高三物理磁场大题.docx

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1、1如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度 v 从 A 点沿直径 AOB 方向射入磁场，经过 t 时间从 C 点射出磁场，OC 与 OB 成 600 角。现将 带电粒子的速度变为 v/3，仍从 A 点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的 运动时间变为A12DtB2Dt1C Dt32半径为a3DtD右端开小口的导体圆环和长为 2a的导体直杆，单位长度电阻均为 R 。圆环0水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B。杆在圆环 上以速度 v 平行于直径 CD 向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆 环中心 O 开始，杆的位置由

2、 q确定，如图所示。则A q=0 时，杆产生的电动势为2 BavBq=p3时，杆产生的电动势为3 BavCq=0 时，杆受的安培力大小为3 B 2 av(p +2)R0pD q= 时，杆受的安培力大小为 33 B 2 av(5p +3)R03如图，质量分别为 m 和 m 的两小球带有同种电荷，电荷最分别为 q 和 q ，用绝缘细A B A B线悬挂在天花板上。平衡时，两小球恰处于同一水平位置，细线与竖直方向间夹角分别为 与 （ ）。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别 v 1 2 1 2A-2和 v ，最大动能分别为 E 和 E 。则 （ ） B kA kB（A）m 一定小于 m

3、 A B（C）v 一定大于 v A B（B）q 一定大于 qA B（D）E 一定大于 E kA kB4如图，理想变压器原、副线圈匝数比为 201，两个标有“12V，6W”的小灯泡并联 在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈中电压表和电流表（可视为理想的） 的示数分别是A120V，0.10A B240V，0.025AC120V，0.05A D240V，0.05A5如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合； 磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为 B .使该线框从静止开始绕过0圆心 O、垂直于半圆面的轴以角速度 匀速转动半周，在线框中产生感应电流。

4、现使 线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率DBDt的大小应为A.4wBp0B.2wBp0C.wB0pD.wB02p6如图所示直角坐标系 xoy 中，矩形区域 oabc 内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感 应强度大小为 B=5.010 T；第一象限内有沿 -y 方向的匀强电场，电场强度大小为E =1.0 105N/C。已知矩形区域 Oa 边长为 0.60m，ab 边长为 0.20m。在 bc边中点 N 处有一放射源，某时刻，放射源沿纸面向磁场中各方向均匀地辐射出速率均为v =1.0 106m/s 的某种带正电粒子

5、，带电粒子质量 m =1.6 10 -27kg，电荷量q =3.2 10 -19 C，不计粒子重力，求：（计算结果保留两位有效数字）（1） 粒子在磁场中运动的半径；（2） 从 x 轴上射出的粒子中，在磁场中运动的最短路程为多少?（3） 放射源沿- x 方向射出的粒子，从射出到从 y 轴离开所用的时间。7如图所示，相距为 L 的两条足够长光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨由两种 材料组成。PG 右侧部分单位长度电阻为 r ，且 PQ=QH=GH=L。PG 左侧导轨与导体棒电阻0均不计。整个导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度为 B。 质量为 m 的导体棒 AC 在恒力 F

6、 作用下从静止开始运动，在到达 PG 之前导体棒 AC 已经 匀速。（1） 求当导体棒匀速运动时回路中的电流；（2） 若导体棒运动到 PQ 中点时速度大小为 v ，试计算此时导体棒加速度；1（3）若导体棒初始位置与 PG 相距为 d，运动到 QH 位置时速度大小为 v ，试计算整个2过程回路中产生的焦耳热。8（12 分）如图所示，在匀强电场中，有A、B 两点，它们间距为 2cm ，两点的连线与 场强方向成 60角。将一个不知道电荷性质，电量为 210-5C 的电荷由 A 移到 B，其电 势能增加了 0.2J。求：（1）判断电荷带正电还是负电？由 A 到 B 电场力做的功 W ？AB（2）A、B

7、 两点的电势差 U 为多少？AB（3）匀强电场的场强的大小？9（18 分）如图所示，在无限长的竖直边界 NS 和 MT 间充满匀强电场，同时该区域上、 下部分分别充满方向垂直于 NSTM 平面向外和向内的匀强磁场，磁感应强度大小分别为 B 和 2 B ，KL 为上下磁场的水平分界线，在 NS 和 MT 边界上，距 KL 高 h 处分别有 P、Q两点，NS 和 MT 间距为1.8h.质量为m、带电量为q的粒子从 P 点垂直于 NS 边界射入该区域，在两边界之间做圆周运动，重力加速度为 g.（1） 求该电场强度的大小和方向。（2） 要使粒子不从 NS 边界飞出，求粒子入射速度的最小值。（3） 若粒

