高考物理历年真题 专题 磁场Word文档下载推荐.docx
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3.(新课标)电磁轨道炮工作原理如图所示。
待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触。
电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回。
轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比。
通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出。
现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的方法是()
A.只将轨道长度L变为原来的2倍
B.只将电流I增加至原来的2倍
C.只将弹体质量减至原来的一半
D.将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变
4.(江苏)如图所示,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行。
线框由静止释放,在下落过程中
A.穿过线框的磁通量保持不变
B.线框中感应电流方向保持不变
C.线框所受安培力的合力为零
D.线框的机械能不断增大
5.(海南)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图中的正方形为其边界。
一细束
由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射。
这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子。
不计重力。
下列说法正确的是
A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同
B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同
C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同
D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大
BC
但是在磁场中的运动时间还与轨道半径r有关,当半径r小于或等于四分之一边长时,在磁场中运动半圈,圆心角为180度,运动时间最长,D错误;
半径大于四分之一边长还要分两种情况讨论,但是运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同,即C正确。
【2010高考】
(全国卷1)26.(21分)如下图,在区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B.在t=0时刻,一位于坐标原点的粒子源在xy平面内发射出大量同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与y轴正方向的夹角分布在0~
180°
范围内。
已知沿y轴正方向发射的粒子在时刻刚好从磁场边界上点离开磁场。
求:
⑴粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m;
⑵此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围;
⑶从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。
⑶在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹应该与磁场的右边界相切,在三角形中两个相等的腰为,而它的高是
,半径与y轴的的夹角是30°
,这种粒子的圆心角是240°
。
所用时间为。
所以从粒子发射到全部离开所用时间为。
(全国卷2)26(21分)图中左边有一对平行金属板,两板相距为d,电压为V;
两板之间有匀强磁场,磁场应强度大小为B0,方向平行于板面
并垂直于纸面朝里。
图中右边有一边长为a的正三角形区域EFG(EF边与金属板垂直),在此区域内及其边界上也有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面朝里。
假设一系列电荷量为q的正离子沿平行于金属板面,垂直于磁场的方向射入金属板之间,沿同一方向射出金属板之间的区域,并经EF边中点H射入磁场区域。
不计重力
解析:
(1)在粒子进入正交的电磁场做匀速直线运动,设粒子的速度为v,电场的场强为E0,根据平衡条件得
①
②
由①②化简得
③
粒子甲垂直边界EF进入磁场,又垂直边界EF穿出磁场,则轨迹圆心在EF上。
粒子运动中经过EG,说明圆轨迹与EG相切,在如图的三角形中半径为
R=acos30°
tan15°
④
tan15°
=⑤
联立④⑤化简得
⑥
在磁场中粒子所需向心力由洛伦磁力提供,根据牛顿第二定律得
⑦
联立③⑦化简得
⑧
(2)由于1点将EG边按1比3等分,根据三角形的性质说明此轨迹的弦与EG垂直,在如图的三角形中,有
⑨
同理
(10)
(1)速度大小;
(2)速度方向与y轴正方向夹角正弦。
设粒子的发射速度为v,粒子做圆周运动的轨道半径为R,由牛顿第二定律和洛伦磁力公式,得,解得:
当<R<a时,在磁场中运动时间最长的粒子,其轨迹是圆心为C的圆弧,圆弧与磁场的边界相切,如图所示,设该粒子在磁场中运动的时间为t,依题意,时,
设最后离开磁场的粒子的发射方向与y轴正方向的夹角为α,由几何关系可得:
再加上,解得:
(重庆卷)21.如题21图所示,矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场,有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁块,在纸面民内做匀速圆周运动,运动轨迹为相应的圆弧,这些粒子的质量,电荷量以及速度大小如下表所示
由以上信息可知,从图中a、b、c处进大的粒子对应表中的编号分别为
A3、5、4B4、2、5
C5、3、2D2、4、5
D
【解析】根据半径公式结合表格中数据可求得1—5各组粒子的半径之比依次为0.5︰2︰3︰3︰2,说明第一组正粒子的半径最小,该粒子从MQ边界进入磁场逆时针运动。
由图a、b粒子进入磁场也是逆时针运动,则都为正电荷,而且a、b粒子的半径比为2︰3,则a一定是第2组粒子,b是第4组粒子。
c顺时针运动,都为负电荷,半径与a相等是第5组粒子。
正确答案D。
