2013年高考物理真题分类全解专题九磁场.

1、专题九磁场1. 2013 安徽理综，15图中 a、b c、d 为四根与纸面垂直的长 直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上， 导线中通有大小相同的 电流，方向如图所示.一带正电的粒子从正方形中心 0 点沿垂直于 纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是（ ）,/ A .向上B.向下C .向左D .向右2. 2013 上海单科，11如图，通电导线 MN 与单匝矩形线圈 abcd共面，位置靠近 ab 且相互绝缘.当 MN 中电流突然减小时，线圈所 受安培力的合力方向（）MdNcA .向左B.向右C.垂直纸面向外D .垂直纸面向里3. 2013 课标 17空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的 横截

2、面的半径为 R,磁场方向垂直于横截面.一质量为 m、电荷量为 q（q0）的粒子以速率 vo沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向 60不计重力，该磁场的磁感应强度大小为（）3mv0mv0A. 3qR B. qR3mv0C. qR D. qR4. 2013 课标I,18如图，半径为 R 的圆是一圆柱形匀强磁场 区域的横截面（纸面），磁感应强度大小为 B,方向垂直于纸面向外.- 电荷量为q（q0）、质量为 m 的粒子沿平行于直径 ab 的方向射入磁场区域，射入点与 ab 的距离为 2已知粒子射出磁场与射入磁场时运动 方向间的夹角为 60，则粒子的速率为（不计重力）（）（）qBR

3、qBRA. 2m B. m3qBR 2qBRC. 2m D. m5. 2013 广东理综，21 （多选）如图，两个初速度大小相同的同种离子 a 和 b,从 0 点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上.不计重力.下列说法正确的有（）1 *IBA.a、b 均带正电B.a 在磁场中飞行的时间比 b 的短C.a 在磁场中飞行的路程比 b 的短D.a 在 P 上的落点与 0 点的距离比 b 的近6. 2013 重庆理综，5如图所示，一段长方体形导电材料，左右 两端面的边长都为 a 和 b,内有带电量为 q 的某种自由运动电荷.导 电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为

4、B 当通以从左到右的稳恒电流 I 时，测得导电材料上、下表 面之间的电压为 U，且上表面的电势比下表面的低.由此可得该导电 材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为IBA |q|aU,IBB |q|aU， 正IBIBC |q|bU,负D |q|bU,正7. 2013 浙江理综，20(多选)在半导体离子注入工艺中，初速度 可忽略的磷离子 P*和 P3十，经电压为 U 的电场加速后，垂直进入磁 感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域， 如图所示.已知离子 P 在磁场中转过0=30后从磁场右边界射出.在 电场和磁场中运动时，离子 P*和 P3+()X XA .在

5、电场中的加速度之比为 1 : 1B.在磁场中运动的半径之比为3 : 1C .在磁场中转过的角度之比为 1 : 2D .离开电场区域时的动能之比为 1 : 38. 2013 天津理综，11一圆筒的横截面如图所示，其圆心为 O. 筒内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B 圆筒下面有相距为 d 的平行金属板 M、N，其中 M 板带正电荷，N 板带等量负电 荷.质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子自 M 板边缘的 P 处由静止 释放，经 N板的小孔 S 以速度 v 沿半径 SO 方向射入磁场中.粒子 与圆筒发生两次碰撞后仍从 S 孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没 有动能损失，且电荷量保持不变，

6、在不计重力的情况下，求：(1) M、N 间电场强度 E 的大小；(2) 圆筒的半径 R;2(3) 保持 M、N 间电场强度 E 不变，仅将 M 板向上平移 3d,粒子 仍从M 板边缘的 P 处由静止释放，粒子自进入圆筒至从 S 孔射出期 间，与圆筒的碰撞次数 n.9. 2013 安徽理综，23如图所示的平面直角坐标系 xOy,在第I象限内有平行于 y 轴的匀强电场，方向沿 y 轴正方向；在第W象限 的正三角形 abc 区域内有匀强磁场，方向垂直于 xOy 平面向里，正 三角形边长为 L,且 ab 边与 y 轴平行.一质量为 m、电荷量为 q 的 粒子，从 y 轴上的P(0, h)点，以大小为

