精題分解北京市高三期末考試匯編磁場(chǎng)

1、磁場(chǎng)1.（2011·北京市西城區(qū)高三期末）如圖所示，兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌所在平面與水平面間的夾角為。整個(gè)裝置處于沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，當(dāng)桿中通有從a到b的恒定電流I時(shí)，金屬桿ab剛好靜止。則A磁場(chǎng)方向豎直向上B磁場(chǎng)方向豎直向下Cab受安培力的方向平行導(dǎo)軌向上 Dab受安培力的方向平行導(dǎo)軌向下答案：A2.（2011·北京市東城區(qū)高三期末）下列各圖中，用帶箭頭的細(xì)實(shí)線(xiàn)標(biāo)出了通電直導(dǎo)線(xiàn)周?chē)鸥芯€(xiàn)的分布情況，其中正確的是（ ）答案：D3.（2011·北京市房山區(qū)高三期末）如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的區(qū)域內(nèi)有一光滑傾斜金屬導(dǎo)軌，傾角為，導(dǎo)軌間距

2、為，在其上垂直導(dǎo)軌放置一根質(zhì)量為m的導(dǎo)線(xiàn)，接以如圖所示的電源，電流強(qiáng)度為，通電導(dǎo)線(xiàn)恰好靜止，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度必須滿(mǎn)足一定條件,下述所給條件正確的是.mgsin，方向垂直斜面向上.mgcos，方向垂直斜面向下.mg/，方向沿斜面水平向左.mgtg，方向豎直向上答案：CD4.（2011·北京市海淀區(qū)高三期末）在我們生活的地球周?chē)繒r(shí)每刻都會(huì)有大量的由帶電粒子組成的宇宙射線(xiàn)向地球射來(lái)，地球磁場(chǎng)可以有效地改變這些宇宙射線(xiàn)中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使它們不能到達(dá)地面，這對(duì)地球上的生命有十分重要的意義。圖6所示為地磁場(chǎng)的示意圖?，F(xiàn)有一束宇宙射線(xiàn)在赤道上方沿垂直于地磁場(chǎng)方向射向地球，在地磁

3、場(chǎng)的作用下，射線(xiàn)方向發(fā)生改變的情況是 （ ）A若這束射線(xiàn)是由帶正電荷的粒子組成，它將向南偏移B若這束射線(xiàn)是由帶正電荷的粒子組成，它將向北偏移C若這束射線(xiàn)是由帶負(fù)電荷的粒子組成，它將向東偏移D若這束射線(xiàn)是由帶負(fù)電荷的粒子組成，它將向西偏移答案：D5.（2011·北京市房山區(qū)高三期末）如圖所示，虛線(xiàn)區(qū)域內(nèi)存在著電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知從左方水平射入的電子穿過(guò)這一區(qū)域時(shí)未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，設(shè)重力忽略不計(jì)，則這區(qū)域內(nèi)的E和B的方向可能是下列敘述中的E和B都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)方向相同.E和B都沿水平方向，并與電子運(yùn)動(dòng)方向相反E豎直向上，B垂直紙面向外E豎直向上，B垂直

4、紙面向里A、 B、 C、 D、答案：C6.（2011·北京市朝陽(yáng)區(qū)高三期末）如圖所示，在正方形區(qū)域abcd內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束電子以大小不同的速率垂直于ad邊且垂直于磁場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域，下列判斷正確的是A在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的電子，其運(yùn)動(dòng)軌跡越長(zhǎng)B在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的電子，其運(yùn)動(dòng)軌跡一定重合C不同運(yùn)動(dòng)速率的電子，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不相同D在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的電子，其運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角越大答案：D7.（2011·北京市豐臺(tái)區(qū)高三期末）在同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的空間中取正交坐標(biāo)系Oxyz（y軸正方向豎直向上），如圖8所示。已知電場(chǎng)方向沿y軸正方向，場(chǎng)

