精选全国各地高考物理试题分类汇编磁场精心整理Word文件下载.docx
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答案:
AD
13【2013上海高考】.如图,足够长的直线ab靠近通电螺线管,与螺线管平行。
用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B,在计算机屏幕上显示的大致图像是
15【2013江苏高考】.(16分)在科学研究中,可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制.如题15-1图所示的xOy平面处于匀强电场和匀强磁场中,电场强度E和磁感应强度B随时间t作周期性变化的图象如题15-2图所示.x轴正方向为E的正方向,垂直纸面向里为B的正方向.在坐标原点O有一粒子P,其质量和电荷量分别为m和+q.不计重力.在t=
时刻释放P,它恰能沿一定轨道做往复运动.
(1)求P在磁场中运动时速度的大小v0;
(2)求B0应满足的关系;
(3)在t0(0<
t0<
)时刻释放P,求P速度为零时的坐标.
26【2013上海高考】.(3分)演示地磁场存在的实验装置(由环形线圈,微电流传感器,DIS等组成)如图所示。
首先将线圈竖直放置,以竖直方向为轴转动,屏幕上的电流指针____(填:
“有”或“无”)偏转;
然后仍将线圈竖直放置,使其平面与东西向平行,并从东向西移动,电流指针____(填:
最后将线圈水平放置,使其从东向西移动,电流指针____(填:
“有”或“无”)偏转。
26答案.有无无
18(2013全国新课标I)、如图,半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。
一电荷量为q(q>
0),质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射人磁场区域,射入点与ab的距离为R/2。
已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为600。
,则粒子的速率为(不计重力)
AqBR/2mB.qBR/mC.3qBR/2mD2qBR/m
B
解析:
带电粒子沿平行于直径ab的方向射人磁场区域做匀速圆周运动,运动轨迹如图。
设运动半径为r,圆心为Oˊ,连接OC、OOˊ,OOˊ垂直平分弦长CD。
已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为600,所以∠COˊD=600,又CE=R/2,所以∠COE=300,则∠COOˊ=∠COˊO=300,COˊ=CO,即r=R。
再根据洛仑兹力提供向心力有,
解得
,所以B选项正确。
15(2013安徽高考).图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面积位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相等的电流,方向如图所示。
一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是
A.向上B.向下
C.向左D.向右
【答案】B
23.(2013安徽高考)(16分)
如图所示的平面直角坐标系xoy,在第Ⅰ象限内有平行于
轴的匀强电场,方向沿y正方向;
在第Ⅳ象限的正三角形
区域内有匀强电场,方向垂直于xoy平面向里,正三角形边长为L,且
边与y轴平行。
一质量为
、电荷量为q的粒子,从y轴上的
点,以大小为
的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的
点进入第Ⅳ象限,又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限,且速度与y轴负方向成45°
角,不计粒子所受的重力。
求:
(1)电场强度E的大小;
(2)粒子到达
点时速度的大小和方向;
(3)
区域内磁场的磁感应强度
的最小值。
【答案】
(1)
(2)
方向指向第
象限与x轴正方向成450角
【解析】
(1)设粒子在电场中运动的时间为t,则有
联立以上各式可得
(2)粒子到达a点时沿负y方向的分速度为
所以
方向指向第
(3)粒子在磁场中运动时,有
当粒子从b点射出时,磁场的磁感应强度为最小值,此时有
(2)(2013山东理综)霍尔效应是电磁基本现象之一,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。
如图丙所示,在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I,同时外加与薄片垂直的磁场B,在M、N间出现电压UH,这个现象称为霍尔效应,UH称为霍尔电压,且满足
,式中d为薄片的厚度,k为霍尔系数。
某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。
①若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电,电流与磁场方向如图丙所示,该同学用电压表测量UH时,应将电压表的“+”接线柱与_________(填“M”或“N”)端通过导线相连。
②已知薄片厚度d=0.40mm,该同学保持磁感应强度B=0.10T不变,改变电流I的大小,测量相应的UH值,记录数据如下
表所示。
根据表中数据在给定区域内(见答题卡)画出UH—I图线,利用图线求出该材料的霍尔系数为_______________
(保留2位有效数字)。
③该同学查阅资料发现,使半导体薄片中的电流反向再次测量,取两个方向测量的平均值,可以减小霍尔系数的测量误差,为此该同学设计了如图丁所示的测量电路,S1、S2均为单刀双掷开关,虚线框内为半导体薄片(未画出)。
为使电流从Q端流入,P端流出,应将S1掷向_______(填“a”或“b”),S2掷向_______(填“c”或“d”)。
