高考试题分项版解析物理专题11电场、磁场综合

1、d的长金属板接在电压可将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面，从喷口连续不断喷出质量均为nr水平速度均为V0、带相等电荷量的墨滴。2012年高考试题分项版解析物理专题10.（2012 海南）图中装置可演示磁场对通电导线的作用。电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，L是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆。当电磁铁线圈两端 a、b,导轨两端e、f,分别接到两个不同的直流电源上时，L便在导轨上滑动。下列说法正确的是 若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则L向右滑动A.若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则L向右滑动B.若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则L向左滑动C.若a接

2、负极，b接正极，e接负极，f接正极，则L向左滑动【答案1 【解析】；若a接正极，b接负极.根据安培定则，电磁铁产生竖直向上的磁 场.e接负极，f接正极，由左手定则可判断出L所受安培力向右，则L向右滑动，选项A 错误3正确；若a接负极，b接正极，根据安培定则.电磁铁产生竖直向下的横场.e接负 极，f接正极，由左手定则可判断出L所受安培力向左，则L向左滑动，选项D正确C错【考点定位】此题考查安培定则、左手电及其相关知识.（2012 浙江）24、（20分）如图所示，二块水平放置、相距为 调的电源上。两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。调节电源电压至U,墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速

3、直线运动，进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的 M点。(1)判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量;第24题图(2)求磁感应强度B的值;(3)现保持喷口方向不变，使其竖直下移到两板中间位置。为了使墨滴仍能到达下板 应将磁感应强度调至 B,则B的大小为多少?24【解析】（H墨滴在电场区域做匀速直线运动，有Uq - - mg,d由式得到/_幽gd所亍由于电场方向向下，电荷受至iI电场力向上，可知；墨滴带负电（2）墨滴垂直进入电场、磁场共存区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦我力，墨滴儆匀速圆周运动,有=修曳 R考虑到墨滴进入磁场和撞板的几何关系，可知墨滴在读区域恰完成四分之一园周运动，则半

4、径K=d由式得到B二吗公）根据题设,墨滴扇周运动轨迹如图，设圆周运动半径为五肓qveB=阳工一 一Rx x x X由图示可得：R = / + （衣一 j）* 壮:三个/门 TOC o 1-5 h z 2IJ得： = -d/*4艾联立式可得:表组【看点定位】带电粒子在电场、磁场中的应用（2011 四川）20.半径为a右端开小口的导体圆环和长为 2a的导体直杆，单位长度电阻均为R。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着向下的匀强磁场，磁感应强度为Bo杆在圆环上以速度 v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心 O开始，杆的位置由 0确定，如图所示。则D0 = 0时，杆

5、产生的电动势为 2Bav0 = 时，杆产生的电动势为 jBav - t 0 = 0时，杆受的安培力大小为三二 出弧0 =-时，杆受的安培力大小为三三_ ；5班端【答案I AD【解析】：3 =耐，杆切割磁感线的有效长度为由二三无琉得，杆产生的电动势为二A正确。3二三时，杆切割破感线的有效长度为必由工得，杆产生的电珑势为He ,B错误. 8 时，回路的电阻为5 + 2）0比，电流f = W=二三，杆受的安培力大小为F irt.二 / m JTI ,=52二普詈，C错误.六三时，回路的电阻为0+。口即 电流14=芳彩，杆受的安培力大小为F = 3%三溪2，D正礁 s工工十二, n 2【考点定位】本题

6、看查电磁感应.法拉第电磁感应定律，安培力，闭合电路欧姆定律，电阻 定律.（2011 北京）16.处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动。将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值A.与粒子电荷量成正比B.与粒子速率成正比C.与粒子质量成正比D.与磁感应强度成正比【答案1 D【解析，带电粒子在句强磁场中做匀速圆周运动，周期二子，等效电瓶：二2二二，可见等效由流与粒子电荷量平方成正比，a错误.与粒子速率无关，B错误.马粒子明量成 反比，C错误.与磁感应强度成正比，D正确.【看点丑】本题考查了带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式”亍，电流 的公式?二点属于阍单题0（20

