高考物理试题汇编-111高考试题磁场

1995-200驿磁场高考试题

1.（95两个粒子，带电量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力而作匀速圆周运动.（）

A若速率相等,则半径必相等；B若质量相等,则周期必相等；

C若动量大小相等,则半径必相等；D若动能相等,则周期必相等.

2.（90如右图所示，一细导体杆弯成四个拐角均为直角的平面折线，其ahcd段长度

均为h,be段长度为L弯杆位于竖直平面内，Oa.dO段由轴承支撑沿水平放置。整

个弯杆置于匀强磁场中，磁场方向竖直向上，磁感应强度为B今在导体杆中沿abed通

以大小为I的电流，此时导体杆受到的安培力对00轴的力矩大小等于—o

-------—«c

g一〃一T

3.（9⑥设在地面上方的真空室内存在匀强电场和匀强磁场。已知电场强度和磁感应强度

的方向是相同的，电场强度的大小E=4.0伏冰，磁感应强度的大小B=0.15特。今有

一个带负电的质点以值20米出的速度在此区域内沿垂直场强方向做匀速直线运动，求

此带电质点的电量与质量之比Q/m以及磁场的所有可能方向船度可用

反三角函数表示）。

4.（97）如图，在x轴的上方（y>0）存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，一审如

磁感应强度为B在原点。有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出

质量为m电量为q的正离子，速率都为Vo对那些在xy平面内运动的

离子，在磁场中可能到达的最大后L最大产o

5.（97）质量为m电量为q的质点，在静电力作用下以恒定速率v沿圆弧从A点运动到

B点，其速度方向改变的角度为9（弧度），AB弧长为s则AB两点间的电势差U-U

=L杷弧中点场强大小心o

6.（98上海）在同一平面上有ahc三根等间距平行放置的长直导线，

依次载有电流强度为1安、2安和3安的电流，各电流的方向如图所示。

则导线。所受的合力方向向o

1A33A

1、（98通电矩形导线框abed与无限长通电直导线M7在同一平面内，电

流方向如图所示，ab边与NW行。关于NN的磁场对线框的作用，下列

叙述正确的是

（圆线框有两条边所受的安培力方向相同

N

（B线框有两条边所受的安培力大小相同

左右

（Q线框所受安培力的合力朝左

（Dcd所受安培力对ab边的力矩不为零M

&（98如图所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面

向里。一边长为200^1勺正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度

v=20w《通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行。取它

刚进入磁场的时刻t=0,在下列图线中，正确反映感应电流强度随时间变化规律的是

(A)-o-1b~~3~4~5t/s(B)

©-01~2|(3~451_170

I

XXXX；yxixXXX

xxXXX

XXXX；xlXXXX

v।

湍XXX

LX

XXXX;XXIXXX

XXXX[

XXXX:

*40cm

9(98如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B在x

轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E一质量为用电量为—的粒子从坐标原点

帮着y轴正方向射出。射出之后，第三次到达x轴时，它与点。的距离为L求此粒子

射出时的速度v和运动的总路程s(重力不计)。

10.(99图为地磁场磁感线的示意图在北半球地磁场的坚直分量向下。飞机在我国上空

匀逐巡航。机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属锐翼上有电势差设

飞行员左方机翼未端处的电势为U,右方机翼未端处的电势

力U,

A若飞机从西往东飞，U比U高

R若飞机从东往西飞，U比U高

C若飞机从南往北飞，U比U高

D若飞机从北往南飞，U比U高

11.（99图中虚线NN是一垂直纸面的平面与纸面的交线，在平面右侧的半空间存在一磁

感强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外是M、J上的一点，从。点可以向磁场区域发射

电量为+4质量为m、速率为的粒于，粒于射入磁场时的速度可在'

纸面内各个方向已知先后射人的两个粒子恰好在磁场中给定的P点::

相遇，P到0的距离为孑计重力及粒子间的相互作用k.....................

（D求所考察的粒子在磁场中的轨道径

②求这两个粒子从。点射入磁场的时间间隔

12Q0上海）如图所示，两根水平放置的长直导线a和b载有大小相同

方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F,o当加入一与导线所在平面

垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为为E,则此时b受到的磁

场力大小变为.