为了保证测量安全,该同学改进了测量电路,将一合适的定值电阻串联在电路中。
在保持其它连接不变的情况下,该定值电阻应串联在相邻器件____________和__________(填器件代号)之间。
21答案
(2)
M
如右图所示,1.5(1.4或1.6)
b,c;
S1,E(或S2,E)
23(2013山东理综).(18分)如图所示,在坐标系xoy的第一、第三象限内存在相同的匀强磁场,磁场方向垂直于xoy面向里;
第四象限内有沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E.一质量为
、带电量为
的粒子自y轴的P点沿x轴正方向射入第四象限,经x轴上的Q点进入第一象限,随即撤去电场,以后仅保留磁场。
已知OP=d,OQ=2d,不计粒子重力。
(1)求粒子过Q点时速度的大小和方向。
(2)若磁感应强度的大小为一定值B0,粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限,求B0;
(3)若磁感应强度的大小为另一确定值,经过一段时间后粒子将再次经过Q点,且速度与第一次过Q点时相同,求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间。
23.解:
(1)设粒子在电场中运动的时间为
,加速度的大小为a,粒子的初速度为
,过Q点时速度的大小为v,沿y轴方向分速度的大小为
,速度与x轴正方向间的夹角为
,由牛顿第二定律得
由运动学公式得
联立
式得
(2)设粒子做圆周运动的半径为
,粒子在第一象限的运动轨迹如图所示,
为圆心,由几何关系可知△O1OQ为等腰直角三角形,得
由牛顿第二定律得
(3)设粒子做圆周运动的半径为
,由几何分析(粒子运动的轨迹如图所示,
、
是粒子做圆周运动的圆心,Q、F、G、H是轨迹与两坐标轴的交点,连接
,由几何关系知,
和
均为矩形,进而知FQ、GH均为直径,QFGH也是矩形,又FH⊥GQ,可知QFGH是正方形,△QOG为等腰直角三角形)可知,粒子在第一、第
三象限的轨迹均为半圆,得
粒子在第二、第四象限的轨迹为长度相等的线段,得
设粒子相邻两次经过Q点所用的时间为t,则有
得
22(2013北京高考).(16分)如图所示,两平行金属板间距为
,电势差为
,板间电场可视为匀强电场;
金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。
带电量为+
、质量为
的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。
忽略重力的影响,求:
⑴匀强电场场强E的大小;
⑵粒子从电场射出时速度
的大小;
⑶粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。
⑴匀强电场的电场强度的大小:
(2)根据动能定理有:
,解得:
(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动时,洛伦兹力提供向心力,有:
,将上述
代入解得:
24(2013北京高考).(20分)
对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行分析研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。
⑴一段横截面积为S、长为L的直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电量为e。
该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为V。
求导线中的电流I
⑵将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B,导线所受安培力大小为F安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F,推导F安=F。
⑶正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量。
为简化问题,我们假定:
粒子大小可以忽略;
其速率均为V,且与器壁各面碰撞的机会均等;
与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。
利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系。
(注意:
解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)
1设
时间内通过导体横截面的电量为
,由电流定义,有
2每个自由电子所受的洛伦兹力
设导体中共有N个自由电子,则
导体内自由电子所受洛伦兹力大小的总和
由安培力公式,有
,将⑴中的电流式代入有
可得
(2)如右图所示,取以器壁上的面积S为底、以
为高构成的柱体,由题设可知,柱体内的粒子在
时间内将有
的粒子与器壁S发生碰撞,碰撞粒子总数为
每一个粒子与器壁碰撞一次给器壁的冲量为
时间内粒子给器壁的冲量为
面积为S的器壁受到的粒子压力为
器壁单位面积所受粒子压力
26(2013全国卷大纲版).(20分)
如图,虚线OL与y轴的夹角θ=60°
,在此角范围内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。
一质量为m、电荷量为q(q>
0)的粒子从左侧平行于x轴射入磁场,入射点为M。
粒子在磁场中运动的轨道半径为R。
粒子离开磁场后的运动轨迹与x轴交于p点(图中未画出)且
=R。
求M点到O点的距离和粒子在磁场中运动的时间。
26答案
9(2013海南卷).三条在同一平面(纸面)内的长直绝缘导线组成一等边三角形,在导线中通过的电流均为I,方向如图所示。
a、b和c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上,且到相应顶点的距离相等。
将a、b和c处的磁感应强度大小分别记为