8、子能经过 Q 点从 MT 边界飞出，求粒子入射速度的所有可能值。10在如图所示的直角坐标系中，x 轴的上方存在与 x 轴正方向成 45角斜向右下方的 匀强电场，场强的大小为 E104 V/m.x 轴的下方有垂直于 xOy 面向外的匀强磁场，q磁感应强度的大小为 B2102 T把一个比荷为 2108 C/kg 的正电荷从坐标为m(0,1)的 A 点处由静止释放电荷所受的重力忽略不计(1)求电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间；(2) 求电荷在磁场中做圆周运动的半径；(保留两位有效数字)(3) 当电荷第二次到达 x 轴时，电场立即反向，而场强大小不变，试确定电荷到达 y 轴 时的位置坐标11（2

9、0 分）如图所示，直角坐标系 xoy 位于竖直平面内，y 轴正方向竖直向上，x 轴 正方向水平向右。空间中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强磁场垂直 xoy 平面 向里，磁感应强度大小为 B。匀强电场（图中未画出）方向平行于 xoy 平面，小球（可视为质点）的质量为 m、带电量为+q，已知电场强度大小为 Emgq，g 为重力加速度。（1） 若匀强电场方向水平向左，使小球在空间中做直线运动，求小球在空间中做直线 运动的速度大小和方向；（2） 若匀强电场在 xoy 平面内的任意方向，确定小球在 xoy 平面内做直线运动的速度 大小的范围；（3） 若匀强电场方向竖直向下，将小球从 O 点由静止释

10、放，求小球运动过程中距 x 轴 的最大距离。12如图所示，一根长为l的细绝缘线，上端固定，下端系一个质量为 m 的带电小球，将整个装置放入一匀强电场，电场强度大小为 E，方向水平向右，已知：当细线偏离竖 直方向为 370 时，小球处于平衡状态，（sin370=0.6）试求：（1） 小球带何种电荷，带电量为多少；（2） 如果将细线剪断，小球经时间 t 发生的位移大小；（3） 若将小球拉至最低点无初速释放，当小球运动到图示位置时受到线的拉力的大小。13如图所示的坐标系，x 轴沿水平方向，y 轴沿竖直方向在 x 轴上方空间的第一、第二象限内，既无电场也无磁场，在第三象限内存在沿 y 轴正方向的匀强电

11、场和垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场，在第四象限内存在沿 y 轴负方向、场强大小与第三象限电场 强度相等的匀强电场一质量为 m、电荷量为 q 的带电质点，从 y 轴上 yh 处的 P 点1以一定的水平初速度沿 x 轴负方向进入第二象限，然后经过 x 轴上 x2h 处的 P 点进2入第三象限，带电质点恰能做匀速圆周运动，之后经过 y 轴上 y2h 处的 P 点进入第3四象限试求：(1) 第三象限空间中电场强度和磁感应强度的大小(2) 带电质点在第四象限空间运动过程中的最小速度14（18 分）如图所示，在直角坐标系 xoy平面的第 II 象限内有半径为 R的圆O1分别与 x 轴、y 轴相切于 C

12、（ -R ，0）、D（0， R ）两点，圆 O 内存在垂直于 xoy 平面向外1的匀强磁场，磁感应强度 B与 y 轴平行且指向负方向的匀强电场左边界与 y 轴重合， 右边界交 x 轴于 G 点，一带正电的粒子 A（重力不计）电荷量为 q 、质量为 m ，以某一速率垂直于 x 轴从 C 点射入磁场，经磁场偏转恰好从 D 点进入电场，最后从 G 点以与 轴正向夹角 45的方向射出电场求：x（1） OG 之间距离；（2） 该匀强电场电场强度 E；（3）若另有一个与 A 的质量和电荷量相同、速率也相同的正粒子 A，从 C 点沿与x轴负方向成 30角的方向射入磁场，则粒子 A再次回到x轴上某点时，该点坐