5、強(qiáng)大小為E；磁場(chǎng)方向沿z軸正方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B；重力加速度為g。一質(zhì)量為m、帶電量為+q的帶電微粒從原點(diǎn)以速度v出發(fā)。關(guān)于它在這一空間的運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是A. 一定能沿x軸做勻速運(yùn)動(dòng)B. 一定沿y軸做勻速運(yùn)動(dòng)C. 可能沿y軸做勻速運(yùn)動(dòng)D. 可能沿z軸做勻速運(yùn)動(dòng)答案：D8.（2011·北京市東城區(qū)高三期末）如圖所示，截面為正方形空腔abcd中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。若有一束具有不同速率的電子由小孔a沿ab方向射入磁場(chǎng)，打在腔壁上的電子都被腔壁吸收，則由小孔c和小孔d射出的電子的速率之比為 ；由小孔c和d射出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為 。答案：9.（2011

6、83;北京市東城區(qū)高三期末）質(zhì)譜儀的工作原理圖如圖所示，A為粒子加速器，加速電壓為U1：M為速度選擇器，兩板問(wèn)有相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩板間距離為d；N為偏轉(zhuǎn)分離器，內(nèi)部有與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2。一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電的粒子由靜止經(jīng)加速器加速后，恰能通過(guò)速度選擇器，進(jìn)入分離器后做圓周運(yùn)動(dòng)，并打到感光板P上。不計(jì)重力，求：（1）粒子經(jīng)粒子加速器A加速后的速度”的大小及速度選擇器肘兩板間的電壓以；（2）粒子在偏轉(zhuǎn)分離器的磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑尺：（3）某同學(xué)提出：在其它條件不變的情況下，只減小加速電壓U。，就可以使粒子在偏轉(zhuǎn)分離器的磁場(chǎng)中做

7、圓周運(yùn)動(dòng)的半徑減小。試分析他的說(shuō)法是否正確。答案：10.（2011·北京市西城區(qū)高三期末）如圖所示，相距為R的兩塊平行金屬板M、N正對(duì)著放置，s1、s2分別為M、N板上的小孔，s1、s2、O三點(diǎn)共線(xiàn)，它們的連線(xiàn)垂直M、N，且s2O=R。以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。D為收集板，板上各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離以及板兩端點(diǎn)的距離都為2R，板兩端點(diǎn)的連線(xiàn)垂直M、N板。質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子，經(jīng)s1進(jìn)入M、N間的電場(chǎng)后，通過(guò)s2進(jìn)入磁場(chǎng)。粒子在s1處的速度和粒子所受的重力均不計(jì)。（1）當(dāng)M、N間的電壓為U時(shí)，求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大??；（2）若粒

8、子恰好打在收集板D的中點(diǎn)上，求M、N間的電壓值U0；（3）當(dāng)M、N間的電壓不同時(shí)，粒子從s1到打在D上經(jīng)歷的時(shí)間t會(huì)不同，求t的最小值。答案：解：（1）粒子從s1到達(dá)s2的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得 【1分】解得粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小 【1分】 （2）粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有 【1分】 由 得加速電壓U與軌跡半徑r的關(guān)系為 當(dāng)粒子打在收集板D的中點(diǎn)時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑r0=R 【1分】 對(duì)應(yīng)電壓 【1分】 （3）M、N間的電壓越大，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度越大，粒子在極板間經(jīng)歷的時(shí)間越短，同時(shí)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越大，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也會(huì)越短，出磁場(chǎng)后勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

9、也越短，所以當(dāng)粒子打在收集板D的右端時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)間t最短?！?分】 根據(jù)幾何關(guān)系可以求得粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑r =R 【1分】 由 得粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小 粒子在電場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間 【1分】粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間 【1分】粒子出磁場(chǎng)后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間 【1分】粒子從s1到打在收集板D上經(jīng)歷的最短時(shí)間為 t= t1+ t2+ t3= 【1分】11.（2011·北京市海淀區(qū)高三期末）在水平放置的兩塊金屬板AB上加上不同電壓，可以使從熾熱的燈絲釋放的電子以不同速度沿直線(xiàn)穿過(guò)B板中心的小孔O進(jìn)入寬度為L(zhǎng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里。若在A、B兩板間

