山东青州一中2012届高三一轮物理复习测试：第8章-磁场(+最新高考题)

1、 世纪金榜 圆您梦想 本卷第 PAGE 17页（共 NUMPAGES 17页）_ _山东世纪金榜书业有限公司山东青州一中2012届高三一轮物理复习（人教版）第8章 磁场 一、选择题(本大题共12小题，每小题4分，共48分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图1甲所示的螺线管，当该螺线管中通以电流大小为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图乙所示的螺线管，并通以电流大小也为I的电流，则在该螺线管内中部的磁感应强度大小为图1A0B0.5BCB D2B解析乙为双绕线圈，两

2、通电导线产生的磁场互相抵消，管内磁感应强度为零，故选A.答案A2(2010北京海淀期末)有两根长直导线a、b互相平行放置，如图2所示为垂直于导线的截面图在图示的平面内，O点为两根导线连接的中点，M、N为两根导线附近的两点，它们在两导线的中垂线上，且与O点的距离相等若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流I，则关于线段MN上各点的磁感应强度的说法中正确的是图2AM点和N点的磁感应强度大小相等、方向相同BM点和N点的磁感应强度大小相等、方向相反C在线段MN上各点的磁感应强度都不可能为零D在线段MN上只有一点的磁感应强度为零解析由安培定则及矢量合成法则可知，两导线在M点、N点的合磁感应强度大小相同

3、、方向相反，选项A错误而B对；在线段MN上中点O的磁感应强度为零，选项C错而D对答案BD3如图3所示，一环形线圈沿条形磁铁的轴线从磁铁N极的左侧A处运动到磁铁S极的右侧B处，A、B两处关于磁铁的中心对称，则在此过程中，穿过环形线圈的磁通量将图3A先增大，后减小B先减小，后增大C先增大，后减小，再增大，再减小D先减小，后增大，再减小，再增大解析磁感线从N极和S极发散开来，所以当线圈从A向B运动的过程中，穿过线圈的磁通量先增大后减小，所以A正确答案A图44如图4所示，用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN，电流I方向从M到N，绳子的拉力均为F，为使F0，可能达到要求的方法是A加水平向右的磁

4、场B加水平向左的磁场C加垂直于纸面向里的磁场D加垂直于纸面向外的磁场解析为使F0，则F安必竖直向上且F安mg，由左手定则可判定磁场一定是垂直纸面向里，故选项C正确答案C5(2009全国)如图5所示，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力图5A方向沿纸面向上，大小为(eq r(2)1)ILBB方向沿纸面向上，大小为(eq r(2)1)ILBC方向沿纸面向下，大小为(eq r(2)1)ILBD方向沿纸面向下，大小为(e

5、q r(2)1)ILB解析每段导线所受安培力的大小为FBIL，受力情况如图所示F合Feq r(2)F(eq r(2)1)BIL.方向沿纸面向上，A对答案A6一个重力可忽略的带正电的粒子射入某一区域后做匀速圆周运动，则这一区域可能有A匀强电场，且电场方向跟粒子的运动方向垂直B匀强电场，且电场方向跟粒子的运动方向平行C匀强磁场，且磁场方向跟粒子的运动方向垂直D匀强磁场，且磁场方向跟粒子的运动方向平行解析不计重力的带电粒子不可能在匀强电场中做匀速圆周运动，因为其受到的电场力是恒力，A、B错误；若带电粒子的速度方向与磁场方向平行，则粒子不受洛伦兹力的作用，将做匀速直线运动，D错误，C正确答案C图67如

6、图6所示，质子以一定的初速度v0从边界ab上的A点水平向右射入竖直、狭长的矩形区域abcd(不计质子的重力)当该区域内只加竖直向上的匀强电场时，质子经过t1时间从边界cd射出；当该区域内只加水平向里的匀强磁场时，质子经过t2时间从边界cd射出，则At1t2Bt1t2Ct1t2Dt1、t2的大小关系与电场、磁场的强度有关解析只加竖直方向的匀强电场时，质子在电场中做类平抛运动，在水平方向上做匀速直线运动，速度大小始终等于初速度v0，如果只加匀强磁场时，质子在磁场中做匀速圆周运动，在运动过程中，沿水平方向的速度逐渐减小，所以当加磁场时，用的时间长，故A、C、D错误，B项正确答案B8如图7所示，一束电