7、12 全国新课标卷）18.如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。 若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子A.所受重力与电场力平衡区电势能逐渐噌加C动能逐渐噌加D做匀变速直线运动【答案】3D【解析】根据受力分析可知重力方向竖直向下，而电场力方向垂直电容器极板，故二力 不可能平衡，选项A错误；因粒子沿直线运动，所以粒子所受合力与运动方向在同一直线 上，因此电场力方向一定是垂直极板向上，电场力做负功，电势能增加，选项R正确：合 力方向与运动方向相反，合力做负功，根据动能定理可知动能诚少，选项C错误工因为合 力大小和方向不变，所以粒子做匀变

8、速直线运动，选项口正确.【考点定位】本考点主要着查带电粒子在复合场（电场和重力场）中的运动.（2012 全国新课标卷）25. （18分）如图，一半径为 R的圆表示一柱形区域的横截面（纸面） 。在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为 m电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的 a点射入柱形区域，3在圆上的b点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直。圆心O到直线的距离为 3R。现将5磁场换为平等于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在 a点射入柱形区域，也在b点离开该区域。若磁感应强度大小为B,不计重力，求电场强度的大小。E 4qRB2【答案】- 5 m【解析】解答本题注意带电

9、粒子先在句强磁场运动，后在句强电场运动。带电粒子在磁 场中做圆周运动。设圆周的半径为“由牛顿定律和洛伦兹力公式可得：VqvBm-式中。为粒子在a点的速度.过b点和。点作直线的垂线，分别与直线交于C和d点.由儿 何关系知，线段蓝、反和过a、b两点的轨迹圆弧的两条半径（未 画出）围成一正方形.因此ac = be = r设 = ”，由几何关系得-4 nac = /? + x5bc = 1/? + V/?2-x2联立I式得 TOC o 1-5 h z r = j/?再考虑粒子在电场中的运动.设电场强度的大小为E ,粒子在电场中做类平抛运动. 设其加速度大小为。，由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公

10、式得qE = ma粒子在电场方向和更线方向所走的距离均为八由运动学公式得r-at22r = W式中，是粒子在电场中运动的时间.联立式得e4四5 m【考点定位考点主要考查带电粒子在磁场中的勺速0周运动、电场中的夷平抛运动、 牛顿定律.(2011 北京)24. (20 分) TOC o 1-5 h z 匀强电场的方向沿 x轴正向，电场强度 E随x的分布如图所示。图中 曰和d均为已知量。将带正电的质点 A在O点由能止释放。A离开电场足够远后，再将另一带正电的质点B放在O点也由静止释放，当 B在电场中运动时，A、B间的相互作用力及相互作用能均为零； B离开电场后，A B间的相作用视为静电作用。已知A的

11、电月荷量为Q, A和B的质量分别为 m和。不计重力。.(1)求A在电场中的运动时间t ,0 d工(2)右B的电何重q = - Q求两质点相互作用能的取大值5mg(3)为使B离开电场后不改变运动方向，求B所带电荷量的最大值 qmI答案】(1)(2)诬(3) yg【解析1解；(1)由牛顿第二定律得，4在电场中的加速度曰=三=亭A在电场中做匀变速直绫运动，由，=+1得运出时间f- - -:含 、口 、。为(2)设-3离开电场时的速度分别为以力迩介由动能定理得0Md =洌I嗑qE= 品工、3相互作用过程中，动量和能量守恒一，3相互作用为斥力，.受力与其运动方向相同, 3受的力与其运动方向相反，相互作用

12、力对工做正功，对8做负功.8靠近的过程中，B的路程大于A的路程，由于作用力大小相等,作用力对B做功的绝对值大于对A做功的 绝对值，因此相互作用力做功之和为负，相互作用能噜加.所以，当A、B最接近时相互作 用能最大，此时两者速度相同，设为，由动量守恒定律得工（册- 0 - +区由能量守恒定律得，为哲二国啧-泞啧一”用一会 心 4I 4上3且 =:。解得相互作用能的最大值Ea -在播（3） /、3在4d区间的运动，在初始状态和末态均无相互作用根据动量守恒定律得：淅：l 75 =河上-不上根据能量守怛定律得二诙次-=二时扇-三层解得：立之.，。-口因为3不改变诙动方向,所以丫$= = *白-这口解得