10、加上電壓U0時(shí)，電子不能穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域而打在B板延長(zhǎng)線(xiàn)上的P點(diǎn)，如圖18所示。已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，并設(shè)電子離開(kāi)A板時(shí)的初速度為零。（1）在A、B兩板間加上電壓U0時(shí)，求電子穿過(guò)小孔O的速度大小v0；（2）求P點(diǎn)距小孔O的距離x；（3）若改變A、B兩板間的電壓，使電子穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域并從邊界MN上的Q點(diǎn)射出，且從Q點(diǎn)穿出時(shí)速度方向偏離原來(lái)的方向的角度為，則A、B兩板間電壓U為多大？答案：解：（1）電子在AB板間電場(chǎng)中加速時(shí)，由動(dòng)能定理得解得 （3分）（2）電子進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律可得 解得 （2分）所以 （1分）（3）若在A、B兩板間加上電壓U時(shí)，電子在AB板間加速后

11、穿過(guò)B板進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)，并從邊界MN上的Q點(diǎn)穿出，由動(dòng)能定理可得由牛頓第二定律可得 且由幾何關(guān)系可知 所以 （2分）12.（2011·北京市房山區(qū)高三期末）如圖所示的區(qū)域中，左邊為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B ，右邊是一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小未知的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其方向平行于OC且垂直于磁場(chǎng)方向一個(gè)質(zhì)量為m 、電荷量為-q 的帶電粒子從P孔以初速度V0沿垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)人勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，初速度方向與邊界線(xiàn)的夾角600 ，粒子恰好從C孔垂直于OC射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，最后打在Q點(diǎn)，已知OQ 2 OC ，不計(jì)粒子的重力，求： ( l )粒子從P運(yùn)動(dòng)到Q所用的時(shí)間 t 。( 2 )電場(chǎng)強(qiáng)度 E

12、的大小 ( 3 )粒子到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkQ答案：(1)畫(huà)出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖示的三分之一圓弧(O1為粒子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的圓心）：PO1 C=120°設(shè)粒子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r， 2分r+rcos 60°= OC=x O C=x=3r/2 2分粒子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間1分粒子在電場(chǎng)中類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng) O Q=2x=3r1分1分粒子從P運(yùn)動(dòng)到Q所用的時(shí)間 1分(2) 粒子在電場(chǎng)中類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng) 1分 1分 解得 1分(3)由動(dòng)能定理2分 解得粒子到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為13.（2011·北京市昌平區(qū)高三期末）如圖15所示，空間分布著方向平行于紙面且與場(chǎng)區(qū)邊界垂直的有界勻強(qiáng)

13、電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E、場(chǎng)區(qū)寬度為L(zhǎng)。在緊靠電場(chǎng)右側(cè)的圓形區(qū)域內(nèi)，分布著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B未知，圓形磁場(chǎng)區(qū)域半徑為r。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子從A點(diǎn)由靜止釋放后，在M點(diǎn)離開(kāi)電場(chǎng)，并沿半徑方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，然后從N點(diǎn)射出，O為圓心，MON120°，粒子重力可忽略不計(jì)。求：（1）粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大??；（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；（3）粒子從A點(diǎn)出發(fā)到N點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間。答案：解：(1)設(shè)粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理有 qEL=mv2 （3分）解得： （2分）(2)粒子在磁場(chǎng)中完成了如圖所示的部分圓運(yùn)動(dòng)，設(shè)其半徑為R，因