13、标值为多少？高三物理磁场大题参考答案【答案】B【解析】由牛顿第二定律qvB =mv 2r及匀速圆周运动 T =2pvr得：r =mv 2pm； T =qB qB。作出粒子的运动轨迹图，由图可得以速度 v 从 A 点沿直径 AOB 方向射入磁场经过 t=T/6从 C 点射出磁场，轨道半径r =3 AO；速度变为 v/3 时，运动半径是 r/3=3 AO / 3，由几何关系可得在磁场中运动转过的圆心角为 1200，运动时间为 T/3,即 2t。A、C、D 项错 误； B 项正确。【答案】AD【解析】杆的有效切割长度随角度变化关系为L =2a cosq由法拉第电磁感应定律可知 A 答案显然正确，B

14、错误；此时导体棒是电源，而两圆弧并联后作为外电路，由全电路欧姆定律 通过计算可知答案 D 正确，选 AD3ACD【解析】分别对 A、B 进行受力分析，如图所示两球间的库仑斥力是作用力与反作用力总是大小相等，与带电量的大小无关，因此 B 选项不 对，对于 A 球：T sinAq1=F T cosAq1=M gA对于 B 球：T sinBq2=FT cosBq2=M gB联立得：F=M g tanAq =M g tan 1 Bq2又 可以得出:m L 1 2 A B这样代入后可知：v vABC 选项正确A 到达最低点的动能：1 FM v 2 =M gL (1-cos q) = L (1 -cos

15、2 tan q1B 到达最低点的动能：q) =FL cos q 1 A 11 -cos q q1 =FL cos q tan 1 sin q 211 FM v 2 =M gL (1-cos q ) = L (1-cos 2 tan q2q ) =FL cos q 2 B 21 -cos qsin q2q2 =FL cos q tan 2B 2由于 可知， tan 1 2q12tanq22又：L cosAq =L cos1 Bq2可得：1 1M v 2 M v 2 2 2因此 D 选项也正确。4D【解析】当两灯泡都正常工作时，每个灯泡中电流为0.5A。副线圈输出电压 12V，输出电流为2 0.5

16、 A =1.0 A。由变压器变压公式可知原线圈中电压表读书为 240V。由功率关系可知，原线圈中电流表读数为 0.05A，选项 D 正确。5 C【解析】为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，只要产生相同的感应电动势即可。 根据法拉第电磁感应定律：当面积发生改变时可得： E =BDsDt其中Dt =2 1 r ， DS = 2 22高三物理磁场大题当磁场发生改变时可得： E =S DBDtr2S=其中2根据题意可得：DBDt=wBp0，正确答案为 C。6（1）0.10m （2）0.10m （3） 4.6 10-7【解析】试题分析：（1）粒子运动的轨迹如图，由牛顿第二定律可得：qvB =mv

17、 2R（2 分）解得:R =0.10m （1 分）（2）由数学知识可知，最短弦对应最短的弧长；由图可知，a =p3（1 分）最短的弧长即最短路程s =Ra =p30m=0.10m （2 分）（3）粒子在磁场中的周期T =2Rv=6.28 10 -7 s（1 分）粒子在磁场中沿 NP 运动的时间t =1T4（1 分）粒子在电场中的加速度 a =Eqm（1 分）v =at解得：t =5.0 10 -8 s则可解得粒子在电场中往返运动的时间为 t +t =2t=1.0107s （1 分）2 3由图可知cos =0.5,故 =60o2212高三物理磁场大题 q T粒子在磁场中运动的第二部分时间 t =

18、 T = （1 分）4 2p 6粒子运动的总时间 t总=t +t +t +t =3.6 10 -7 s 1 2 3 4。（1 分）考点：本题考查了带电粒子在磁场中的运动【名师点睛】带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分 析方法基本相同先分析受力情况再分析运动状态和运动过程，然后选用恰当的规律解题解 决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公 式求解；第二种利用能量转化的观点，选用动能定理和功能关系求解7（ 1 ）I =FBL（ 2 ）B Lv Fa = 1 -2mr m0，方向水平向左 （3）QF（Ld）12mv22【解析】试

