqELmv00,）2分6．（2013届广东省华附省实深中广雅四校高三上学期期末联考理综物理）36．（18分）如图(a)所示，有两级光滑的绝缘平台，高一级平台距离绝缘板的中心Ｏ的高度为h，低一级平台高度是高一级平台高度的一半．绝缘板放在水平地面上，板与地面间的动摩擦因数为μ，一轻质弹簧一端连接在绝缘板的中心，另一端固定在墙面上。边界ＧＨ左边存在着正交的匀强电场和变化的磁场，电场强度为Ｅ，磁感应强度变化情况如图(b)所示，磁感应强度大小均为Ｂ．有一质量为m、带负电的小球从高一级平台左边缘以一定初速滑过平台后在t=0时刻垂直于边界ＧＨ进入复合场中，设小球刚进入复合场时磁场方向向外且为正值．小球做圆周运动至Ｏ点处恰好与绝缘板发生弹性碰撞，碰撞后小球立即垂直于边界ＧＨ返回并滑上低一级平台，绝缘板从C开始向右压缩弹簧的最大距离为Ｓ到达D，求：⑴磁场变化的周期T；⑵小球从高一级平台左边缘滑出的初速度v；⑶绝缘板的质量M；⑷绝缘板压缩弹簧具有的弹性势能EP．解析：⑴带电小球垂直于边界ＧＨ进入复合场，运动到Ｏ点恰与绝缘板碰撞，碰后能返回平台，说明小球在复合场中qＥ＝mg--------------------1分洛仑兹力做匀速圆周运动的向心力，且经过半个圆周到达Ｏ点，碰后再经过半个周期回到二级平台．由qvＢ＝mrv2-------------1分Ｔ＝vr2-------------1分得到带电粒子在磁场运动的周期公式Ｔ＝qBm2---------------1分①②消去q，得交变磁场变化的周期Ｔ＝gBE2------------1分⑵由牛顿第二定律有：qvＢ＝mrv2由几何关系有：r＝h/2-----------------------------1分①③④联立，解得：v＝EgBh2------------------------------2分⑶设小球碰撞后的速度大小为V，绝缘板的速度大小为Vm。则题意可知，小球返回的半径r′=2r＝4h，又根据r＝qBmv可得：则V＝2v-----------------------1分小球与绝缘板碰撞过程中，以小球和绝缘板为系统，动量守恒。有：mv＝－mV＋ＭVm------------------------------------2分而小球与绝缘板发生的是弹性碰撞，它们构成的系统机械能守恒，有：有：21mv2＝21mV2＋21ＭVm2--------------------------------2分⑤⑥⑦联立解得：Ｍ＝3m----------------------------------------1分⑷绝缘板从Ｃ点运动至Ｄ点的过程中，根据功能关系有：ＥＰ＋μＭgS＝21ＭVm2------------------------------------2分①③⑤⑥⑦⑨⑩联立解得：ＥＰ＝2232)(3EgBhm－3μmgS．2分7．（2013届广东省阳江一中阳春一中联考理综物理）35．（18分）在xoy直角坐标系中，第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场．初速度为零、带电量为q、质量为m的离子经过电压为U的电场加速后，从x上的A点垂直x轴进入磁场区域，经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域，在电场偏转并击中x轴上的C点．已知OA=OC=d．求：（1）电场强度E；（2）磁感强度B的大小。解：（1）设带电粒子经电压为U的电场加速后获得速度为v，由221mvqU①（3分）带电粒子进入磁场后，洛仑兹力提供向心力，由牛顿第二定律：rmvqBv2②（3分）依题意可知：r=d③（2分）联立①②③可解得：qdqUmB2④（2分）（2）带电粒子在电场中偏转，做类平抛运动，设经时间t从P点到达C点，由vtd⑤（2分）221atd⑥（2分）maqE⑦（2分）联立①⑤⑥可解得：dUE4⑧（2分）yUqACPoxEB8．（2013届广东省广州市高三调研测试物理）36．(18分)如图所示，在光滑绝缘的水平面内，对角线AC将边长为L的正方形分成ABC和ADC两个区域，ABC区域有垂直于水平面的匀强磁场，ADC区域有平行于DC并由C指向D的匀强电场．质量为m、带电量为+q的粒子从A点沿AB方向以v的速度射入磁场区域，从对角线AC的中点O进入电场区域．（1）判断磁场的方向并求出磁感应强度B的大小．（2）讨论电场强度E在不同取值时，带电粒子在电场中运动的时间t．解：（1）根据左手定则，可以判断磁场方向垂直纸面向里。设带电粒子在磁场中运动的半径为r，有：rmvqBv2……①依题意，Lr21……②联立，解得：qLmvB2……③（2）设带电粒子恰好从D点离开电场时对应的电场强度为E0，则有：vtL21……④202212121tmqEatL……⑤得：qLmvE204……⑥讨论：（i）当0EE时，粒子从DC边离开电场，此时粒子在电场中运动的时间为t1vLvLt22/1……⑦（ii）当0EE时，粒子从AD边离开电场，此时粒子在电场中运动的时间为t2，有：2222212121tmqEatL……⑧得：qEmLt2……⑨ABCDOv9．（2013年广东省江门市高三模拟考试理综物理）35．（18分）两极板a、b间存在正交的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场Ⅰ，正离子以速度v0=3.0×107m/s沿极板中线匀速飞出极板，进入磁感应强度也为B的匀强磁场区域Ⅱ，如图所示。已知板长L=10cm，板距d=30cm，板间电压U=1800V，离子比荷为kgCmq/10212，不计重力，求：（1）求电场强度E和磁感应强度B的大小？（2）撤去磁场Ⅰ，求离子穿过电场时偏离入射方向的距离，以及离开电场时速度的大小？（3）撤去磁场Ⅰ后，要使离子不从边界PQ射出，求磁场Ⅱ的宽度至少为多少？（sin370=