7、v的速度沿 x 轴正方向射入 电场，通过电场后从 x轴上的 a(2h,0)点进入第W象限，又经过磁场 从 y 轴上的某点进入第皿象限，且速度与 y 轴负方向成 45角，不计 粒子所受的重力.求：1_kJahjOXX XXX x”衣/3(1) 电场强度 E 的大小；(2) 粒子到达 a 点时速度的大小和方向；(3) abc 区域内磁场的磁感应强度 B 的最小值.10. 2013 山东理综，23如图所示，在坐标系 xOy 的第一、第 三象限内存在相同的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy 平面向里；第四象限内有沿 y 轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E.带电量为+ q、质量为 m 的粒子，自 y 轴上

8、的 P 点沿 x 轴正方向射入第四象 限，经 x 轴上的 Q 点进入第一象限， 随即撤去电场， 以后仅保留磁 场.已知 0P=d, OQ= 2d.不计粒子重力.X *00兀PX(1) 求粒子过 Q 点时速度的大小和方向；(2) 若磁感应强度的大小为一确定值 Bo，粒子将以垂直 y 轴的方向进入第二象限，求 Bo；（3）若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将 再次经过 Q 点，且速度与第一次过 Q 点时相同，求该粒子相邻两次 经过 Q点所用的时间.11. 2013 四川理综，11如图所示，竖直平面（纸面）内有直角坐 标系 xOy, x 轴沿水平方向.在 x0)的粒子从坐标原点 0

9、沿 xOy 平面以不同的初速度大小和 方向入射到该磁场中.不计重力和粒子间的影响.(1) 若粒子以初速度vi沿y轴正向入射， 恰好能经过x轴上的A(a,0) 点，求vi的大小；(2) 已知一粒子的初速度大小为v(vvi),为使该粒子能经过 A(a,0) 点，其入射角 6(粒子初速度与 x 轴正向的夹角) )有几个？并求出对应 的 sin6值；(3)如图乙，若在此空间再加入沿 y 轴正向、大小为 E 的匀强电 场，一粒子从 0 点以初速度 vo沿 y 轴正向发射.研究表明：粒子在 xOy 平面内做周期性运动，且在任一时刻，粒子速度的x 分量vx与其所在位置的 y 坐标成正比，比例系数与场强大小

10、E 无关.求该粒子运动过程中的最大速度值 vm.专题九 磁场甲-fB乙尸1. B a、b、c、d 四根导线上电流大小相同，它们在 0 点形成 的磁场的磁感应强度 B 大小相同，方向如图甲所示.0 点合磁场方向如图乙所示，则由 0 点垂直纸面向外运动的带正电的粒子所受洛伦兹力方向据左手定则可以判定向下.B 选项正确.M X XXX XXN2. B 因为导线 MN 靠近 ab,由图可知，线圈中等效合磁场为垂 直纸面向里，当 MN 中电流减小时，由楞次定律可知感应电流的磁 场阻碍磁通量的减小，故线圈向右运动，所受安培力的合力向右，故 只有 B 项正确.3. A 若磁场方向向上，带电粒子在磁场中运动轨

11、迹如图所示，由几何关系可知，其运动的轨迹半径 r = R/tan 30 =V3R，由洛伦兹mv2mv0力提供向心力，即 qvoB=厂知 3R= qB，故匀强磁场的磁感应强3mvo度 B= 3qR，若磁场方向向下可得到同样的结果选项A 正确.R4. B 作出粒子运动轨迹如图中实线所示.因P 到 ab 距离为 2,可知a=30.因粒子速度方向改变 60可知转过的圆心角 20=60R由图中几何关系有(r + 2) )tan0=Rcosa,解得 r = R.再由 Bqv =qBR得v= m，故 B 正确.5.AD 因离子均向下偏转打到屏 P 上，根据左手定则可知 a、b 均带正电，A 项正确.又因 a

12、、b 为同种离子，m、q 均相同，由 Rmv2n=Bq, T = Bq，可知它们的轨道半径 R 与周期 T 也均相同而 a 离子的轨迹是一段优弧，b 离子的轨迹是一个半圆.a 的路程比 b 的 路程长，飞行时间也比 b 的飞行时间长，故 B、C 项均错误.b 在 P 上的落点到 O 点的距离等于圆轨迹的直径，说明 b 的落点离 O 点最 远，故 D 项正确.6. C 因导电材料上表面的电势比下表面的低， 故上表面带负电2v_mr可荷，根据左手定则可判断自由运动电荷带负电， 则 B、D 两项均错.设长方体形材料长度为 L,总电量为 Q,则其单位体积内自由运动电荷Q数为|q|ab L，当电流 I