19、题分析：(1)导体棒匀速，则：FF （1 分）安根据安培力公式 F ILB安（1 分）解得：I =FBL（1 分）(2)导体棒进入 PQ 右侧后，回路中电阻减小，电流增大，导体棒做减速运动。（1 分）设导体棒的加速度为 a，则： F F ma安（1 分）F ILB安根据闭合电路欧姆定律有：IE2 Lr0（1 分）根据法拉第电磁感应定律有：EBLv1（1 分）解得：B Lv Fa = 1 -2mr m0（1 分），方向水平向左 （1 分）(3)对导体棒整个运动过程应用功能关系，有：F（Ld） mv 2 Q2（2 分）解得：QF（Ld）12mv22（1 分）考点：本题考查了电磁感应定律、牛顿第二定

20、律、功能关系、欧姆定律. 8（1）0.2J；（2）104V；（3）106v/m2 1高三物理磁场大题【解析】试题分析：（1）带负电，电势能增加 0.2J 即电场力做功为 W=0.2J （2 分） （2） 由 AB 电场力做负功 q=210-5c （2 分）则 U =ABwu=10 4V（2 分）（3）根据匀强电场中的关系式有：U=Ed （2 分）由几何关系可知： d= AB cos60=0.01m （2 分）则 E=106v/m （2 分） 考点：匀强电场、电势能、电势差9（1）E =mgq，方向竖直向上 （2）v =min(9 - 6 2) qBh m（3）v =0.68qBh 0.545

21、qBh 0.52 qBh； v = ； v =m m m【解析】试题分析：（1）设电场强度大小为 E。由题意有 mg =qE ，得 E =mgq，方向竖直向上。（2）如图所示，设粒子不从 NS 边飞出的入射速度最小值为 v ，对应的粒子在上下区域运min动的半径为 r 和 r ，圆心的连线与 NS 的夹角为1 2j由r=mvqB，有r =1mv 1 min , r = rqB 2由( r + r )sin j 1 2=r2解得：vmin= (9 - 6 2)qBhm2 21n高三物理磁场大题（3）如图所示，设粒子的入射速度为 v，粒子在上下方区域的运动半径为r1和r2，粒子第一次通过 KL 时

22、距离 K 点为x由题意有3nx = 1.8h（n=1，2，3）3 9 - 6 2 x2 2hx =r - ( h - r ) 1 1得0.36 hr = (1+ ) , n3.52 2即 n=1 时，v =0.68 qBh 0.545 qBh 0.52 qBh；n=2 时， v = ；n=3 时， v=m m m；考点：本题考查了带电粒子在复合场中的运动、力的平衡、匀速圆周运动规律. 10(1)106 s (2)0.71 m (3)(0,8)【解析】(1)如图，电荷从 A 点匀加速运动到 x 轴上 C 点的过程：位移 sAC 2 m加速度 aEqm221012 m/s2时间 t2 sa106

23、s.(2)电荷到达 C 点的速度为vat22106m/s高三物理磁场大题速度方向与 x 轴正方向成 45角，在磁场中运动时由 qvBmvR2得 Rmv 2 mqB 2即电荷在磁场中的偏转半径为 0.71 m.(3)轨迹圆与 x 轴相交的弦长为 x 2 R1 m，所以电荷从坐标原点 O 再次进入电场中， 且速度方向与电场方向垂直，电荷在电场中做类平抛运动设电荷到达 y 轴的时间为 t，则：tan 4512at 2vt 解得 t2106 s则类平抛运动中垂直于电场方向的位移 Lvt4 2 myLcos 45o8 m即电荷到达 y 轴时位置坐标为(0,8)11（1）v =【解析】2 mg 2mg 4

24、 m 2 g ；方向斜向下与 x 轴方向夹角 45；（2）0 v ；（3）H =qB Bq B 2 q 2。高三物理磁场大题试题分析：（1）由题意知小球做匀速直线运动 （2 分） 受力分析如图f =qvB = 2mg（2 分）匀速直线运动速度大小 v =2 mgqB（1 分）方向如图，斜向下与 x 轴方向夹角 45 （1 分）（2）小球做直线运动的条件为：洛仑兹力与电场力和重力的合力为一对平衡力。当电场在 xoy 平面内方向任意时，电场力与重力合力最大值为 2mg （1 分）最小值为零 （1 分）则：Bqvmax=2 mg（2 分）Bqvmin=0（2 分）得0 v 2mgBq（2 分）（3）