13、工g一。则3所带电荷量的最大值为工【考点定位】本题是力学电学综合题，考查牛顿第二定律，匀变速直线运动规律，动能定理, 电场力，动量守恒，能量守恒.综合性较强.（2011 四川）25. （20分）如图所示，水平虚线X下方区域分布着方向水平、垂直纸面向里、磁感应弓II度为B的匀强磁场，整个空间存在匀强电场（图中未回出） 。质量为m电荷量为+q的小球P静止于虚 线X上方A点，在某一瞬间受到方向竖直向下、 大小为I的冲量作用而做匀速直线运动。 在A点右下方的磁场中有定点O,长为l的绝缘轻绳一端固定于 O点，另一端连接不带电的质量同为m的小球Q自然下垂。保持轻绳伸直，向右拉起Q,直到绳与竖直方向有一小于

14、50的夹角，在P开始运动的同时自由释放 Q, Q到达O点正下方 W直时速度为voo P、Q两小球 在W自发生正碰，碰后电场、磁场消失，两小球粘在一起运动。P、Q两小球均视为质点，Pg。小球的电荷量保持不变，绳不可伸长，不计空气阻力，重力加速度为（I）求匀强电场场强E的大小和P进入磁场时的速率（二）若绳能承受的最大拉力为F,要使痛不断，F至少为多 大？（3）求4点距虚线无的距离品【答案I （1） 0,475J （2） 0.57m【解析1解！（ L）小球尸所受重力和电场力平衡:？监= 电场场强|：= 由动量定理得:工=M”速率1 丫=- 喈（2）设？、。同向相碰后在不点的最大速度为止，由动量守恒定

15、律得哨T 一两Y：=（理-泅）I,此刻轻缰的张力也为最大，由牛顿运动定律得r1m + M Kr （制一册）g = ：加解得；F(3) P在x上方做匀速直线运动的时间：加=三?在X下方做匀速图周运动的时间：云=黑设小球0从开始运动到与P球反向相逆的时间为0由单摆运动的周期 性可得：依=： ) lit r、4 s由题意得：tQ= 31 - 0联立方程解得：尸(/一 ” 总”为大于最Y T的整数】设小球。从开始运动到与？球同向相碰的时间为为,由单摆运动的周期性可得：=5 - 7)2同理可得:$=”资!一希 a为大于 谓器 T 的整数* E、高RTH早 L 一【考点定位】本题通过带电粒子在复合场(重力

16、场、电场、蔽场)中的运动.综合考查了力 的平衡、牛顿运动定律、动量定理、动量守恒，匀速直线运动，匀谑扇运动，单摆运动周期 性，综合性较强，计算量大，难度粒大.(2011 天津)11. (18分)如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l = 0.5m ,左端接有阻值 R= 0.3 Q的电阻。一质量 m= 0.1kg，电阻r = 0.1 Q的金属棒M儆置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度 B= 0.4T。2 .棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a = 2m/s的加速度做匀加速运动，当棒的位移x = 9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知

17、撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比 Q: Q = 2:1。导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求(1)棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；(2)撤去外力后回路中产生的焦耳热Q;(3)外力做的功W。答案1 (1) 4.5C(2) 1.SJ (3) 5.4J【解析】；解：(1)设棒匀加速运动的时间为上，回路的磁通量变化量为.中学工工,由法拉第电磁感应定律得，回路中的平均感应电动势为： =由闭合电路欧姆定律得，回路中的平均电流为：W通过电阻E的电荷量为: q -联立以上各式，代人数据解得：-4.50(2)设翩去外力时棒的速度为,棒敝句加速运动过程中，由

