2011年高考物理考点10磁场考点精练精析新人教版

考点10：磁场（2010•诸城模拟）如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速率为V,若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时的速率（ ）A、变大 B、变小C、不变 D、条件不足，无法判断■*****解析：选B（2010•聊城模拟）在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个.带电小球绕竖直方向的轴。在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示.若小球运动到A点时，绳子突然断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法正确的是（ ）A.小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径不变B.小球做顺时针方向的匀速圆周运动，周期一定不变C.小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，速度增大D.小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，但半径减小解析：选A（2010•锦州模拟）如图所示圆柱形区域的横截面.在没有磁场的情况下，带电粒子（不计重力）以某一初速度沿截面直径方向入射时，穿过此区域的时间为t；若该区域加沿轴线方向的匀强磁场,磁感应强度兀为B,带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转了5,根据上述条件可求得的物理量为（ ）A.带电粒子的初速度B.带电粒子在磁场中运动的半径C带电粒子在磁场中运动的周期D.带电粒子的比荷解析：选CD（2010•大港模拟）在匀强磁场中，一个带电粒子作匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度为原来磁感应强度2倍的匀强磁场，则 （ ）A.粒子的速率加倍，周期减半B.粒子的速率不变，轨道半径减半C.粒子速率减半，轨道半径变为原来的1/4D.粒子的速率不变，周期减半解析：选BD（2010•大港模拟）如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电荷量均相等的正、负离子（不计重力），从。点以相同的速度Uo先后射入磁场中，入射方向与边界夹角为。，则正、负离子在磁场中（）A.运动轨迹的半径相同B.运动时间相同C.重新回到边界时速度的大小和方向相同D.重新回到边界的位置与。点的距离不相等解析：选AC（2010•古田模拟）目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。以下正确的是（ ）B板带正电一\板带正电C其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大D.其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大解析：选ACD7.（2010•三明模拟）三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60。、30°,则它们在磁场中运动的时间之比为：（ ）A.1：1：1 B.1：2：33：2：1 D.1：正：⅛,l3叫%s%L_Lr ：xKX×;XXXX;解析：选C（2010•雅礼模拟）如图，在x〉0、y〉0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于。Xy平面向里，大小为L现有一质量为m电量为q的带电粒子，在X轴上到原点的距离为x°的P点，以平行于y轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场。不计重力的影响。由这些条件可知（）A.能确定粒子通过y轴时的位置B.能确定粒子速度的大小C能确定粒子在磁场中运动所经历的时间［D.以上三个判断都不对1人解析：选ABC.粒子垂直X轴进入磁场，垂直y轴射出磁场，偏转角为90°，在磁场中的运动轨迹为彳个圆，所以从y轴射出的位置是y=x°由半径公式可以求出粒子速度大小，运动时间为四分之一周期，ABC对。（2010•湖雷模拟）如图8所示，在加有匀强磁场的区域中，一垂直于磁场方向射入的带电粒子轨迹如图8所示，由于带电粒子与沿途的气体分子发生碰撞，带电粒子的能量逐渐减小，从图中可以看出（）A、带电粒子带正电，是从B点射入的;B、带电粒子带负电，是从B点射入的;C、带电粒子带负电，是从A点射入的;D、带电粒子带正电，是从A点射入的。XiB解析：选B.带电粒子由于与沿途的气体分子碰撞，动能减少，由半径公式可知半径逐渐减少，所以运动方向由B到A,再由左手定则可知带电粒子带负电，B对.（2010聊城模拟）如图所示，在X轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一个［不计重力的带电粒子从坐标原点0处以速度V进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与X正方向成120。角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到X轴的最大距离为a,则该粒子的比荷及所带电荷的正负是（)A.B.C.D.3vV3v2∑BV20B正电荷正电荷［负电荷负电荷XXP解析：选C.由左手定则可以判定粒子带负电，由几何关系可知圆心角为240所以有3C-R=a2,X×XOXBXXXXO，，R=q 3v,联立可得m2Ba，C对，ABD错。11、（2010南开中学模拟）从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中都含有大量的高能带电粒子,这些高能粒子流到达地球会对地球上的生命带来危害,但是由于地球周围存在地磁场,地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向,对地球上的生命起到保护作用,如图所示。那么（ ）A.地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处都相同B.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最强,赤道附近最弱C.地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北极最弱,赤道附近最强D.地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带电粒子向两极偏转解析：选C12、（2010永嘉模拟）如图∏所示，条形磁铁放在光滑的斜面上（斜面固定不动），用平行于斜面的轻弹簧拉住而平衡，A为水平放置的直导线的截面，导线中无电流时，磁铁对斜面的压力为FJ导线中有电流时,磁铁对斜面的压力为F2,此时弹簧的伸长量减小。则（ ）F<F,A中电流方向向内F<F,A中电流方向向外F>F,A中电流方向向内F>F,A中电流方向向外解析：选A13、（2010温州模拟）在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电量为q、质量为m的带电球体，管道半径略大于球体半径。整个管道处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直。现给带电球体一个水平速度V。，则在整个运动过程中带电球体克服摩擦力所做的功可能为（）A、0B、mgqBC、1mVIV22 0Lm2D、Lm2V2+02m)2XXXXXXXXXOXXXBXXv

