2014届高考物理第二轮复习方案新题之磁场1

2014届高考物理第二轮复习方案新题之磁场11、如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场。闭合开关K后导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1;；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2。忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度B的大小为A.kIL(x1+x2)B.kIL(x2-x1)C.2kIL(x2+x1)D.2kIL(x2-x1)答案：D解析：由平衡条件，mgsinα=kx1+BIL，调转图中电源极性使棒中电流反向，由平衡条件，mgsinα+BIL=kx2，联立解得B=2kIL(x2-x1).2、如图所示，有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场，磁感应强度为B，其边界为一边长为L的正三角形，A、B、C为三角形的三个顶点.若一质量为m、电荷量为+q的粒子（不计重力），以速度mqBLv430从AB边上的某点P垂直于AB边竖直向上射入磁场，然后能从BC边上某点Q射出.关于P点入射的范围和从Q点射出的范围，下列判断正确的是A.LPB432B.LPB431C.LQB43D.LQB213、一圆柱形磁铁竖直放置，如图所示，在它的下方有一带正电小球置于光滑绝缘水平面上，小球在水平面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是A．小球所受的合力可能不指向圆心B．小球所受的洛仑兹力指向圆心C．俯视观察，小球的运动方向一定是顺时针D．俯视观察，小球的运动方向一定是逆时针4．如右图所示，在矩形ABCD区域内，对角钱BD以上的区域存在有平行于AD向下的匀强电场，对角线BD以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场（图中未标出），矩形AD边长L，AB边长为2L。一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子（重力不计）以初速度vo从A点沿AB方向进入电场，在对角线BD的中点P处进入磁场，并从DC边上以垂直于DC边的速度离开磁场（图中未画出），求：（1）电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向：（2）磁场的磁感应强度B的大小和方向。[来源:学.科.网Z.X.X.K]解题思路：由类平抛运动规律和速度分解合成知识列方程得到电场强度E的大小和带电粒子经过P点时速度v的大小和方向；由洛伦兹力提供向心力和相关知识解得磁场的磁感应强度B的大小和方向。考查要点：类平抛运动规律、速度分解和合成、洛伦兹力、牛顿第二定律。解析．(18分)（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，设粒子在电场中运动的时间为t，则AB方向：0Lvt（2分）AD方向：21122qELtm（2分）解得：qLmvE20（2分）设粒子在P点沿AD方向的分速度为vy，则有222yqELvm（1分）解之得：0vvy（1分）粒子在P点的速度为：v=220yvv=2v0（2分）设速度与AB方向的夹角为，则：y0tan1vv所以：045（1分）[来源:学|科|网Z|X|X|K]（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由几何关系可知：粒子在磁场中转过的圆心角为45°（1分）rL245sin（1分）得半径：Lr22（1分）由牛顿第二定律有：2vqvBmr（2分）得：qLmvB02（1分）由左手定则可知磁场方向：垂直纸面向外。（1分）5.如图所示，在平面直角坐标系xoy中，以(0，R)为圆心，半径为R的圈形区城内有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度B方向垂直于xOy平面向里，一带正电粒子从O点沿y轴正方向以v0入射进场区．恰好做匀速直线运动．不计重力作用。(1)求电场强度E的大小和方向．(2)若仅仅撤去磁场．带电粒子仍从O点以相同的速度v0射入，经电场区的最右侧的P点射出，求粒子比荷q/m。(3)若仅仅撤去电场．带电粒子仍从O点沿y轴正方向入射．但速度大小为2v0，求粒子在磁场中的运动时间．解析：(1)由qv0B=qE，解得E=v0B。方向沿x轴正方向。（2）带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，R=v0t，R=12at2，qE=ma，联立解得：q/m=2v0/BR。（3）由q·2v0B=m202vr，解得r=02mvqB=R。带电粒子在磁场中运动四分之一周期，运动时间t=022Rv=04Rv。6．如图，空间内存在水平向右的匀强电场，在虚线MN的右侧有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为+q的小颗粒自A点由静止开始运动，刚好沿直线运动至光滑绝缘的水平面C点，与水平面碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零，而水平分速度不变，小颗粒运动至D处刚好离开水平面，然后沿图示曲线DP轨迹运动，AC与水平面夹角α=30°，重力加速度为g，求：⑴匀强电场的场强E；⑵AD之间的水平距离d；⑶已知小颗粒在轨迹DP上某处的最大速度为vm，该处轨迹的曲率半径是距水平面高度的k倍，则该处的高度为多大？．