25、设小球运动到最低位置时下落高度为 H，此时速度最大为 v ，方向水平 （2 分）0任意时刻 v 沿 x 轴正向、y 轴负向的分速度分别为 v ，v 。x y.与 v 对应的洛仑兹力水平分力方向沿 x 轴正向， y.f =Bqvxy小球由静止释放到最低点的过程中，应用动量定理得：f Dt =Bqv Dt =Bqv Dt =BqH =mv -0 x y y 0（2 分）2高三物理磁场大题小球由静止释放到最低点的过程中，由动能定理得：2 mgH =12mv -00（1 分）解得：H =4 m 2B 2 qg2（1 分）考点：洛伦兹力，力的平衡，动量定理，动能定理。12（1）正3 mg 5 gt 2

26、7 （2） x = （3） F = mg4 E 8 T 4【解析】试题分析：（1）对小球受力分析，受重力、拉力和电场力，电场力向右，故带正电荷，根据 平衡条件可知：x 方向： Tsinq =qE，y 方向： Tcosq =mg，解得 qE =mgtanq,故 q =mgtanq 3mg=E 4 E故小球带正电荷，带电量为3 mg4 E（2）剪短细线后，小球受电场力和重力，合力沿着绳子向右下方，大小等于第一问中绳子的拉力，为mgcosq；根据牛顿第二定律，加速度为F ga 合m cosq，做初速度为零的匀加速直线运动，位移为1 1 g gt 2 5gt x at 2 t 2 =2 2 cosq

27、2cosq 82小球做圆周运动，到达图示位置时，受到重力、电场力和细线的拉力，重力和电场力的合力mg为；cosq三力的合力指向圆心，提供向心力，有F -Tmg v 2mcos q L，解得高三物理磁场大题3 7F =mg( -2)= mgT cosq 4考点：共点力平衡的条件及其应用；力的合成与分解的运用；电场强度13(1)mgqmq2 gh(2) 2 gh ，方向沿 x 轴正方向【解析】(1)质点从 P 到 P 的运动过程中，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力则 qE2 3mgmg解得 Eq在第二象限内从 P 到 P 的运动过程是只在重力作用下的平抛运动，即 h1 2gt那么质点从 P 点

28、进入复合场时的速度为212gt2,2hv t，v0 yvv 9 +v 2 0 y2gh方向与 x 轴负方向成 45角，运动轨迹如图所示v 2质点在第三象限内满足 qvBmR由几何知识可得：(2R)2(2h)2(2h)2，所以 Bmq2 gh.(2)质点进入第四象限，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动当竖直方 向的速度减小到零时，此时质点速度最小，也就是说最小速度 v 是 v 在水平方向的分量，min则 v vcos 45min2 gh，方向沿 x 轴正方向高三物理磁场大题14（1）OG =2 R（2）E =qRB2m2（3）(2 R +32R ,0)【解析】试题分析：（1）设粒子

29、 A 速率为v0，其轨迹圆圆心在 O 点，故 A 运动到 D 点时速度与 y 垂直，粒子 A 从 D 至 F 做类平抛运动，令其加速度为 a，在电场中运行的时间为 t，则有：1 y =R = at22x =OG =v t0 （2 分）tan 450=vvyx=atv0 （2 分）联立两式解得：y at 1 1= = tan 45 0 = ，故 OG =2 R x 2v 2 20 （2 分）（2）粒子 A 的轨迹圆半径为 R，由qv B =m0v 20R， 得： v = 0qBRm （2 分）a =qEm （1 分）联立式得R =1 qE 2R ( )2 m v02 (2 分)解得：E =qRB2m2 （1 分）（3）令粒子 A轨迹圆圆心为 O，因为O CA=90o，OC=R，以 O为圆心， R为半高三物理磁场大题径做 A的轨迹圆交圆形磁场O1于 H 点，则四边形CO HO1为菱形，故 OH/ y轴，令粒子A从 J 点射出电场，交 x 轴于 K 点，因与粒子 A 在电场中的运动类似， JKG =450，GK =GJ. (2 分)OI -JG =R ，又 OI =R +R cos300，解得JG =R cos300=32R（3 分）粒子 A再次回到 x 轴上的坐标为(2 R +32R ,0)（2 分）考点：本题考查了带电粒子在组合场中的运动、匀速圆周运动、类平抛运动.