7、子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，下列判断正确的是图7A电子在磁场中运动的时间越长，其轨迹越长B电子在磁场中运动的时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大C在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合D电子的速率不同，它们在磁场中运动的时间一定不相同解析由于Req f(mv,Bq)，而电子束以不同速率进入同一磁场，m、B、q相同，v大者偏转半径大右图中表示几种不同速率的电子在磁场中的运动轨迹由3、4、5可知，三者运动时间相同，但轨迹长短不同，所以A选项和C选项肯定错又由3、4、5可知，电子的速率不同，但在磁场中的运动时间可能相同故D选项错；另由公式teq f(,)eq f

8、(,f(2,T)eq f(T,2)，Teq f(2m,Be)与速率无关所以，电子在磁场中的运动时间t仅与轨迹所对应的圆心角有关，圆心角越大，时间t越长，故B选项正确答案B9如图8所示，带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场，运动中经过b点，OaOb，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比eq f(E,B)为图8Av0 B.eq f(1,v0)C2v0 D.eq f(v0,2)解析设OaObd，因为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，所以圆周运动的半径正好等于d，即req f(mv0,qB)d，得到Beq f(mv0,qd).

9、如果换成匀强电场，水平方向上以速度v0做匀速直线运动，竖直方向上沿y轴负方向做匀加速运动，即deq f(1,2)eq f(qE,m)eq blc(rc)(avs4alco1(f(d,v0)2，得到Eeq f(2mvoal(2,0),qd)，所以eq f(E,B)2v0，选项C正确答案C图910如图9所示，一质量为m、电荷量为q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是图10中的图10解析带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，当重力与洛伦兹力相等时，圆环将做匀速直线运动，A正确

10、；当洛伦兹力大于重力时，圆环受到摩擦力的作用，并且随着速度的减小而减小，圆环将做加速度减小的减速运动，最后做匀速运动，D正确；如果重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用，且摩擦力越来越大，圆环将做加速度增大的减速运动，故B、C错误答案AD11(2010北京朝阳区高三联考)环形对撞机是研究高能粒子的重要装置，其核心部件是一个高真空的圆形环的空腔若带电粒子初速度可视为零，经电压为U的电场加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的圆环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.带电粒子将被局限在圆环状空腔内运动要维持带电粒子在圆环状空腔内做半径确定的圆周运动，下面的说法中正确的是(重力

11、不计)A对于给定的带电粒子，加速电压U越大，磁感应强度B越小B对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变C对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越大D对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越小解析粒子在加速电场中被加速，由动能定理有：qUeq f(1,2)mv2，在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律有：Bqveq f(mv2,r)，又veq f(2r,T)，由式联立可得：r eq r(f(2mU,B2q).要维持粒子在圆环内做半径确定的圆周运动，即r一定，由式可知，对于给定的带电粒子，加速电压U越大，磁感应强度

12、B越大，对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B越小，故A、C错误，D正确由式联立可得：Teq f(2m,qB).对于给定的粒子其比荷q/m一定，影响周期的只有磁感应强度B，由上面的分析可知，给定的粒子加速电压U越大磁感应强度B越大，而B越大周期T越小，即U影响B，进而影响到粒子的周期T，故B错误答案D12(2010浙江金华模拟)真空区域中存在如图11所示形式变化的均匀磁场，该磁场的磁感应强度大小不变、方向随时间做周期性变化一电荷量q5107 C、质量m51010 kg的带电粒子，位于该真空区域中某点处，在t0时刻以初速度v0 m/s沿垂直于磁场的方向开始运动不计粒子重力的作

13、用，不计磁场的变化可能产生的一切其他影响则带电粒子在磁场中运动N个(N为整数)周期的时间内的平均速度的大小等于图11A m/s B.eq f(,2) m/sC2 eq r(2) m/s D.eq r(2) m/s解析带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为req f(mv0,Bq)0.01 m，周期为Teq f(2m,Bq)0.02 s，则T/40.005 s5103 s，对应磁场磁感应强度随时间的变化规律可知此段时间内磁感应强度不变，粒子恰好完成eq f(1,4)个圆周运动作出粒子的运动轨迹示意图如图所示，所以带电粒子在磁场中运动N个(N为整数)周期的时间内的平均速度的大小eq xto(v)eq

14、f(4 r(2)r,T)2 eq r(2) m/s，C正确答案C13 （2011海南）自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。下列说法正确的是A.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B.欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系C.法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系D.焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系解析：考察科学史，选ACD二、计算题(本大题共4小题，共52分要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)14(2010北京海淀检测)(10分)如图12所示，水平放置

