第八章高頻考點(diǎn)真題驗收全通關(guān)

1、 第八章高頻考點(diǎn)真題驗收全通關(guān) 把握本章在高考中考什么、怎么考，練通此卷、平步高考！高頻考點(diǎn)一：磁場安培力1(2013·上海高考)如圖1，通電導(dǎo)線MN與單匝矩形線圈abcd共面，位置靠近ab且相互絕緣。當(dāng)MN中電流突然減小時，線圈所受安培力的合力方向()圖1A向左B向右C垂直紙面向外 D垂直紙面向里2(多選)(2012·海南高考)圖2中裝置可演示磁場對通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿。當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b，導(dǎo)軌兩端e、f，分別接到兩個不同的直流電源上時，L便在導(dǎo)軌上滑動。下列說法正確的是()圖2A若a

2、接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動B若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動C若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動D若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動3. (2012·大綱卷)如圖3所示，兩根相互平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等。關(guān)于以下幾點(diǎn)處的磁場，下列說法正確的是()圖3AO點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零Ba、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反Cc、d兩點(diǎn)處的磁感

3、應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同Da、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同高頻考點(diǎn)二：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動4(2014·北京高考)帶電粒子a、b在同一勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，它們的動量大小相等，a運(yùn)動的半徑大于b運(yùn)動的半徑。若a、b的電荷量分別為qa、qb，質(zhì)量分別為ma、mb，周期分別為Ta、Tb。則一定有()Aqa<qb Bma<mbCTa<Tb D.5(多選)(2011·浙江高考)利用如圖4所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子。圖中板MN上方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，板上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端相距為L。一群質(zhì)量為m

4、、電荷量為q，具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進(jìn)入磁場，對于能夠從寬度為d的縫射出的粒子，下列說法正確的是()圖4A粒子帶正電B射出粒子的最大速度為C保持d和L不變，增大B，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大D保持d和B不變，增大L，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大6. (2013·全國卷)如圖5，半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的橫截面(紙面)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外。一電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為。已知粒子射出磁場與射入磁場時運(yùn)動方向間的夾角為60°，則粒子的速率

5、為(不計重力)()圖5A.B.C. D.高頻考點(diǎn)三：帶電粒子在組合場中的運(yùn)動7(2013·安徽高考)如圖6所示的平面直角坐標(biāo)系xOy，在第象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場，方向沿y軸正方向；在第象限的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場，方向垂直于xOy平面向里，正三角形邊長為L，且ab邊與y軸平行。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從y軸上的P(0，h)點(diǎn)，以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場，通過電場后從x軸上的a(2h,0)點(diǎn)進(jìn)入第象限，又經(jīng)過磁場從y軸上的某點(diǎn)進(jìn)入第象限，且速度與y軸負(fù)方向成45°角，不計粒子所受的重力。求：圖6(1)電場強(qiáng)度E的大??；(2)粒子到達(dá)a點(diǎn)時速度的

6、大小和方向；(3)abc區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值。8(2011·北京高考)利用電場和磁場，可以將比荷不同的離子分開，這種方法在化學(xué)分析和原子核技術(shù)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。如圖7所示的矩形區(qū)域ACDG(AC邊足夠長)中存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，A處有一狹縫。離子源產(chǎn)生的離子，經(jīng)靜電場加速后穿過狹縫沿垂直于GA邊且垂直于磁場的方向射入磁場，運(yùn)動到GA邊，被相應(yīng)的收集器收集，整個裝置內(nèi)部為真空。已知被加速的兩種正離子的質(zhì)量分別是m1和m2(m1>m2)，電荷量均為q。加速電場的電勢差為U，離子進(jìn)入電場時的初速度可以忽略。不計重力，也不考慮離子間的相互作用。圖7(1)求質(zhì)量為m1的

7、離子進(jìn)入磁場時的速率v1；(2)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時，求兩種離子在GA邊落點(diǎn)的間距s；(3)在前面的討論中忽略了狹縫寬度的影響，實際裝置中狹縫具有一定寬度。若狹縫過寬，可能使兩束離子在GA邊上的落點(diǎn)區(qū)域交疊，導(dǎo)致兩種離子無法完全分離。設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)，GA邊長為定值L，狹縫寬度為d，狹縫右邊緣在A處。離子可以從狹縫各處射入磁場，入射方向仍垂直于GA邊且垂直于磁場。為保證上述兩種離子能落在GA邊上并被完全分離，求狹縫的最大寬度。9. (2012·天津高考)對鈾235的進(jìn)一步研究在核能的開發(fā)和利用中具有重要意義。如圖8所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的鈾235離子，從容器A下方的小孔S

