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1、高三物理磁场大题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A0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60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 1DtB2Dt 21CDtD3Dt 3A2半径为a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R0。圆环水平固定放置，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q确定，如图所示。则 Aq=0时，杆产生的电
2、动势为2Bav Bq=p3时，杆产生的电动势为3Bav 3B2avCq=0时，杆受的安培力大小为 (p+2)R03B2avDq=时，杆受的安培力大小为 3(5p+3)R0p3如图，质量分别为mA和mB的两小球带有同种电荷，电荷最分别为qA和qB，用绝缘细线悬挂在天花板上。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1与2。两小球突然失去各自所带电荷后开始摆动，最大速度分别vA和vB，最大动能分别为EkA和EkB。则 试卷第1页，总7页 mA一定小于mB qA一定大于qB vA一定大于vB EkA一定大于EkB 4如图，理想变压器原、副线圈匝数比为201，两个标有“12V，6W”
3、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的示数分别是 A120V，0.10A B240V，0.025A C120V，0.05A D240V，0.05A 5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向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心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。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DB的大小应为 DtA.4wB0p B.2wB0p C.wB0wB0 D. 2
4、pp6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-2应强度大小为B=5.010T；第一象限内有沿-y方向的匀强电场，电场强度大小为E=1.0105N/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=1.0106m/s的某种带正电粒子，带电粒子质量m=1.610-27kg，电荷量 q=3.210-19C，不计粒子重力，求：粒子在磁场中运动的半径； 从x轴上射出的粒子中，在磁场中运动的最短路程为多少? 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。 试卷
5、第2页，总7页 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r0，且PQ=QH=GH=L。PG左侧导轨与导体棒电阻均不计。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作用下从静止开始运动，在到达PG之前导体棒AC已经匀速。 求当导体棒匀速运动时回路中的电流； 若导体棒运动到PQ中点时速度大小为v1，试计算此时导体棒加速度； 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v2，试计算整个过程回路中产生的焦耳热。 试卷第3页，总7页 8如图所示，在匀强电场中，有A、B两
6、点，它们间距为2cm ，两点的连线与-5场强方向成60角。将一个不知道电荷性质，电量为210C的电荷由A移到B，其电势能增加了0.2J。 求： 判断电荷带正电还是负电？由A到B电场力做的功WAB？ A、B两点的电势差UAB为多少？ 匀强电场的场强的大小？ 9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2B，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
7、，重力加速度为g. 求该电场强度的大小和方向。 要使粒子不从NS边界飞出，求粒子入射速度的最小值。 若粒子能经过Q点从MT边界飞出，求粒子入射速度的所有可能值。 试卷第4页，总7页 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4匀强电场，场强的大小为E10 V/m.x轴的下方有垂直于xOy面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B210 T把一个比荷为2q8210 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
8、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。匀强电场方向平行于xoy平面，小球的质量为m、带电量为+q，已知电场强度大小为E，g为重力加速度。 q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； 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； 若匀强电场方向竖直向下，将小球从O点由静止释放，求小球运动过程中距
9、x轴的最大距离。 试卷第5页，总7页 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00直方向为37时，小球处于平衡状态，试求： 小球带何种电荷，带电量为多少； 如果将细线剪断，小球经时间t发生的位移大小； 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。 试卷第6页，总7页 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轴正方向的匀强电场和垂直于xOy平面向里的匀强磁场，在第四象限内存在