（@E（6E—E（0E+E（D2E-E,

13.（00天津）如图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均

匀分布着平行于轴线的四条狭缝。、。、c和d,外筒的外半径x<

为4,在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，：：：：：：：：：

磁感强度的大小为B在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域*',-7*，*

内有沿半径向外的电场，一质量为机、带电量为+4的粒子，从*■，x

紧靠内筒且正对狭缝。的S点出发，初速为零。如果该粒子经过*'（»•>、

一段时间的运动之后恰好又回到出发点S则两电极之间的电压U、*、X

应是多少？（不计重力，整个装置在直空中）"**-

14.（00广东）图示为一种可用于测量电子&*'*«、*“”

电量e与质量m比例的勺阴极射线管，管弋/「J七

内处于真空状态。图中L是灯丝，当接上电（.

源时可发出电子。A是中央有小圆孔的金属交]//

板，当L和A间加上电压时其电压值比灯如»I*

丝电压大很多），电子将被加速并沿图中虚,I-

直线所示的路径到达荧光屏S上的。点，发出荧光。RB为两块平行于虚直线的匕宣

金属板，已知两板间距为d在虚线所示的圆形区域内可施加一匀强磁场，已知其

磁感强度为B方向垂直纸面向外。ah、b、c、Q都是固定在管壳上的金属引线，E、

E、E是三个电压可调并可读出其电压值的直流电源。

（1）试在图中画出三个电源与阴极射线管的有关引线的连线。

（2导出计算如的表达式。要求用应测物理量及题给已知量表示。

15.（01春季）初速为之的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向

与电子的初始运动方向如图所示，则

（@电子将向右偏转，速率不变\[

（6电子将向左偏转，速率改变

,~e

右

左

（0电子将向左偏转，速率不变

（D电子将向右偏转，速率改变

16.（01理综）下图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意

图。设法是某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A

中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离

感光片

子。分子离子从狭缝s以很小的速度进入电压为珀勺加速电场u

区（初速不计），加速后，再通过狭缝es射入磁感强度为

的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面7Q最后，分子离子P.

打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝s的细线。若

测得细线到狭缝s的距离为dB

（1）导出分子离子的质量尚表达式。

（2）根据分子离子的质量数两用推测有机化合物的结

构简式。若某种含C用口卤素的化合物的Mh4&写出其结构简式。

（3）现有某种含CH和卤素的化合物，测得两个M直，分别为64和66试说明原

因，并写出它们的结构简式。

在推测有机化合物的结构时，可能用到的含量较多的同位素的质量数如下表:

元素HCFC1Br

含量较多的同

1121935,3779,81

位素的质量数

17.（02理综）电视机的显像管中，电子束的们转是用磁偏转技

术实现的。电子束经过电压为U的加速电场后，进人一圆形

匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的中

心为Q半径为r。当不加磁场时，电子束将通过。点而打到

屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘R需要加进场，

使电于束们转一己知角度此时磁场的磁感应强度B应为

多少？

1&（02春季）图为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹，室中匀强磁场的方向与轨迹所

在平面垂直（图中垂直于纸面向里,）由此可知此粒子

A一定带正电B一定带负电

C不带电D可能带正电，也可能带负电

19.（02广东）在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场。取坐标如图。一带电粒子

沿x轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转。不计重力

的影响，电场强度丽磁感强度B的方向可能是

（总丽储E沿x轴方向

（BE沿y轴正向，B沿z轴正向

（0瑶&z轴正向，B沿y轴正向

EB都沿z轴方向

20.Q4北京理综）如图所示，正方形区域abed中充满

匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边

：XXXX

I

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。沿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