XXX0 XX解析：选C.假如小球带正电，由左手定则可以判定小球受到 XXXXX 的洛仑兹力向上，若洛仑兹力大小等于重力，则小球做匀速直线运动，不受摩擦力，A对，若洛仑兹力大于重力，则小球还受杆的弹力和摩擦力，做减速运动，直到洛仑兹力等于重力，克服摩擦力做功为1,mg、W=-mv2-m（"）2C、D错，如小球带负电，洛仑兹力向下，小球减速运动直到速度为0，克服摩擦02 qB,力做功为W=-mv2,对。014 （2010•诸城模拟）电视机的显像管中，电子束的偏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，进入一圆形匀强磁场区，如图所示.磁场方向垂直于圆面.磁场区的中心为。，半径为r.当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点.为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ此时磁场的磁感应强度B应为多少？（电子荷质比为e/m,重力不计）FJ1解析：电子加速时，有：eU=2mv2 （2分）mv2在磁场中，有：evB=R （2分）θr由几何关系，有：tan2R （2分）■■■■■IMllHl■■■■■■■■■・■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■・■■■■■■■■■■■■■■■■■■・■■■■■■■■■■■■■■112mUθ-I tan—由以上各式解得：B=r'e2 （2分）■■■■■■■■■■■・■■■■■■■■■■■■■・■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■（2010•大港模拟）长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如图所示，磁感强度为B,板间距离也为L,板不带电，现有质量为m,电量为q的带正电粒子（不计重力），从左边极板间中点处垂直磁感线以速度V水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，求速度的取值范围？解析：由左手定则判得粒子在磁场中间向上偏，而作匀速圆周运动，很明显，圆周运动的半径大于某值rι时粒子可以从极板右边穿出，而半径小于某值r2时粒子可从极板的左边穿出，现在问题归结为求粒子能在右边穿出时r的最小值rι以及粒子在左边穿出时r的最大值r2,由几何知识得：粒子擦着板从右边穿出时，圆心在。点，有:rj=Lz+（工-L/2）2得rj5L∕4,又由于rjmv∕Bq得v=5BqL∕4m,.∙,v>5BqL∕4m时粒子能从右边穿出。粒子擦着上板从左边穿出时，圆心在0'点，有匕=174,又由h=mv∕Bq=L∕4得V2=BqL∕4m・•・V<BqL∕4m时粒子能从左边穿出。2（2010南开中学模拟）（16分）如图所示，一个质量为m=2.0X模Rkg,电荷量4+1.OX10-5C的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经D=IOOV电压加速后，水平进入两平行金属板■间的偏转电场中。金属板长L=20cm,两板间距d=10jMcm0求：⑴微粒进入偏转电场时的速度V是多大？⑵若微粒射出电场过程的偏转角为。=30°，并接着进入一个方向垂直与纸面向里的匀强磁场区，则两金属板间的电压U2是多大？⑶若该匀强磁场的宽度为D=10,3cm，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少多大？解析：（1）带电微粒经加速电场加速后速度为V,根据动能定理Uq=1mv2

