2012年3月高考物理 模擬聯(lián)考題精選解析 12磁場（教師版）

1、磁場1. （2012年3月福州質(zhì)檢）如圖所示，在平行線MN、PQ之間存在豎直向上的勻強電場和垂直紙面的磁場(未畫出)，磁場的磁感應(yīng)強度從左到右逐漸增大。一帶電微粒進入該區(qū)域時，由于受到空氣阻力作用，恰好能沿水平直線OO通過該區(qū)域。帶電微粒所受的重力忽略不計，運動過程帶電量不變。下列判斷正確的是A微粒從左到右運動，磁場方向向里B微粒從左到右運動，磁場方向向外C微粒從右到左運動，磁場方向向里D微粒從右到左運動，磁場方向向外2. （2012年3月河南焦作一模）歐姆在探索導(dǎo)體的導(dǎo)電規(guī)律的時候，沒有電流表，他利用小磁針的偏轉(zhuǎn)檢測電流，具體的做法是：在地磁場的作用下，處于水平靜止的小磁針上方，平行于小磁針

2、水平放置一直導(dǎo)線，當(dāng)該導(dǎo)線中通有電流的時候，小磁針就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)；當(dāng)通過該導(dǎo)線的電流為I時，發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)了30°，由于直導(dǎo)線在某點產(chǎn)生的磁場與通過直導(dǎo)線的電流成正比，當(dāng)他發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)了60°時，通過該直導(dǎo)線的電流為A3I B.2I CI D. I2.答案：A解析：設(shè)地磁場的磁感應(yīng)強度為B0，當(dāng)通過該導(dǎo)線的電流為I時，發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)了30°，設(shè)電流為I的導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度為B1，則有tan30°= B1/ B0；小磁針偏轉(zhuǎn)了60°時，設(shè)通過該直導(dǎo)線的電流為I， 產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度為B2，則有tan60°= B2/ B0；聯(lián)

3、立解得B2 =3B1；根據(jù)直導(dǎo)線在某點產(chǎn)生的磁場與通過直導(dǎo)線的電流成正比可得，I=3 I，選項A正確。3（2012年3月安徽省“江南十?！备呷?lián)考）如圖所示，邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強磁場，邊界OA上有一粒子源S。某一時刻，從S平行于紙面向各個方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子（不計粒子的重力及粒子間的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，經(jīng)過一段時間有大量粒子從邊界OC射出磁場。已知AOC=60°，從邊界OC射出的粒子在磁場中運動的最短時間等于T/6（T為粒子在磁場中運動的周期），則從邊界OC射出的粒子在磁場中運動的最長時間為（ ）AT/3BT/2C2T/3D5T/64

4、（2012年3月江蘇省蘇北四星級高中聯(lián)考）如圖所示，質(zhì)量為m、長為L的直導(dǎo)線用兩絕緣細線懸掛于O、O，并處于勻強磁場中.。當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時，懸線與豎直方向夾角為.，則磁感應(yīng)強度方向和大小可能為 ( )Az正向，tan. By正向， Cz負向，tan. D沿懸線向上，sin4. 答案：BC解析：由平衡條件可知，導(dǎo)線所受安培力方向在+z方向和沿細線細線方向之間，由左手定則可判斷出磁感應(yīng)強度方向為沿y正向和沿z負向偏y負向角之間，選項AD錯誤；若磁感應(yīng)強度方向為沿y正向，所受安培力沿z正向，大小等于mg，即BIL=mg，解得磁感應(yīng)強度大小為，選項B正確；若磁感應(yīng)強度方

5、向為沿z負向，所受安培力沿y正向，大小BIL=mgtan.，解得磁感應(yīng)強度大小為tan.，選項C正確。5（2012年3月江蘇三校聯(lián)考）狄拉克曾經(jīng)預(yù)言，自然界應(yīng)該存在只有一個磁極的磁單極子，其周圍磁感線呈均勻輻射狀分布（如圖甲所示），距離它r處的磁感應(yīng)強度大小為（k為常數(shù)），其磁場分布與負點電荷Q的電場（如圖乙所示）分布相似?，F(xiàn)假設(shè)磁單極子S和負點電荷Q均固定，有帶電小球分別在S極和Q附近做勻速圓周運動。則關(guān)于小球做勻速圓周運動的判斷正確的是A若小球帶正電，其運動軌跡平面可在S的正上方，如圖甲所示B若小球帶正電，其運動軌跡平面可在Q的正下方，如圖乙所示C若小球帶負電，其運動軌跡平面可在S的正上方