解析：⑴小球受力如图所示qE=mgcotα，解得：E=3mg/q。（2分）⑵设小球在D点速度为vD，在水平方向由牛顿第二定律得：qE=maxABDCPαMN22Dxvda小球在D点离开水平面的条件是：qvDB=mg得：d=22263Bqgm⑶当速度方向与电场力和重力合力方向垂直时，速度最大，（1分）则：RvmmgBqvmm2030sinR=khmgBqvmvhmm22[来源:Zxxk.Com]7．如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上。两板之间的右侧长度为3d的区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。喷墨打印机的喷口可在两极板左侧上下自由移动，并且从喷口连续不断喷出质量均为m、速度水平且大小相等、带等量电荷的墨滴。调节电源电压至U，使墨滴在电场的左侧区域恰能沿水平方向向右做匀速直线运动。（重力加速度为g）（1）判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量；（2）要使墨滴不从两板间射出，求墨滴的入射速率应满足的条件。7．解析：（10分）（1）墨滴在电场左侧区域做匀速直线运动，有Uqmgd①2分得mgdqU②1分ABDCPαMNααvqEmgqEmgfLQNPM37°yzxv0OOa由于电场方向向下，电荷所受电场力向上，可知墨滴带负电荷。1分（2）墨滴进入电场、磁场共存区域后，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力2vqvBmR③1分从上极板边缘射进的墨滴最容易从两板间射出，只要这个墨滴没有射出，其他墨滴就都不会射出。若墨滴刚好由极板左侧射出，则112Rd④1分联立②③④解得212BgdvU1分同理，墨滴刚好从极板右侧射出，有22222(3)()RdRd⑤解得25Rd1分[来源:学科网]联立②③④解得225BgdvU1分要使墨滴不会从两极间射出，速率应该满足2252BgdBgdvUU1分8.如图，板长为L、间距为d的平行金属板水平放置，两板间所加电压大小为U，足够大光屏PQ与板的右端相距为a，且与板垂直。一带正电的粒子以初速度v0沿两板间的中心线射入，射出电场时粒子速度的偏转角为37°。已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计粒子的重力。⑴求粒子的比荷q/m；⑵若在两板右侧MN、光屏PQ间加如图所示的匀强磁场，要使粒子不打在光屏上，求磁场的磁感应强度大小B的取值范围；⑶若在两板右侧MN、光屏PQ间仅加电场强度大小为E0、方向垂直纸面向外的匀强电场。设初速度方向所在的直线与光屏交点为O点，取O点为坐标原点，水平向右为x正方向，垂直纸面向外为z轴的正方向，建立如图所示的坐标系，求粒子打在光屏上的坐标（x，y，z）。⑴设粒子射出电场时速度v的水平分量为xv、竖直分量为yv0vvx(1分）00yqULqULvmdvmdv（1分）0200tan37yvqULvmdv（2分）解得：2034dvqmUL（1分）⑵设磁场的磁感应强度为B时粒子不能打在光屏上由几何知识有sin37RRa（2分）由牛顿第二定律有RmvBqv2（1分）解得磁感应强度大小范围:083ULBadv（2分）⑶粒子从两板间以速度v射出后作匀变速曲线运动，沿x、y轴方向均作匀速直线运动，沿z轴方向作初速度为零的匀加速直线运动。由题意知：坐标0x（1分）坐标()tan372Lya=3(2)8La（2分）时间0vat（1分）坐标2021tmqEz（1分）2038adEUL（1分）NaQPMRRv则粒子打在光屏上的坐标为（0，3(2)8La，2038adEUL）9、如图所示，K是粒子发生器，D1、D2、D3是三块挡板，通过传感器可控制它们定时开启和关闭，D1、D2的间距为L，D2、D3的间距为2L。在以O为原点的直角坐标系Oxy中有一磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，y轴和直线MN是它的左、右边界，且MN平行于y轴。现开启挡板D1、D3，粒子发生器仅在t=0时刻沿x轴正方向发射各种速率的粒子，D2仅在t=nT（n=0，1，2…，T为周期）时刻开启，在t=5T时刻，再关闭挡板D3，使粒子无法进入磁场区域。[来源:学,科,网]已知挡板的厚度不计，粒子质量为m、电荷量为+q（q大于0），不计粒子的重力，不计粒子间的相互作用，整个装置都放在真空中。（1）求能够进入磁场区域的粒子的速度大小；（2）已知从原点O进入磁场中速度最小的粒子经过坐标为（0，2）的P点，应将磁场边界MN在Oxy平面内如何平移，才能使从原点O进入磁场中速度最大的粒子经过坐标为（33，6）的Q点？所以，能够进入磁场区域的粒子的速度为nLvnT（n=1、2、3）3分（2）进入磁场中速度最小的粒子经过坐标为（0cm，2cm）的P点，所以R=1cm。粒子在磁场中匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力2vqvBmR