ι2ι（2分）v=2ULqL=1.0X104m/sVm（1分）（2）带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动。[水平方向：V1Λ√分1(竖直方向：加速度为a，出电场时竖直方向速度为V「2[mdm（1分）v=at= 2dm（2分）tanθ=Z=qU2LVdmv21 12dU1（2分）得U2=100V（1分）（3）带电微粒进入磁场做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力，设微粒轨道半径为R，由几何关系知（2分）U22dU C 1tanθLR+R=D*LV1UL □ R=3D，Lt设微粒进入磁场时的速度为VvfV

i

cos30o（1分）由牛顿运动定律及运动学规律mv'^得B=血mX匕，（2分）

×qv'B=qRq×2Dcos300

3R得：B=0.2T（1分）若带电粒子不射出磁场，磁感应强度B至少为0.2T。（2010聊城模拟）（10分）电视机的显像管中，电子束的偏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，进入一圆形匀强磁场区，如图所示。磁场方向垂直于圆面。磁场区的中心为。，半径为r。当不加磁场时，电子束将通过。点儿打到屏幕的中心M点。为了让电子束射到屏幕边缘P,需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ,此时磁场的磁感应强度B应为多大？（已知电子的质量为m,带电量的大小为e）解析：电子在磁场中沿圆弧ab运动，圆心为。半径为R。以V表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电量，则eU=1mv22mv2evB= Rθr又有tan-=—2R由以上各式解得B=-i^mUθ-i tan—re218、（2010栟茶高中高三）（16分）如图所示，水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量m=0.2g、电荷量q=+8×10W的小球，小球的直径比管的内径略小.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B1=15T的匀强磁场，MN面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V∕m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B2=5T的匀强磁场.现让小车始终保持v=2m∕s的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的关系如图所示.g取Iom/%不计空气阻力.求：（1）小球刚进入磁场Bl时加速度a的大小;（2）绝缘管的长度L；（3）小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离△*.P解析：（1）以小球为研究对象，竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力fι,故小球在管中竖直方向做匀加速直线运动，加速度设为a,则f-mga= mqvB-mg

1 =2m∕s2(2)在小球运动到管口时，FN=2.4X10-3N,设v1为小球竖直分速度，由F一.F=qvB，则Uv=-ɪ=2m/sN11 1qB1由v2=2aL得L=—=1m1 2a离开管口进入复合场，其中qE=2X10-3N,mg=2×10-3N. (1分)（4分）（3分）（3分）（3）小球m故电场力与重力平衡，小球在复合场中做匀速圆周运动，合速度与MN成45°角，故轨道半径为R,R=m^=、:2m （1分）qB2小球离开管口开始计时，到再次经过MN所通过的水平距离％=QR=2m （1分）1对应时间/=1T=Em=-S （1分）4 2qB4小车运动距离为x2,%2=V”立19.（2010西城区模拟）1897年汤姆生通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而使人们认识到原子是可分的。汤姆生当年用来测定电子比荷（电荷量e与质量m之比）的实验装置如图所示，真空玻璃管内C、D为平行板电容器的两极，圆形阴影区域内可由管外电磁铁产生一垂直纸面的匀强磁场，圆形区域的圆心位于C、D中心线的中点，直径与C、D的长度相等。已知极板C、D的长度为L1,C、D间的距离为d,极板右端到荧光屏的距离为IV由K发出的电子，经A与K之间的高电压加速后，形成一束很细的电子流，电子流沿极板C、D的中心线进入板间区域。若C、D间无电压，则电子将打在荧光屏上的。点；若在C、D间加上电压U,则电子将打在荧光屏上的P点，P点到。点的距离为h；若在圆形区域内加垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子又打在荧光屏上的。点。不计重力影响。(1)求电子打在荧光屏。点时速度的大小。(2)推导出电子比荷的表达式。(3)利用这个装置，还可以采取什么方法测量电子的比荷？解析：(1)加上磁场后，电子所受电场力与洛仑兹力相等，电子做匀速直线运动，则匹BiE口口J3=—又，UV=——即Bd(2)若在两极板间加上电压U⅛=-电子在水平方向做匀速运动，通过极板区域所需的时间为 肥_s!7电子在竖直方向做匀加速运动，加速度为一嬴网=L混在时间％内垂直于极板方向竖直向下偏转的距离为 2离开极板区域时竖直向下的分速度为vy=atι电子离开极板区域后做匀速直线运动，经门时间到达荧光屏，在时间门内向下运动的距离为y2=Vyt?则h=yι+y22WiE%iL(A+2LJe解得切(3)利用这个装置，还可以使电子被加速后垂直磁场方向进入匀强磁场做匀速圆周运动，根据运动的轨迹先求出半径，再求电子的比荷。20.（2010灵璧模拟）（10分）如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，其质量为m,

带电荷量为+q,小球可在棒上滑动，将此棒竖直放在互相垂直，且沿水平方向的匀强电

场和匀强磁场中，电场强度为E,方向水平向右，磁感应强度为B,方向水平向里，小

球与棒的动摩擦因数为μo求小球由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度（设小球电荷量不变）。解析：分析