14、洛侖茲力提供向心力，所以有qvB= （2分）由幾何關(guān)系得（3分）所以 （2分）(3)設(shè)粒子在電場(chǎng)中加速的時(shí)間為，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的時(shí)間為粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1= （2分）粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期為 （2分）由于MON120°，所以MON60°故粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t2= （2分）所以粒子從A點(diǎn)出發(fā)到N點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間t= t1+t2 =+ （2分）14.（2011·北京市朝陽(yáng)區(qū)高三期末）如圖所示，某空間內(nèi)存在著正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。一段光滑絕緣的圓弧軌道AC固定在場(chǎng)中，圓弧所在平面與電場(chǎng)平行，圓弧的圓心

15、為O，半徑R=1.8m，連線(xiàn)OA在豎直方向上，圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角=37°?，F(xiàn)有一質(zhì)量m=3.6×104kg、電荷量q=9.0×104C的帶正電的小球（視為質(zhì)點(diǎn)），以v0=4.0m/s的速度沿水平方向由A點(diǎn)射入圓弧軌道，一段時(shí)間后小球從C點(diǎn)離開(kāi)圓弧軌道。小球離開(kāi)圓弧軌道后在場(chǎng)中做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的大?。唬?）小球剛射入圓弧軌道瞬間對(duì)軌道壓力的大小。答案：解：（1）小球離開(kāi)軌道后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其受力情況如圖1所示，則有 所以 E=3.0N/C 4分 （2）設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到

16、C點(diǎn)時(shí)的速度為v。在小球沿軌道從A運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理有 解得 v=5.0m/s 小球由A點(diǎn)射入圓弧軌道瞬間，設(shè)小球?qū)壍赖膲毫镹，小球的受力情況如圖2所示，根據(jù)牛頓第二定律有 根據(jù)圖1還有： 由可求得： N=h根據(jù)牛頓第三定律可知，小球由A點(diǎn)射入圓弧軌道瞬間對(duì)軌道的壓力N=N=3.2×103N 8分15.（2011·北京市豐臺(tái)區(qū)高三期末）圖17為湯姆生在1897年測(cè)量陰極射線(xiàn)（電子）的比荷時(shí)所用實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。K為陰極，A1和A2為連接在一起的中心空透的陽(yáng)極，電子從陰極發(fā)出后被電場(chǎng)加速，只有運(yùn)動(dòng)方向與A1和A2的狹縫方向相同的電子才能通過(guò)，電子被加速后沿00

17、方向垂直進(jìn)人方向互相垂直的電場(chǎng)、磁場(chǎng)的疊加區(qū)域。磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，電場(chǎng)極板水平放置，電子在電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的共同作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)。已知圓形磁場(chǎng)的半徑為r，圓心為C。某校物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們利用該裝置，進(jìn)行了以下探究測(cè)量：第一步：調(diào)節(jié)兩種場(chǎng)的強(qiáng)弱。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí)，使得電子恰好能夠在復(fù)合場(chǎng)區(qū)域內(nèi)沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。第二步：撤去電場(chǎng)，保持磁場(chǎng)和電子的速度不變，使電子只在磁場(chǎng)力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打在熒屏上出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn)P，通過(guò)推算得到電子的偏轉(zhuǎn)角為（CP與OO下之間的夾角）。求：（1）電子在復(fù)合場(chǎng)中沿直線(xiàn)向右飛行的速度；（2）電子的比荷；（3）有位同學(xué)提出了該裝置的改造方案，把球形熒屏改成平面熒屏，并畫(huà)出了如圖18的示意圖。已知電場(chǎng)平行金屬板長(zhǎng)度為L(zhǎng)1, 金屬板右則到熒屏垂直距離為L(zhǎng)2。實(shí)驗(yàn)方案的第一步不變，可求出電子在復(fù)合場(chǎng)中沿直線(xiàn)向右飛行的速度。第二步撤去磁場(chǎng)，保持電場(chǎng)和電子的速度不變，使電子只在電場(chǎng)力的作用