(江苏卷)9.如图所示,在匀强磁场中附加另一匀强磁场,附加磁场位于图中阴影区域,附加磁场区域的对称轴OO’与SS’垂直。
a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向摄入磁场,它们的速度大小相等,b的速度方向与SS’垂直,a、c的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为,且。
三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点S’,则下列说法中正确的有
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A.三个质子从S运动到S’的时间相等
B.三个质子在附加磁场以外区域运动时,运动轨迹的圆心均在OO’轴上
C.若撤去附加磁场,a到达SS’连线上的位置距S点最近
D.附加磁场方向与原磁场方向相同
答案:
CD
(福建卷)21、(19分)如图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻。
导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直并良好接触。
斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。
现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止。
当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力,a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动,此时b棒已滑离导轨。
当a棒再次滑回到磁场边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动。
已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m,重力加速度为g,导轨电阻不计。
求
(1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中,a棒中的电流强度I,与定值电阻R中的电流强度IR之比;
(2)a棒质量ma;
(3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F。
(1)a棒沿导轨向上运动时,a棒、b棒及电阻R中的电流分别为Ia、Ib、IR,有
解得:
(广东卷)36.(18分)如图16(a)所示,左为某同学设想的粒子速度选择装置,由水平转轴及两个薄盘N1、N2构成,两盘面平行且与转轴垂直,相距为L,盘上各开一狭缝,两狭缝夹角可调(如图16(b));
右为水平放置的长为d的感光板,板的正上方有一匀强磁场,方向垂直纸面向外,磁感应强度为B.一小束速度不同、带正电的粒子沿水平方向射入N1,能通过N2的粒子经O点垂直进入磁场。
O到感光板的距离为,粒子电荷量为q,质量为m,不计重力。
(1)若两狭缝平行且盘静止(如图16(c)),某一粒子进入磁场后,竖直向下打在感光板中心点M上,求该粒子在磁场中运动的时间t;
(2)若两狭缝夹角为,盘匀速转动,转动方向如图16(b).要使穿过N1、N2的粒子均打到感光板P1P2连线上。
试分析盘转动角速度的取值范围(设通过N1的所有粒子在盘转一圈的时间内都能到达N2)。
解:
(山东卷)25.(18分)如图所示,以两虚线为边界,中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场,宽度为d,两侧为相同的匀强磁场,方向垂直纸面向里。
一质量为、带电量+q、重力不计的带电粒子,以初速度垂直边界射入磁场做匀速圆周运动,后进入电场做匀加速运动,然后第二次进入磁场中运动,此后粒子在电场和磁场中交替运动。
已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍,第三次是第一次的三倍,以此类推。
⑴粒子第一次经过电场子的过程中电场力所做的功。
⑵粒子第n次经过电场时电场强度的大小。
⑶粒子第n次经过电场子所用的时间。
⑷假设粒子在磁场中运动时,电场区域场强为零。
请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中,电场强度随时间变化的关系图线(不要求写出推导过程,不要求标明坐标明坐标刻度值)。
(1)根据,因为,所以,所以,
(2)=,,所以。
(3),,所以。
(4)
(1)设半导体薄片的宽度(、间距)为,请写出UH和EH的关系式;
若半导体材料是电子导电的,请判断图1中、哪端的电势高;
(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式。
(通过横截面积S的电流,其中是导电电子定向移动的平均速率);
(3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。
霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。
当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。
a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为,请导出圆盘转速的表达式。
b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。
除除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。
(1)由①
得②
当电场力与洛伦兹力相等时③
得④
将③、④代入②,
得
(2)a.由于在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,则
P=mNt
圆盘转速为N=
b.提出的实例或设想
(2)假设你利用该装置探究未知离子,试依照以下实验结果计算未知离子的质量数。
上述装置中,保留原电场,再在板间加沿-y方向的匀强磁场。
现有电荷量相同的两种正离子组成的离子流,仍从O’点沿O’O方向射入,屏上出现两条亮线。
在两线上取y坐标相同的两个光点,对应的x坐标分别为3.24mm和3.00mm,其中x坐标大的光点是碳12离子击中屏产生的,另一光点是未知离子产生的。
尽管入射离子速度不完全相同,但入射速度都很大,且在板间运动时O’O方向的分速度总是远大于x方向和y方向的分速度。
(1)离子在电场中受到的电场力
离子获得的加速度
离
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