15、的两块带电金属极板a、b平行正对极板长度为l，板间距为d，板间存在着方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场假设电场、磁场只存在于两板间一质量为m、电荷量为q的粒子，以水平速度v0从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射入极板间，恰好做匀速直线运动不计粒子的重力及空气阻力图12(1)求匀强磁场磁感应强度B的大小；(2)若撤去磁场，粒子能从极板间射出，求粒子穿过电场时沿电场方向移动的距离；(3)若撤去电场，粒子能从极板间射出，求粒子穿过磁场时沿垂直极板方向移动的距离解析(1)带电粒子匀速通过场区时受到的电场力与洛伦兹力平衡，qEqv0B，解得磁感应强度Beq f(E,

16、v0)(2)粒子通过电场区偏转的距离yeq f(1,2)at2eq f(qEl2,2mvoal(2,0)(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动，有qv0Beq f(mvoal(2,0),R)由几何知识知粒子移动距离yReq r(R2l2)解得yeq f(mv0,Bq) eq r(blc(rc)(avs4alco1(f(mv0,Bq)2l2)答案(1)eq f(E,v0)(2)eq f(qEl2,2mvoal(2,0)(3)eq f(mv0,Bq) eq r(blc(rc)(avs4alco1(f(mv0,Bq)2l2)15(10分)在电视机的设计制造过程中，要考虑到地磁场对电子束偏转的影响，可采用某

17、种技术进行消除为确定地磁场的影响程度，需先测定地磁场的磁感应强度的大小，在地球的北半球可将地磁场的磁感应强度分解为水平分量B1和竖直向下的分量B2，其中B1沿水平方向，对电子束影响较小可忽略，B2可通过以下装置进行测量如图13所示，水平放置的显像管中电子(质量为m，电荷量为e)从电子枪的炽热灯丝上发出后(初速度可视为0)，先经电压为U的电场加速，然后沿水平方向自南向北运动，最后打在距加速电场出口水平距离为L的屏上，电子束在屏上的偏移距离为d.图13(1)试判断电子束偏向什么方向；(2)试求地磁场的磁感应强度的竖直分量B2.解析(1)利用左手定则，可得电子束向东偏(2)由题意作出电子的运动轨迹如

18、图所示，电子经电场加速，由动能定理得：eUeq f(1,2)mv2，电子在磁场中做圆周运动，利用几何知识得：R2(Rd)2L2.洛伦兹力提供向心力evB2meq f(v2,R)，得：Req f(mv,eB2).由以上各式得：B2eq f(2dr(2emU),ed2L2).答案(1)东(2)eq f(2dr(2emU),ed2L2)16(14分)如图14所示，x轴上方为垂直于平面xOy向里的匀强磁场，磁感应强度为B，x轴下方为方向平行于x轴但大小一定(设为E0)、方向做周期性变化的匀强电场，在坐标(R，R)处和第象限中某点各有一质量为m、带电荷量为q的正点电荷P和Q，现使P在匀强磁场中开始做半径

19、为R的匀速圆周运动，同时释放Q，要使两点电荷总是以相同的速度同时通过y轴，不计电荷重力，求：图14图15(1)场强E0的大小及其变化周期T；(2)在图15所示的Et图中作出该电场的变化图象(以释放点电荷P时为初始时刻，x轴正方向作为场强的正方向)，要求至少画出两个周期的图象解析(1)正点电荷P做匀速圆周运动Bv0qmeq f(voal(2,0),R)，v0eq f(BqR,m).由题意知P点电荷开始是向上运动，则绕圆心(0，R)做匀速圆周运动，运动周期T0eq f(2m,Bq)，P点电荷在一个周期内两次以相反的速度通过y轴，Q点电荷每次与P点电荷以相同速度经过y轴，所以电场强度变化的周期TT0

20、eq f(2m,Bq).由Fma即qE0meq f(v00,f(T0,4)得E0eq f(4mv0,qT0)eq f(2B2qR,m).(2)图象如下图所示：答案(1)eq f(2B2qR,m)eq f(2m,Bq)(2)见解析图17(2010东北三校第一次联考)(18分)如图16所示，管长为L的竖直光滑绝缘管固定在水平地面上的小车上，管内底部有一小球，直径比管的内径略小，小球质量m0.2 g，电荷量q8105 C，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B115 T的匀强磁场，MN面上方存在着垂直纸面向外、磁感应强度B215 T的匀强磁场，MN上下的整个区域还存在着竖直向上、