10、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P1点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P2点进入第三象限，带电质点恰能做匀速圆周运动，之后经过y轴上y2h处的P3点进入第四象限试求： (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、D两点，圆O1内存在垂直于xoy平面向外的匀强磁场，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
11、，一带正电的粒子A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x轴正向夹角45的方向射出电场求： OG之间距离； 该匀强电场电场强度E； 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，该点坐标值为多少？ 试卷第7页，总7页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。 参考答案 B v2mv2pm2pr由牛顿第二定律qvB=m及匀速圆周运动T=得：r=；T=。vqBqBr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=
12、T/6从C点射出磁场，轨道半径r=3AO；速度变为v/3时，运动半径是r/3=3AO/3，由几何关系可得在磁场中运动转过的圆心角为120，运动时间为T/3,即2t。A、C、D项错误； B项正确。 AD 杆的有效切割长度随角度变化关系为L=2acosq由法拉第电磁感应定律可知A答案显然正确，B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AD 3ACD 分别对A、B进行受力分析，如图所示 0两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：TAsinq1=FTAcosq1=MAg 对于B球：TBsinq2
13、=FTBcosq2=MBg 联立得：F=MAgtanq1=MBgtanq2 又12可以得出:mALB 这样代入后可知：vAvB C选项正确 A到达最低点的动能： 1-cosq1q1F2MAvA=MAgLA(1-cosq1)=LA(1-cosq1)=FLAcosq1=FLAcosq1tan12tanq1sinq12答案第1页，总9页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。 B到达最低点的动能： 1-cosq2q1F2MBvB=MBgLB(1-cosq2)=LB(1-cosq2)=FLBcosq2=FLBcosq2tan22tanq2sinq22由于12可知，tanq12tanq22
14、又：LAcosq1=LBcosq2 可得：1122MAvAMBvB因此D选项也正确。 224D 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20.5A=1.0A。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 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=BDs Dtr221，DS=其中Dt= 22当磁场发生改变时可得：E=SDB Dtr2其中S= 2根据题意可得：DBwB0=，正确答案为C。 Dtp-7
15、60.10m 0.10m 4.610 试题分析：粒子运动的轨迹如图，由牛顿第二定律可得： v2qvB=m 解得:R=0.10m R由数学知识可知，最短弦对应最短的弧长；由图可知，a=p 3答案第2页，总9页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。 最短的弧长即最短路程s=Ra=粒子在磁场中的周期T=p30m=0.10m 2R=6.2810-7s vT 4粒子在磁场中沿NP运动的时间t1=粒子在电场中的加速度a=Eq v=at 解得：t=5.010-8s m7则可解得粒子在电场中往返运动的时间为t2+t3=2t=1.010s 由图可知cos=0.5,故=60o 粒子在磁场中运动的第
16、二部分时间t4=qTT= 2p6粒子运动的总时间t总=t1+t2+t3+t4=3.610-7s。 考点：本题考查了带电粒子在磁场中的运动 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 F1B2Lv1F27I= a= -，方向水平向左 QFmv22BL2mr0m 试题分析：(1)导体棒匀速，则：FF安 根据安培力公式F安ILB F解得：I= BL(2)导体棒
17、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。 设导体棒的加速度为a，则： F安F ma F安ILB E 根据闭合电路欧姆定律有：I 2Lr0根据法拉第电磁感应定律有：EBLv1 解得：a=B2Lv1F - 2mr0m，方向水平向左 (3)对导体棒整个运动过程应用功能关系，有：F解得：QF12Q mv2212 mv22考点：本题考查了电磁感应定律、牛顿第二定律、功能关系、欧姆定律. 4680.2J；10V；10v/m 答案第3页，总9页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。 试题分析：带负电，电势能增加0.2J 即电场力做功为W=0.2J -5 由AB电场力做负功
18、 q=210c 则UAB=w=104V u根据匀强电场中的关系式有：U=Ed 由几何关系可知： d=ABcos60=0.01m 则E=10v/m 考点：匀强电场、电势能、电势差 9E=6(9-62)qBhmg，方向竖直向上 vmin= qmv= 0.68qBh0.545qBh0.52qBh；v=；v= mmmmg，方向竖直向上。 q试题分析：设电场强度大小为E。由题意有mg=qE，得E=如图所示，设粒子不从NS边飞出的入射速度最小值为vmin，对应的粒子在上下区域运动的半径为r1和r2，圆心的连线与NS的夹角为j 由r=mv， qBmvmin1,r2=r1 qB2有r1=由(r1+r2)sin