6、，如圖甲所示D若小球帶負電，其運動軌跡平面可在Q的正下方，如圖乙所示所示，選項C正確；若小球帶負電，小球不可能做勻速圓周運動，選項D錯誤。6(2012年3月陜西渭南市質(zhì)檢)如圖1所示，長方形線框abcd通有電流I，放在直線電流I'附近，以下關(guān)于線框四個邊受到安培力的說法正確的是A線框只有兩個邊受力，合力向左B線框只有兩個邊受力，合力向右C線框四個邊都受力，合力向左D線框四個邊都受力，合力向右6.答案：C解析：利用左手定則可判斷出線框四個邊都受力，由于左側(cè)邊所在處磁感應(yīng)強度最大，所以合力向左，選項C正確。7(2012年3月山東德州一模)如圖甲所示，帶負電的物塊A放在足夠長的不帶電的絕緣小

7、車B上，兩者均保持靜止，置于垂直于紙面向里的勻強磁場中，在t=0時刻用水平恒力F向左推小車B。已知地面光滑，AB接觸面粗糙，A所帶電荷量保持不變。圖乙中關(guān)于A、B的vt圖象大致正確的是 7.答案：C解析：由于AB間粗糙，在水平恒力F作用下，二者一起做加速度為a=F/(mA+ mB) 8（2012年3月江西南昌一模）勞倫斯和利文斯設(shè)計的回旋加速器工作原理如圖所示，置于高真空中的D形金屬半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時間可忽略，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場與盒面垂直，高頻交流電頻率為f，加速電壓為U.若A處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)子質(zhì)量為m、電荷量為q，在加速器中被加速，且加速過程中不考慮相對論效應(yīng)

8、和重力的影響，則下列說法正確的是A質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2RfB質(zhì)子離開回旋加速器時的最大動能與加速電壓U成正比C質(zhì)子離開回旋加速器時的最大動能與交流電頻率f成正比D質(zhì)子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比為19（17分）(2012年3月陜西渭南市質(zhì)檢)從粒子源不斷發(fā)射相同的帶電粒子，初速可忽略不計，這些粒子經(jīng)電場加速后，從M孔以平行于MN方向進入一個邊長為d的正方形的磁場區(qū)域MNQP，如圖14所示，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向外，其中PQ的中點S開有小孔，外側(cè)緊貼PQ放置一塊熒光屏。當(dāng)把加速電壓調(diào)節(jié)為U時，這些粒子剛好經(jīng)過孔S 打在熒光屏上，不計粒子的重力和粒子間的

9、相互作用。請說明粒子的電性并求出粒子的比荷（）。9（17分）解題指導(dǎo)：應(yīng)用動能定理求出帶電粒子經(jīng)電場加速后的速度，畫出帶電粒子在磁場中運動軌跡圖，利用洛倫茲力提供向心力和圖中幾何關(guān)系列方程解答。解：粒子在磁場中運動軌跡如答圖2所示，其中O為軌跡的圓心。由于受力沿MP邊，粒子帶正電。（2分）粒子在電場中加速，由動能定理有：10（20分）（2012年3月蘭州診斷）如圖所示，第四象限內(nèi)有互相正交的勻強電場E與勻強磁場B1，E的大小為15×l03v/m，B1大小為0.5T；第一象限的某個矩形區(qū)域內(nèi)，有方向垂直紙面的勻強磁場，磁場的下邊界與x軸重合。一質(zhì)量m=l×10-14kg電荷量

10、q=2×10-10C的帶正電微粒以某一速度v沿與y軸正方向60°角從M點射入，沿直線運動，經(jīng)P點后即進入處于第一象限內(nèi)的磁場B2區(qū)域。一段時間后，小球經(jīng)過y軸上的N點并與y軸正方向成60°角的方向飛出。M點的坐標為（0，-10），N點的坐標為（0，30），不計微粒重力，g取10m/s2。則求： （1）微粒運動速度v的大?。?（2）勻強磁場B2的大??； （3）B2磁場區(qū)域的最小面積。10.解析：（1）帶正電微粒在電場和磁場復(fù)合場中沿直線運動，qE=qvB1，解得v=E/ B1=3×103m/s。（2）畫出微粒的運動軌跡如圖，粒子做圓周運動的半徑為R=m。由