A在hn之间某点

E在n.a之间某点

Ca点

D在am之间某点

21.（04甘肃理综）一匀磁场，磁场方向垂直于用平面，在到平面上，磁场分布在以。

为中心的一个圆形区域内。一个质量为m电荷量为q的带电粒子，由原点C开始运动，

初速为匕方向沿x正方向。后来，粒子经过y轴上的P点，此时速度方向与y轴的夹角

为30,P到00勺距离为L如图所示。不计重力的影响。求磁场的磁感强度B的大小和

到平面上磁场区域的半径R

22.（04全国理综）空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，

电量为国质量为m的粒子，在P点以某一初速开始运动，初页

中P点箭头所示。该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时i

点箭头所示。已知RQ间的距离为k若保持粒子在P点时的1

换成匀强电场，电场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方R

粒子也由P点运动到Q点。不计重力。求：

（1）电场强度的大小。

（2）两种情况中粒子由P运动到Q点所经历的时间之差。p

23.（04广东）如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸⑪懑感应强度的

大小B=0.601；磁场内有一块平面感光板ab,板面与磁场方向平爷

/=16。加处，有一个点状的a放射源$它市;是

v=3.0xl0ft/n/j,,已知a粒子的电荷

XXX辱XX

与质量之比旦=5.0xl07c/Ag,现只a

m

bxXXXXX

考虑在图纸平面中运动的a粒子，求

/

ab上被a粒子打中的区域的长度。

XXXXX

24.。4江苏）汤姆生用来测定电子的比荷

电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图

所示，真空管内的阴极K发出的电子不计XXXXX

初速、重力和电子间的相互作用）经加速电

压加速后，穿过幺中心的小孔沿中心轴QOXxx

的方向进入到两块水平正对放置的平行极板孺口尸间的区域.当极板间不加偏转电压时，

电子束打在荧光屏的中心然处，形成了一个亮点；加上偏转电压循，亮点偏离到。

点，©与球的竖直间距为4水平间距可忽略不计.此时，在环口『间的区域，再加

上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场.调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为图寸，

亮点重新回到〈点.已知极板水平方向的长度为L,极板间距为a极板右端到荧光屏的

距离为乙如图所示）.

（D求打在荧光屏怎的电子速度的大小。

口推导出电子的比荷的表达式

25.如（05河北）图，在一

水平放置的平板加的上

方有匀强磁场，磁感应强

度的大小为4磁场方向

垂直于纸面向里。许多质11/

量为m带电量为也的粒

子，以相同的速率丫沿位

于纸面内的各个方向，由

小孔◎寸入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影

响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，

其中R=哪个图是正确的

Bq

T

时存碎

2R强磁场M通系

机出血

亚-

出发的质点能否在坐标轴（x2上以速度微匀速运动？若能,

mqERv及啦满足怎样的关系？若不能，说明理由。

27.（P5四川）如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁

的△极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）

A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈

相互吸引

B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈

相互排斥

C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈

相互吸引

D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥

28Q5四川）图中环表示真空室中垂直于纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向

垂直于纸面向里，磁感应强度大小为3一带电粒子从平板上的狭缝或以垂直于平板的

初速唠I•入磁场区域，最后到达平板上的琮。已知笈丫以及75iJC的距离/,不计重

力，求此粒子的电荷e与质量力之比。

29.（05北京）下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直羯导电池**

水平方向固定，其间安放金属滑块（即实验用弹丸）。滑块可附身轨沃摩擦滑v

行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，至过］"

滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场魏动而蝮射。

在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，I若陶」.中I

纸面，其强度与电流的关系为B=kL比例常数上2%为

已知两导轨内侧间距M.5cm滑块的质量加30g滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速

度TOkn^（此过程视为匀加速运动）。

⑴求发射过程中电源提供的电流强

度；

⑵若电源输出的能量有小换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和

输出电压各是多大？

⑶若此滑块射出后随即以速度相水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂

箱的深度为£设砂箱质量为v滑块质量为可不计砂箱与水平面之间的摩擦，求

滑块对砂箱平均冲击力的表达式。

30。5天津）正电子发射计算机断层（PED是分子水平上的人体功能

显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段。⑴PEI在导向板

心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13示踪剂。氮13是

由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的，反应中同时还产生

另一个粒子，试写出该核反应方程。⑵PET所用回旋加速器示意如-广八置

图，其中置于高真空中的金属工形盒的半径为R两盒间距为4在左侧t弋'、3二'，'：，’/

理盒圆心处放有粒子源5匀强磁场的磁感应强度为6方向如图所示。3、"-£"二八

质子质量为m电荷量为q设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度,雪，巴：

不计，质子在加速器中运动的总时间为f（其中已略去了质子在加速电」一L

场中的运动时间），质子在电场中的加速次数于回旋半周的次数相同，加高频电源

速质子时的电压大小可视为不变。求此加速器所需的高频电源频率俐

加速电压U

⑶试推证当4㈤寸，质子在电场中加速的总时间相对于在£形盒中回旋的时间可忽略不

计（质子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）。------、A

31.（05广东）如图12所示，在一个圆形区域内，两个,'二•：,冷、、、

方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径AAr.I••八'\

为边界的两个半圆形区域I、n中，44与44的夹角.7**八

为6。。-质量为m带电量为气的粒子以某一速度从A"一：一，）第一；二一土一一3

+

I区的边缘点月处沿与44成30角的方向射入磁场，'、、,,./+*J

随后该粒子以垂直于44的方向经过圆心，进入口区，\•,/「+n*

最后再从4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场'、'、•、，'：***,，/

所用的时间为自求I区和口区中磁感应强度的大小（忽4'、'-/；；”'

略粒子重力）。1

32.（05上海）通电直导线A与圆形通电导线环B固定放置在同一水平面上，

通有如图所示的电流时，通电直导线A受到水平向______的安培力作用.当ABA

B中电流大小保持不变，但同时改变方向时，通电直导线A所受到的安培力方rc\

向水平向______（1V

33.（05上海）阴L极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运J

动的粒子流，这些微观粒子是L若在如图所示的阴极射片正w二一；一/

线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将（填,

“向上”“向下”“向里”“向外”）偏转.

【参考答案】

1.（R0

2.IB>i

3.根据带电质点做匀速直线运动的条件，得知此带电质点所受的重力、电场力和洛仑兹

力的合力必定为零。由此推知此三个力在同一竖直平面内，如右图所示，质点的速度垂

直纸面向外。

解法一:由合力为多的条件，可得

mg=qJ(vB)2+.①

求得带电质点的电量与质量之比

q-g

mJ(VB)2+E?②

代入数据得

;丽瑞京尹L%库，千克③

因质点带负电，电场方向与电场力方向相反，因而磁场方向也与电场力方向相

反。设磁场方向

与重力方向之间夹角为。，则有

qEsin。=qvBcos0,

解得tgOrB/B=20K0.15/10,0=arctgO.75b(4)

即磁场是沿着与重力方向夹角9=arctgO.75,且斜向下方的一切方向。

解法二:因质点带负电，电场方向与电场力方向相反，因而磁碰方向也与电场力

方向相反。设

磁场方向与重力方向间夹角为0,由合力为零的条件，可得

qEsinO=qvBcosS,①

qEcosQ+qvBsin©=mg②

解得

q-g

mJ(VB)2+E*,③

代入数据得M1.96库汗克。④

tge=vB^=20x0.0,e=arctgO.7N⑤

即磁场是沿着与重力方向成夹角e=arctgO.75,且斜向下方的一切方向

18若若(填对一空给3分,两空都对给汾.)

qBqB

19.0(2分)，丝胆(3分)