19、j解得：vmin=r2 qBh m答案第4页，总9页 =(9-62)本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。 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时距离K点为x 由题意有3nx=1.8h 39-62xh 22x=得r1=r1-(h-r1) 22(1+0.36h),n3.5 2n20.68qBh0.545qBh0.52qBh；n=2时，v=；n=3时，v=； mmm即n=1时，v=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. 610(1)10 s (2)0.71 m (3)(0,8) (1)如图，电荷从A
20、点匀加速运动到x轴上C点的过程： 位移sAC2m 加速度aEq1222210 m/s m时间t2s610 s. a(2)电荷到达C点的速度为 vat2210 m/s 6速度方向与x轴正方向成45角，在磁场中运动时 mv2由qvB R得Rmv2m qB2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x2R1 m，所以电荷从坐标原点O再次进入电场中，答案第5页，总9页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。 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： 1at22tan 45 vt解得t210 s 则类平抛运动中垂直于电
21、场方向的位移 Lvt42 m y6L8 m ocos45即电荷到达y轴时位置坐标为(0,8) 2mg4m2g2mg0v11；方向斜向下与x轴方向夹角45；H=22。 v=BqqBBq试题分析：由题意知小球做匀速直线运动 受力分析如图 f=qvB=2mg 匀速直线运动速度大小v=2mg qB方向如图，斜向下与x轴方向夹角45 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 最小值为零 则：Bqvmax=2mg 答案第6页，总9页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。 Bqvmin=0 得0v2mg
22、Bq设小球运动到最低位置时下落高度为H，此时速度最大为v0，方向水平 任意时刻v沿x轴正向、y轴负向的分速度分别为vx，vy.。 与vy.对应的洛仑兹力水平分力方向沿x轴正向，fx=Bqvy 小球由静止释放到最低点的过程中，应用动量定理得： fDt=BqvDt=BqvDt=BqH=mvxyy0-0 小球由静止释放到最低点的过程中，由动能定理得： 2mgH=12mv0-0 24m2g解得：H=22 Bq考点：洛伦兹力，力的平衡，动量定理，动能定理。 5gt23mg712正 x=FT=mg 4E48试题分析：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：
23、Tsinq=qE，y方向：Tcosq=mg， mgtanq3mg= E4E3mg故小球带正电荷，带电量为 4E解得qE=mgtanq,故q=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 mg； cosqF合g根据牛顿第二定律，加速度为a， mcosq121ggt25gt22t=做初速度为零的匀加速直线运动，位移为xat 22cosq2cosq8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为 mg； cosq答案第7页，总9页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。 mgv2m，解得 三力的合力指向圆心，提
24、供向心力，有FT-cosqLFT=mg(37-2)=mg cosq4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)mgm qq2g (2)2gh，方向沿x轴正方向 h(1)质点从P2到P3的运动过程中，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力则qEmg 解得Emg q12,gt2hv0t，vy2在第二象限内从P1到P2的运动过程是只在重力作用下的平抛运动，即hgt 那么质点从P2点进入复合场时的速度为 vv0+vy2 92gh 方向与x轴负方向成45角，运动轨迹如图所示 v2质点在第三象限内满足qvBm R由几何知识可得：(2R)(2h)(2h)，所以B222mq2g.
25、 h(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vmin是v在水平方向的分量，则vminvcos 452gh，方向沿x轴正方向 qRB2314OG=2R E= (2R+R,0) 2m2试题分析：设粒子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： 答案第8页，总9页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。 y=R=12atx=OG=v0t 2tan450=vyvx=at v0yat11=tan450=
26、，故OG=2R x2v022联立两式解得：2v0qBR粒子A的轨迹圆半径为R，由qv0B=m， 得：v0= mRa=qE m联立式得R=1qE2R2 (2分) 2mv0qRB2解得：E= 2mo令粒子A轨迹圆圆心为O，因为OCA=90，OC=R，以O为圆心，R为半径做A的轨迹圆交圆形磁场O1于H点，则四边形COHO1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+Rcos300，解得JG=Rcos300=3R 2粒子A再次回到x轴上的坐标为(2R+3R,0) 2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. 答案第9页，总9页