13、稳恒时，材料内的电荷所受电场力与磁场力相UQQ BI互平衡，则有= BIL，故|q|ab L= |q|bU, A 项错误，C 项正确.7. BCD 两离子所带电荷量之比为 1 : 3,在电场中时由 qE= ma知 a*q,故加速度之比为 1 : 3； A 错误；离开电场区域时的动能由2v_Ek= qU 知 Ek* q,故 D 正确；在磁场中运动的半径由 Bqv = mR、11 2mU 1Ek= 2mv2知 R= Bq *q,故 B 正确；设磁场区域的宽度为 d,d 丄 sin30 1则有 sin0=R*R,即 sinB =3，故= 60= 2 0, C 正确.mv2V3mv8.答案：両iqB

14、(3)3解析：( (1)设两板间的电压为 U,由动能定理得1qU= 2mv 由匀强电场中电势差与电场强度的关系得U = Ed 联立式可得2mvE= 2qd(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运用几何关系作出圆心为0,圆半径为 r.设第一次碰撞点为 A,由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从 S 孔射出，因此，SA 弧所对的圆心角/ AO S 等于 3.由几何关系得nr = Rtan3 粒子运动过程中洛伦兹力充当向心力，由牛顿第二定律，得2v_qvB= mr联立式得3mvR= 3qB 设粒子从 S 到第一次与圆筒碰撞期间的轨迹所对圆心角为0,比较两式得到 r= R,可见n0=2粒子须经过四个这样的圆弧才

15、能从S孔射出，故n= 3?mv1 21 y= 2at2= hqE= mamv2联立以上各式可得 E = 2qh粒子到达 a 点时沿负 y 方向的分速度为 vy=at=vo9.答案：鬲 (2) 2vo指向第W象限与x 轴成 45角2mvoqr解析：( (i) )设粒子在电场中运动的时间为 t,则有x= vot= 2h所以v= v2+vy= 2vo方向指向第W象限与 x 轴正方向成 45(3)粒子在磁场中运动时，有 qv B= mr当粒子从 b 点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有r = 2 L 所以 B= qL/gEd丽丽10.答案：(1)2 m 与 x 轴正方向夹角 45(2). 2qd

16、解析：设粒子在电场中运动的时间为 如 加速度的大小为 a, 粒子的初速度为 vo，过 Q 点时速度的大小为 v，沿 y 轴方向分速度 的大小为vy,速度与 x 轴正方向间的夹角为B,由牛顿第二定律得 qE= ma 由运动学公式得d= 2ato2d= votovy= atov=-, vo+vytan0=v 0联立式得0=45。(2 +(2)设粒子做圆周运动的半径为 Ri，粒子在第一象限的运动 轨迹如图所示，Oi为圆心，由几何关系可知厶 OiOQ 为等腰直角三角 形，得Ri= 2 2d由牛顿第二定律得2v_qv Bo= mR1联立式得(3)设粒子做圆周运动的半径为 R2,由几何分析【粒子运动的 轨

17、迹如图所示.。2、。2是粒子做圆周运动的圆心， Q、F、G、H 是轨迹与两坐标轴的交点，连接。2、02，由几何关系知，O2FGO2 和 O2QHO2均为矩形，进而知 FQ、GH 均为直径，QFGH 也是矩 形，又 FH 丄 GQ,可知 QFGH 是正方形， QOF 为等腰直角三角形.】 可知，粒子在第一、第三象限的轨迹均为半圆，得XX2R2= 2 2d?粒子在第二、第四象限的轨迹为长度相等的线段，得FG = HQ = 2R2?设粒子相邻两次经过 Q 点所用的时间为 t,则有FG + HQ + 2 承2t=联立? 式得/2mdt=(2+n)qE ?mg/2ghm2g11.答案：q 正(2)0vo

18、2h(l+BIB2)(3)0 5解析：由题给条件，小球 P 在电磁场区域内做圆周运动，必有重力与电场力平衡，设所求场强大小为E,有mg= qE mg得 E = q小球 P 在平板下侧紧贴平板运动，其所受洛伦兹力必竖直 向上，故小球 P 带正电.(2)设小球 P 紧贴平板匀速运动的速度为v，此时洛伦兹力 与重力平衡，有Biqv = mg设小球 P 以速度 v 在电磁场区域内做圆周运动的半径为 R, 有2v_B2qv = mR 设小球 Q 与小球 P 在第四象限相遇点的坐标为 x、y,有x= R, yO,得V2ghm2g0vo11RVa/2rV 0-a(2)如图，0、A 两点处于同一圆周上，且圆心在 x= 2 的直线上，半径为 R 当给定一个初速率 v 时，有 2 个入射角，分别在第 1、2 象 限，有asin