8、1不斷飄入加速電場，其初速度可視為零，然后經(jīng)過小孔S2垂直于磁場方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動，離子行進(jìn)半個圓周后離開磁場并被收集，離開磁場時離子束的等效電流為I。不考慮離子重力及離子間的相互作用。圖8(1)求加速電場的電壓U。(2)求出在離子被收集的過程中任意時間t內(nèi)收集到離子的質(zhì)量M。(3)實際上加速電壓的大小會在U±U范圍內(nèi)微小變化。若容器A中有電荷量相同的鈾235和鈾238兩種離子，如前述情況它們經(jīng)電場加速后進(jìn)入磁場中會發(fā)生分離，為使這兩種離子在磁場中運(yùn)動的軌跡不發(fā)生交疊，應(yīng)小于多少？(結(jié)果用百分?jǐn)?shù)表示，保留兩位有效數(shù)字)10(2013·

9、;天津高考)一圓筒的橫截面如圖9所示，其圓心為O。筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。圓筒下面有相距為d的平行金屬板M、N，其中M板帶正電荷，N板帶等量負(fù)電荷。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子自M板邊緣的P處由靜止釋放，經(jīng)N板的小孔S以速度v沿半徑SO方向射入磁場中。粒子與圓筒發(fā)生兩次碰撞后仍從S孔射出，設(shè)粒子與圓筒碰撞過程中沒有動能損失，且電荷量保持不變，在不計重力的情況下，求：圖9(1)M、N間電場強(qiáng)度E的大小；(2)圓筒的半徑R；(3)保持M、N間電場強(qiáng)度E不變，僅將M板向上平移d，粒子仍從M板邊緣的P處由靜止釋放，粒子自進(jìn)入圓筒至從S孔射出期間，與圓筒的碰撞次數(shù)n。11(2

10、013·江蘇高考)在科學(xué)研究中，可以通過施加適當(dāng)?shù)碾妶龊痛艌鰜韺崿F(xiàn)對帶電粒子運(yùn)動的控制。如圖10甲所示的xOy平面處于勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t做周期性變化的圖像如圖乙所示。x軸正方向為E的正方向，垂直紙面向里為B的正方向。在坐標(biāo)原點(diǎn)O有一粒子P，其質(zhì)量和電荷量分別為m和q。不計重力。在t時刻釋放P，它恰能沿一定軌道做往復(fù)運(yùn)動。圖10(1)求P在磁場中運(yùn)動時速度的大小v0；(2)求B0應(yīng)滿足的關(guān)系；(3)在t0(0<t0<)時刻釋放P，求P速度為零時的坐標(biāo)。高頻考點(diǎn)四：帶電粒子在疊加場中的運(yùn)動12. (2012·浙江高考)如圖11所示

11、，兩塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調(diào)的電源上。兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴。調(diào)節(jié)電源電壓至U，墨滴在電場區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動；進(jìn)入電場、磁場共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的M點(diǎn)。圖11(1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值；(3)現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置。為了使墨滴仍能到達(dá)下板M點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至B，則B的大小為多少？13(2012·重慶高考)有人設(shè)計了一種帶電顆粒的速率分選裝置，其原理

12、如圖12所示。兩帶電金屬板間有勻強(qiáng)電場，方向豎直向上。其中PQNM矩形區(qū)域內(nèi)還有方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場。一束比荷(電荷量與質(zhì)量之比)均為的帶正電顆粒，以不同的速率沿著磁場區(qū)域的水平中心線OO進(jìn)入兩金屬板之間，其中速率為v0的顆粒剛好從Q點(diǎn)處離開磁場，然后做勻速直線運(yùn)動到達(dá)收集板。重力加速度為g，PQ3d，NQ2d，收集板與NQ的距離為l，不計顆粒間相互作用。求圖12(1)電場強(qiáng)度E的大??；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?3)速率為v0(1)的顆粒打在收集板上的位置到O點(diǎn)的距離。答案1.選B因為導(dǎo)線MN靠近ab，由圖可知，線圈中等效合磁場為垂直紙面向里，當(dāng)MN中電流減小時，由楞次定律可知感應(yīng)電流

13、的磁場阻礙磁通量的減小，故線圈向右運(yùn)動，所受安培力的合力向右，故只有B項正確。2選BD若a接正極，b接負(fù)極，電磁鐵磁極間磁場方向向上，e接正極，f接負(fù)極，由左手定則判定金屬桿受安培力向左，則L向左滑動，A項錯誤，同理判定B、D選項正確，C項錯誤。3選C先根據(jù)安培定則可判斷M、N兩點(diǎn)處的直線電流在a、b、c、d、O各點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向，如圖所示，再利用對稱性和平行四邊形定則可確定各點(diǎn)(合)磁場的方向。磁場疊加后可知，a、b、c、d、O的磁場方向均相同，a、b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，c、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。所以只有C正確。4選A設(shè)帶電粒子以速度v在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力