11、qvB2=mv2/R，解得B2=3/4T。（3）由圖可知，磁場B2的最小區(qū)域應(yīng)該分布在圖示的矩形PACD內(nèi)，由幾何關(guān)系易得PD=2Rsin60°=20cm=0.2m，PA=R(1-cos60°)= /30m。所以，所求磁場的最小面積為S=PD·PA=m2。11（20分）（2012年貴州省黔東南州一模）如圖所示，一帶電微粒質(zhì)量為m=2.0×10-11kg、電荷量q=+1.0×10-5C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1=100V的電場加速后，水平進入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場中，微粒射出電場時的偏轉(zhuǎn)角=30º，并接著進入一個方向垂直紙面向里、寬度為

12、D=34.6cm的勻強磁場區(qū)域。已知偏轉(zhuǎn)電場中金屬板長L=20cm，兩板間距d=17.3cm，重力忽略不計。求：帶電微粒進入偏轉(zhuǎn)電場時的速率v1；偏轉(zhuǎn)電場中兩金屬板間的電壓U2；為使帶電微粒不會由磁場右邊射出，該勻強磁場的磁感應(yīng)強度B至少多大？豎直方向： 1分 1分 由幾何關(guān)系2分 得 =100V 2分 2分得 2分若帶電粒子不射出磁場，磁感應(yīng)強度B至少為0.1T 1分12.（18分）（2012年3月河南焦作一模）如圖所示，在直角坐標系的原點O處有一放射源，向四周均勻發(fā)射速度大小相等、方向都平行于紙面的帶電粒子。在放射源右側(cè)有一很薄的擋板，垂直于x軸放置，擋板與xoy平面交線的兩端M、N正好與

13、原點O構(gòu)成等邊三角形，為擋板與x軸的交點。在整個空間中，有垂直于xoy平面向外的勻強磁場（圖中未畫出），帶電粒子在磁場中沿順時針方向做勻速圓周運動。已知帶電粒子的質(zhì)量為m，帶電荷量大小為q，速度大小為，MN的長度為L。（不計帶電粒子的重力及粒子間的相互作用）（1）確定帶電粒子的電性；（2）要使帶電粒子不打在擋板上，求磁感應(yīng)強度的最小值；（3）要使MN的右側(cè)都有粒子打到，求磁感應(yīng)強度的最大值。（計算過程中，要求畫出各臨界狀態(tài)的軌跡圖）12. （18分）解題指導(dǎo)：根據(jù)帶電粒子在磁場中沿順時針方向做勻速圓周運動，利用左手定則可判斷出粒子帶正電荷。帶電粒子在勻強磁場中運動，利用洛倫茲力公式等于向心力和

14、圖中幾何關(guān)系列方程解答。解：（1）由左手定則可得，粒子帶正電荷。（2分）（2）設(shè)磁感應(yīng)強度大小為B，帶電粒子運動的軌跡半徑為r，帶電粒子做圓周運動的向心力由洛侖茲力提供，有：qvB=m ， 解得r=mv/qB。 （2分）由于從O點射出的粒子的速度大小都相同，由上式可知，所有粒子的軌跡半徑都相等。由幾何知識可知，為使粒子不打在擋板上，軌跡的半徑最大時，帶電粒子在O點沿y軸正方向射出，其軌跡剛好與MN相切，如圖甲所示。（2分）則最大半徑 rmax=×L×cos30°=L。 （2分）由上式可得，磁感應(yīng)強度的最小值Bmin=。 （2分）（3）為使MN的右側(cè)都有粒子打到，打

15、在N點的粒子最小半徑的軌跡為圖乙中的圓弧OMN。 （2分） 圖中點O3為軌跡的圓心，由于內(nèi)接OMN為正三角形，方向垂直紙面向里的、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場.在t =0時刻,一位于正方形區(qū)域中心O的粒子源在abcd平面內(nèi)向各個方向發(fā)射出大量帶正電的粒子,所有粒子的初速度大小均相同，粒子在磁場中做圓周運動的半徑恰好等于正方形邊長，不計重力和粒子之間的相互作用力.已知平行于ad方向發(fā)射的粒子在t = t0時刻剛好從磁場邊界cd上的某點離開磁場，求：(1)粒子的比荷q/m；(2)從粒子發(fā)射到全部粒子離開磁場所用的時間；(3)假設(shè)粒子源發(fā)射的粒子在各個方向均勻分布，在t =t0時刻仍在磁場中的粒子數(shù)與粒