21、场强E25 V/m的匀强电场现让小车始终保持v2 m/s的速度匀速向右运动，一段时间后，小球运动到管口，此时测得小球对管侧壁的弹力FN2.410 N取g10 m/s2，不计空气阻力求：图16(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)小球离开管后每次经过水平面MN时小球距管口的距离x.解析(1)以小球为研究对象，竖直方向小球受重力、电场力和恒定的竖直方向的洛伦兹力，加速度设为a，则qB1vqEmgma解得：aeq f(qB1vEqmg,m)12 m/s2.(2)小球在管中竖直方向做匀加速直线运动，在小球运动到管口时，FN2.4103 N，设v1为小球竖直分速度，水平方

22、向有：FNqv1B10解得：v1eq f(FN,qB1)2 m/s竖直方向有：veq oal(2,1)2aL解得：Leq f(voal(2,1),2a)eq f(1,6) m.(3)小球离开管口进入复合场，其中qEmg2103 N，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，qvB2eq f(mv2,R)解得Req f(mv,qB2)eq f(r(2),3) m小球离开管口开始计时，到再次经过MN所通过的水平距离： x12Rsin 45eq r(2)Req f(2,3) mTeq f(2R,v)eq f(2m,qB2)对应时间有：teq f(1,4)T

23、eq f(m,2qB2)eq f(,12) s，小车运动距离为x2，则x2vteq f(,6) m若小球再经过MN时，xn(x1x2)eq f(n,3)eq blc(rc)(avs4alco1(2f(,2) m(其中n1,2,3)答案(1)12 m/s2(2)eq f(1,6) m(3)eq f(n,3)eq blc(rc)(avs4alco1(2f(,2) m(其中n1,2,3)18 （2011天津）（20分）回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。（1）当今医学成像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用

24、能放射电子的同位素碳11为示踪原子，碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程。若碳11的半衰期为20min，经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几？（结果取2位有效数字）（2）回旋加速器的原理如图，D1和D2是两个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为f的交流电源上，位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略，重力不计），它们在两盒之间被电场加速，D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P，求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、f的关系式（忽略质子在电场中运动的

25、时间，其最大速度远小于光速）（3）试推理说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差是增大、减小还是不变？解析：（1）核反应方程为设碳11原有质量为m0，经过t=2.0h剩余的质量为mt，根据半衰期定义，有：（2）设质子质量为m，电荷量为q，质子离开加速器时速度大小为v，由牛顿第二定律知：质子运动的回旋周期为：由回旋加速器工作原理可知，交变电源的频率与质子回旋频率相同，由周期T与频率f的关系可得：设在t时间内离开加速器的质子数为N，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率输出时质子束的等效电流为：由上述各式得若以单个质子为研究对象解答过程正确的同样给分（3）方法一

26、：设k（kN*）为同一盒子中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为rk，rk+1（rkrk+1），在相应轨道上质子对应的速度大小分别为vk，vk+1，D1、D2之间的电压为U，由动能定理知由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知，则整理得 因U、q、m、B均为定值，令，由上式得相邻轨道半径rk+1，rk+2之差同理 因为rk+2 rk，比较，得说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差减小方法二：设k（kN*）为同一盒子中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为rk，rk+1（rkrk+1），在相应轨道上质子对应的速度大小分别为vk，vk+1，D1、D2之间的电压为U由洛伦兹

27、力充当质子做圆周运动的向心力，知，故由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量以质子在D2盒中运动为例，第k次进入D2时，被电场加速（2k1）次速度大小为同理，质子第（k+1）次进入D2时，速度大小为综合上述各式可得整理得，同理，对于相邻轨道半径rk+1，rk+2，整理后有由于rk+2 rk，比较，得说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差减小，用同样的方法也可得到质子在D1盒中运动时具有相同的结论。19 （2011北京）（18分）利用电场和磁场，可以将比荷不同的离子分开，这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用。如图所示的矩形区域ACDG(AC边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场，A处有一狭缝。离子源产生的离子，经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到GA边，被相应的收集器收集。整个装置内部为真空。已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2(m1m2)，电荷量均为q。加速电场的电势差为U，离子进入电场时的初