qs

6左，右

7.BC

&c

b=4R①粒子初速度为v,则有qvMnv沐②

由①、②式可算得v=qBIz4n③设粒子进入电场作减速运动的最大路程为1,加速度为

a,v^al④qE=m⑤粒子运动的总路程―2“肝21⑥

由①、②、④、⑤、⑥式，得a口也配/。也)⑦

10.AC

11.(D设粒子在磁场中作圆周运动的轨道半径为R由牛顿第二定律，有

qvB=m//R得R=my/qB①

(④如图所示，以8为弦可画两个半径相同的圆，分别表示在P点相遇的两个粒子

的轨道。圆心和直径分别为Q、Q和GQQ,OQQ,在0处两个圆的切线分别表示两个粒子

的射入方向，用0表示它们之间的夹角。由几何关系可知

ZIOQWIOQO②

从0点射入到相遇，粒子1的路程为半个圆周加弧长QP

QI^®③

粒子2的路程为半个圆周减弧长R3=2

IQ密④

粒子1运动的时间

ti=(]/2D+@心⑤

其中T为圆周运动的周期。粒子2运动的时间为

b=(“一@/、⑥

两粒子射入的时间间隔

△t^=ti—t>=2K/V①

因ReosQ=]/2L

得6=2arccos(L/2R)③

由①、①、③三式得

△t=4mrccos(lqB/2m0/qB4A

12.带电粒子从S出发，在两筒之间的电场力作用下加速，沿径向

穿出。而进入磁场区，在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，粒子再

回到S点的条件是能沿径向穿过狭缝匕，只要穿过了〃，粒子就会

在电场力作用下选减速，再反向I可速，经b重新进入磁场区，然后,

粒子将以同样方式经过c、d,再经过。回到S点。

设粒子射入磁场区的速度为“，根据能量守恒，有

设粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动的半径为R由洛仑兹力公式和牛顿定律得

v2

K

3

由并面分析可知，要回到s点，粒子从。到。必经过;圆周，所以半径R必定等于

4

筒的外半径为，即/?=%0

2n2

由以上各式解得u=&-&

2m

13.(1)各电源的连线如图(4设加

速电压为U,电子加速后穿过小孔

的速度为V,则有

mv2/2=eLJ施加磁

场后，要使电子仍打在。点，应在R

B之间加上适当的电压U,使电子所受的电场力

和洛仑兹力平衡，有

d"=eBv由1、2两式可解得

•__鹤

14..A

15.

(1)求分子离子的质量

以m迷示离子的质量电量，以碳示离子从狭缝&射出

时的速度，由功能关系可得

1,_

—mv2=qU①

射入磁场后，在洛仑兹力作用下做圆周运动，由牛顿定律可

V2

得qvB=m一②

R

式中欧圆的半径。感光片上的细黑线到s缝的距离d=2R③

解得

(2)CHCHF

(3)从M勺数值判断该化合物不可能含Br而只可能含C1,又因为C1存在两个含量

较多同位素，即“。和"C1,所以测得题设含G掰口卤素的某有机化合物有两个人值，

其对应的分子结构简式为CHOtf'Cl降64CHCH^Cl降66

16.

l&AB

19.C

20.粒子在磁场中受各仑兹力作用，作匀速圆周运动，设其半径为r,

据此并由题意知，粒子在磁场中的轨迹的圆心C必在y轴上，

且P点在磁场区之外。过加速度方向作延长线，它与斓I相交伴

于Q点。作圆弧过。点与x轴相切，并且与JQ相切，切点AEP8翕

粒子离开磁场区的地点。这样也求得圆弧轨迹的圆心C如图所示。；［版飞

由图中几何关系得：、。【号:

由①、②求得

图中Q珀勺长度即圆形磁场区的半径R由图中几何关系可得

21.(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，以V。表示粒子在P点的初速度，R表示圆周的

由于粒子在Q点的速度垂直它在P点时的速度，可知粒子由P点到Q点的轨迹为［圆

周，故有R=②

以E表示电场强度的大小，a表示粒子在电场中加速度的大小，作表示粒子在电场中

由P点运动到Q点经过的时间，则有

qE^na③

R=—4④

2

R=VotE⑤

702

由以上各式，得E=―1⑥

m

(④因粒子在磁场中由P点运动到端的轨迹为:圆周，故运动经历的时间饪为圆

周运动周期画即有JT⑦

4

H„2兀R

而T=——⑧

%

71m

由⑦⑧和①式得⑨

2qB

m

⑩

由①⑤两式得£一

qBD

①1

22.a粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动,

_v2

用R表示轨道半径，有qvB=〃?行①

R

v

由此得R

(q/m)B

代入数值得410cm

可见，2R＞汉

因朝不同方向发射的a粒子的圆轨迹都过S

与ab相切，则此切点R就是a粒子能打中的左侧最远点.为定出R点的位置，可作平行

于ab的直线cdcd至Uab的距离为R以S为圆心，R为半径，作弧交cd于Q点，过Q

作ab的垂线，它与ab的交点即为R.

NP、=衣2_Q_R)2②

再考虑N的右侧。任何a粒子在运动中离S的距离不可能超过2R,以2R为半径、S

为圆心作圆，交ab于