高三物理磁场预测试题5

高考物理二轮复习磁场专题训练1一、选择题1．上海市七校2011届高三下学期联考如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与两相同的定值电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab质量为m，棒的电阻R=0.5R1，棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，定值电阻R2消耗的电功率为P，此时下列正确的是（AC）A．此装置因摩擦而产生的热功率为μmgvcosθB．此装置消耗的机械功率为μmgvcosθC．导体棒受到的安培力的大小为vP4D．导体棒受到的安培力的大小为vP82．福建省泉州市四校2011届高三上学期期末联考如图，质量为m、电量为e的电子的初速为零，经电压为U的加速电场加速后进入磁感强度为B的偏转磁场（磁场方面垂直纸面），其运动轨迹如图所示。以下说法中正确的是(D)A．加速电场的场强方向向上B．偏转磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里C．电子在电场中运动和在磁场中运动时，加速度都不变，都是匀变速运动D．电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小为eUmmeBf23．江苏省淮阴中学2011届高三学情调研如图所示，正方形区域abcdabcdv0mnB中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（C）A．在b、n之间某点B．在n、a之间某点C．就从a点射出D．在a、m之间某点4．河南省南召二高2011届高三上学期期末模拟如图,两根平行放置的长直导线a和b通有大小分别为I和2I、方向相同的电流,a受到的磁场力大小为F,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a受到的磁场力为零,则此时b受到的磁场力大小为（C）A.FB.2FC.3FD.4F5．江苏省泰州市三所重点高中2011届高三期末如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（B）A．a粒子动能最大B．c粒子速率最大C．b粒子在磁场中运动时间最长D．它们做圆周运动的周期TaTbTc6．江苏省黄桥中学2011届高三物理校本练习如图甲所示，在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场，电场的方向水平向右（图甲中由B到C），场强大小随时间变化情况如图乙所示；磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图丙所示。在t=1s时，从A点沿AB方向（垂直于BC）以初速度v0射出第一个粒子，并在此之后，每隔2s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出，并恰好均能击中C点，若AB＝BC=L，且粒子由A运动到C的运动时间小于1s。不计空气阻力，对于各粒子由A运动到C的过程中，以下说法正确的是(CD)A．电场强度E0和磁感应强度B0的大小之比为3v0：1B．第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为1：3C．第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为π：2D．第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为1：57．河南省南召二高2011届高三上学期期末模拟如图所示，质量是m=10g的铜导线ab放在光滑的宽度为0.5m的金属滑轨上，滑轨平面与水平面倾角为30°，ab静止时通过电流为10A，要使ab静止，磁感强度至少等于_________，方向为_________。（取g=10m/s2）t/s丙B0B02468t/s乙E0E02468甲CABv0答案：0.01T垂直轨道平面向上8.上海市七校2011届高三下学期联考如图所示在水平金属导轨上有一电阻R=0.1，金属杆ab与导轨组成一闭合矩形电路，两条导轨间距L1=40cm，矩形导轨长L2=50cm，导轨区域处于与水平面成300角的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律是B=(2+0.2t)T，若t=10s时ab仍静止，导轨与ab的的电阻不计，则这时流经ab的电流I=__________A，杆ab所受摩擦力为N。答案:2，1.69.江苏省黄桥中学2011届高三物理校本练习1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，加速电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。（1）求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；（2）求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t；（3）实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，试讨论粒子能获得的最大动能E㎞。L1RB300baL2解析：(1)设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1,速度为v1qu=12mv12qv1B=m211vr解得112mUrBq同理，粒子第2次经过狭缝后的半径214mUrBq则21:2:1rr（2）设粒子到出口处被加速了n圈221222nqUmvvqvBmRmTqBtnT解得22BRtU（3）加速电场的频率应等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，即2qBfm当磁场感应强度为Bm时，加速电场的频率应为2mBmqBfm粒子的动能212KEmv当Bmf≤mf时，粒子的最大动能由Bm决定2mmmvqvBmR解得2222mkmqBREm当Bmf≥mf时，粒子的最大动能由fm决定2mmvfR解得2222kmmEmfR10.