14、，由洛倫茲力公式和牛頓運(yùn)動定律得，qvBm，解得mvqBR。兩個粒子的動量mv相等，則有qaBRaqbBRb。根據(jù)題述，a運(yùn)動的半徑大于b運(yùn)動的半徑，即Ra>Rb，所以qa<qb，選項A正確。根據(jù)題述條件，不能判斷出兩粒子的質(zhì)量關(guān)系，選項B錯誤。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的周期T，不能判斷出兩粒子的周期、比荷之間的關(guān)系，選項C、D錯誤。5選BC由左手定則和粒子的偏轉(zhuǎn)情況可以判斷粒子帶負(fù)電，選項A錯；根據(jù)洛倫茲力提供向心力qvB可得v，r越大v越大，由圖可知r最大值為rmax，選項B正確；又r最小值為rmin，將r的最大值和最小值代入v的表達(dá)式后得出速度之差為v，可見選項C正確、D錯誤

15、。6.選B作出粒子在圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的運(yùn)動軌跡如圖，連接MN，根據(jù)粒子射出磁場時的速度方向與初速度方向間的夾角為60°，及MP，得出各角大小如圖所示，粒子的出射點(diǎn)必與磁場圓的圓心等高，四邊形OMON為菱形，粒子做圓周運(yùn)動的半徑rR，根據(jù)qvB，得v。7.解析：(1)設(shè)粒子在電場中運(yùn)動的時間為t，則有xv0t2hyat2hqEma聯(lián)立以上各式可得E(2)粒子到達(dá)a點(diǎn)時沿y軸負(fù)方向的分速度為vyatv0所以vv0，方向指向第象限與x軸正方向成45°角(3)粒子在磁場中運(yùn)動時，有qvBm當(dāng)粒子從b點(diǎn)射出時，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為最小值，此時有rL，所以B答案：(1)(2)v0方向指

16、向第象限與x軸正方向成45°角(3)8解析：(1)加速電場對離子m1做的功WqU由動能定理m1vqU得v1(2)由牛頓第二定律和洛倫茲力公式qvB，R，利用式得離子在磁場中的軌道半徑分別為R1，R2兩種離子在GA上落點(diǎn)的間距s2R12R2()(3)質(zhì)量為m1的離子，在GA邊上的落點(diǎn)都在其入射點(diǎn)左側(cè)2R1處，由于狹縫的寬度為d，因此落點(diǎn)區(qū)域的寬度也是d。同理，質(zhì)量為m2的離子在GA邊上落點(diǎn)區(qū)域的寬度也是d。為保證兩種離子能完全分離，兩個區(qū)域應(yīng)無交疊，條件為2(R1R2)d利用式，代入式得2R1(1)dR1的最大值滿足2R1mLd得(Ld)(1)d求得最大值dm·L。答案：(1

17、) (2) ()(3)·L9解析：(1)設(shè)離子經(jīng)電場加速后進(jìn)入磁場時的速度為v，由動能定理得qUmv2離子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，所受洛倫茲力充當(dāng)向心力，即qvBm由式解得U(2)設(shè)在t時間內(nèi)收集到的離子個數(shù)為N，總電荷量為Q，則QItNMNm由式解得M(3)由式有R設(shè)m為鈾238離子的質(zhì)量，由于電壓在U±U之間有微小變化，鈾235離子在磁場中最大半徑為Rmax鈾238離子在磁場中最小半徑為Rmin這兩種離子在磁場中運(yùn)動的軌跡不發(fā)生交疊的條件為Rmax<Rmin即<則有m(UU)<m(UU)<其中鈾235離子的質(zhì)量m235u(u為原子質(zhì)量單位)，鈾2

18、38離子的質(zhì)量m238u，故<解得<0.63%答案：(1)(2)(3)小于0.63%10解析：本題考查帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動，意在考查考生應(yīng)用電磁學(xué)知識分析問題和綜合應(yīng)用知識解題的能力。(1)設(shè)兩板間的電壓為U，由動能定理得qUmv2由勻強(qiáng)電場中電勢差與電場強(qiáng)度的關(guān)系得UEd聯(lián)立上式可得E(2)粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)用幾何關(guān)系作出圓心為O，圓半徑為r。設(shè)第一次碰撞點(diǎn)為A，由于粒子與圓筒發(fā)生兩次碰撞又從S孔射出，因此，SA弧所對的圓心角AOS等于。由幾何關(guān)系得rRtan粒子運(yùn)動過程中洛倫茲力充當(dāng)向心力，由牛頓第二定律，得qvBm聯(lián)立式得R(3)保持M、N間電場強(qiáng)度E不變，M板向上平移了d后，設(shè)板間電壓為U，則U設(shè)粒子進(jìn)入S孔時的速度為v，由式看出綜合式可得vv設(shè)粒子做圓周運(yùn)動的半徑為r，則r設(shè)粒子從S到第一次與圓筒碰撞期間的軌跡所對圓心角為，比較兩式得到rR，可見粒子須經(jīng)過四個這樣的圓弧才能從S孔射出，故n3答案：(1)(2)(3)311解析：(1)做勻加速直線運(yùn)動，2做勻速圓周運(yùn)動，電場力FqE0加速度a速度v0