18、运动学公式落;设歌/卜力后的运动过程中安培力做功为丁，由动能定理得：撤去外力后回路中产生的焦耳热，。二联立以上各武，代人数据解得；&=1.SJ 由题意各，版去外力前后回路中产生的焦耳热之比。；2=士1可得：2)=3.6J在棒运动的整个过程中，由功能关系可得k联立以上各式，代人数据解得 H7=5 4J【考点定位】本题考查电磁感应综合应用，法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律，句变 速运动的规律，动能定理，功能关系.(2011 天津)12. (20分)对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示，质量为m电荷量为q的铀235离子，从容器A下方的小孔S不断飘入加速电场，其初速度可

19、视为零，然后经过小孔&垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，做半径为R的匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集，离开磁场时离子束的等效电流为I。不考虑离子重力及离子间的相互作用。1_|(1)求加速电场的电压 U；:U(2)求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离子的一：工* - , ,G n- * * * *质重M(3)实际上加速电压的大小会在 1+A U范围内微小变化。若容器A中有电荷量相同的铀 235和铀238两种离子，如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离，为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠，士应小于多少？(结果用百分数表示，保留两位有效数字)而【答

20、案】：(1)(2) (3) 0.63%1解析】解I (1)设翦子经电场加速后进入磁场时的速度为I,由动能定理得I离子在磁场中做匀速ia周运动，由牛顿第二定律得；qvB = 解得；U=一设在工时间内收集到的离子个数为t总电荷量Q = Zr J.（3）由以上分析可得:夫=设杷为铀二淮离子质量，由于电压在匚工3厂之间有微小变化，钿：3?离子在磁场中最大半径为：五力铀23S离子在磁场中最小半径为；五;廿一这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交登的条件为：受皿皿得；m (U + AU) 0)的小球，在管内沿逆时针方向(从上向下看)做圆周运动。已知磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示，其中 丁0=2

21、三电。设qBo小球在运动过程中电量保持不变，对原磁场的影响可忽略。(1)在t=0到t=T0这段时间内，小球不受细管侧壁的彳用力，求小球的速度大小v0 ;(2)在竖直向下的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。试求 t=T0到t=1.5T 0这段时间内：细管内涡旋电场的场强大小E;电场力对小球做的功W【答案】v = E=避,次=5母. m2 加28ws解得:电势差【解析】（1）小球做圆周运动向心力由洛伦磁力提供；设速度为:有；qvB=m- r叫过 WSC2）在磁场变化过程中，HI管所在的位置会产生电场，根据法拉第感

22、应定律可知，口 _X12Bq Bq、k/ _ 2舔舟，&“5窈-小Tg电场处处相同，认为是匀强电场则有：E 上二至 又因为 = d 7得到场强息=理2胸（3）、小球在电场力的作用下被加速.加速度的大小为；a = yn而电场力为；F - Eq 在TjL5T耐间内，小球一直加速，最终速度为=2+制电场力做的功为；W - -nv2 -4加22 得到电场力做功；谛产【考点定位】带电粒子在电、磁场中运动，较难.（2012 山东）23. （18分）如图甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区,磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为L的平行金属极板 M明口 PQ两极板中心各有一小孔S1、S2

23、,两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为U0,周期为To。在t=0时刻将一个质量为 m、电量为-q (q0)的粒子由&静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动， 在t = T0时刻通过S2垂直于边界进入右侧磁场区。(不计粒子重 22力，不考虑极板外的电场)(1)求粒子到达 S2时的速度大小v和极板距离d (2)为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件。(3)若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在t = 3T0时刻再次到达S2,且速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感强度的大小 TOC o 1-5 h z 【解析】解， 粒子由凡至凡的过程中，根据动能定理得必口 =.da由式得v=JW设粒子的加速度大小为小 由牛顿第二定律得4V = 成 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document l 2与由运动学公式得订=:(三)联立式得424 V hiQ)设碳感应强度大小为B,粒子在磁场中运动的半径为五由牛顿第二定律得印B = 工要使粒子在磁场中运动时不与极板相撞，须满足2&联立式得3设粒子在两边界之间无场区向左匀速运动的过程用时为4有4 =联立式得若粒子再次达到S2时速度恰好为零，粒子回到极板间应做句减速运动，设匀减速运动的时