广东省廉江三中2011届高三湛江一模预测题如下图所示，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。求电场强度E和磁感强度B的大小．解：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依题意可知：r=d……③联立①②③可解得：qdqUmB2……④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……⑤221tmqEd……⑥联立①⑤⑥可解得：dUE4⑦（评分说明：①②③⑤⑥每项2分，④⑦每项4分）11.江苏省黄桥中学2011届高三物理校本练习如图所示，真空有一个半径r=0.5m的圆形磁场,与坐标原点相切,磁场的磁感应强度大小B=2×10-３T,方向垂直于纸面向里,在x=r处的虚线右侧有一个方向竖直向上的宽度为L1=0.5m的匀强电场区域，电场强度E=1.5×10３N/C.在x=2m处有一垂直x方向的足够长的荧光屏，从O点处向不同方向发射出速率相同的荷质比mq=1×109C/kg带正电的粒子，粒子的运动yUqACPoxEB轨迹在纸面内，一个速度方向沿y轴正方向射入磁场的粒子，恰能从磁场与电场的相切处进入电场。不计重力及阻力的作用。求：（1）粒子进入电场时的速度和粒子在磁场中的运动的时间？（2）速度方向与y轴正方向成30°（如图中所示）射入磁场的粒子，最后打到荧光屏上，该发光点的位置坐标。解析：（1）由题意可知：粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径R=r=0.5m，有Bqv=Rmv2，可得粒子进入电场时的速度v=smmqBR/1015.0102101639在磁场中运动的时间t1=sBqmT7391085.710210114.32124141（2）粒子在磁场中转过120°角后从P点垂直电场线进入电场，如图所示，在电场中的加速度大小a=21293/105.1101105.1smmEq粒子穿出电场时vy=at2=smvLa/1075.01015.0105.166121）tanα=75.01011075.066xyvv在磁场中y1=1.5r=1.5×0.5=0.75m在电场中侧移y2=mat1875.0)1015.0(105.12121261222飞出电场后粒子做匀速直线运动y3=L2tanα=(2-0.5-0.5)×0.75=0.75m故y=y1+y2+y3=0.75m+0.1875m+0.75m=1.6875m则该发光点的坐标(2，1.6875)12．江苏省田家炳实验中学2011届高三上学期期末模拟如图所示，水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量m=0.2g、电荷量q=8×10-5C的小球，小球的直径比管的内径略小．在管口所在水平面MN的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B1=15T的匀强磁场，MN面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V/m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B2=5T的匀强磁场．现让小车始终保持v=2m/s的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的关系如图所示．g取10m/s2，不计空气阻力．求：（1）小球刚进入磁场B1时的加速度大小a；（2）绝缘管的长度L；（3）小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离△x．（3）小球离开管口进入复合场，其中qE＝2×10－3N，mg＝2×10－3N．故电场力与重力平衡，小球在复合场中做匀速圆周运动，合速度v与MN成45°角，轨道半径为R，m22qBvmRhOFN/×10-3NL2.4vMNB1EPQB2小球离开管口开始计时，到再次经过MN所通过的水平距离122mxR对应时间s42412qBmTt小车运动距离为x2，2m2xvt13．湖南省长沙市一中·雅礼中学2011届高三三月联考如图（a）所示，在以直角坐标系xOy的坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直xOy所在平面的匀强磁场。一带电粒子由磁场边界与x轴的交点A处，以速度v0沿x轴负方向射入磁场，粒子恰好能从磁场边界与y轴的交点C处，沿y轴正方向飞出磁场，不计带电粒子所受重力。（1）求粒子的荷质比qm。（2）若磁场的方向和所在空间的范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，粒子飞出磁场时速度的方向相对于入射方向改变了θ角，如图（b）所示，求磁感应强度B′的大小。解析：（1）由几何关系可知，粒子的运动轨迹如图，其半径R=r，MNQvB1EPB2mgqEv′qBv′y××Cv0Aθv0图（b）xOB′×××××××××××××××××××××××××xOBACv0O′×××××××××v0图（a）ACv0xyOB××××××××××××××××××××v0洛伦兹力等于向心力，即200vqvBmR（3分）得0vqmBr（1分）（2）粒子的运动轨迹如图，设其半径为R′，洛伦兹力提供向心力，即200''mvqvBR（2分）又因为tan2'rR（2分）解得'tan2BB（1分）14．福建省泉州市四校2011届高三上学期期末联考如图为某一装置的俯视图，PQ、MN为竖直放置的很长的平行金属薄板，两板间有匀强磁场，它的磁感应强度大小为B，方向竖直向下。金属棒AB搁置在两板上缘，与两板垂直且接触良好，当AB棒在两板上运动时，有一个质量为m、带电量为+q、重力不计的粒子，从两板中间（到两板距离相等）以初速度v0平行MN板射入，并恰好做匀速直线运动。问：(1)金属棒AB的速度大小与方向如何？(2)若金属棒运动突然停止（电场立即消失），带电粒子在磁场中运动一段时间，然后撞在MN上，且撞击MN时速度方向与MN板平面的夹×θ/2v0θO″v0AxyOB′×××××××××××××××××××角为450。则PQ与MN板间的距离大小可能是多少？从金属棒AB停止运动到粒子撞击MN板