2012届江苏高考物理二轮复习专题测试(江苏各地汇编):磁场(人教版)

2012届高考物理复习专题测试磁场(人教版)

1(2011苏北四市二模).利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I, C、D两侧面会形成电势差UCD,下列说法中正确的是 F I C A.电势差UCD仅与材料有关

D B.若霍尔元件的载流子是自由电子,则电势差UCD<0 B E UCD C.仅增大磁感应强度时,电势差UCD变大 D.在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平 答案:BC

2(2011苏北四市二模).(16分)如图所示,直角坐标系xoy位于竖直平面内,在-3m≤x≤0的区域内有磁感应强度大小B = 4.0×10-4T、方向垂直于纸面向里的条形匀强磁场,其左边界与x轴交于P点;在x>0的区域内有电场强度大小E = 4N/C、方向沿y轴正方向的条形匀强电场,其宽度d = 2m。一质量m = 6.4×10-27kg、电荷量q =--3.2×10-19C的带电粒子从P点以速度v = 4×104m/s,沿与x轴正方向成α=60°角射入磁场,经电场偏转最终通过x轴上的Q点(图中未标出),不计粒子重力。求: ⑴带电粒子在磁场中运动时间;

⑵当电场左边界与y轴重合时Q点的横坐标;

⑶若只改变上述电场强度的大小,要求带电粒子仍能通过Q点,讨论此电场左边界的横坐标x′与电场强度的大小E′的函数关系。

2答案.(16分)

⑴带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,根据牛顿第二定律 有

y v P α ) O E x qvB?mv (1分) r2B 代入数据得:r?2m (1分)

轨迹如图1交y轴于C点,过P点作v的垂线交y轴于O1点,

由几何关系得O1为粒子运动轨迹的圆心,且圆心角为60°。 (1分) 在磁场中运动时间t?d T12?m?? (1分) 66qB-5

代入数据得:t=5.23×10s (1分)

⑵带电粒子离开磁场垂直进入电场后做类平抛运动 方法 一:

粒子在电场中加速度a?qE?2.0?108m/s2(1分) m第 1 页 共 22 页

d?5.0?10?5s (1分) v4沿y方向分速度vy?at1?1.0?10m/s (1分)

运动时间t1?沿y方向位移y?12at1?0.25m (1分) 2粒子出电场后又经时间t2达x轴上Q点

y v P C v α α O B O1 图1 y v v α α O B O1 x′ E′ 图2 y v vy vx v2 Q x vy E v LOC?y?7.5?10?5s v故Q点的坐标为x?d?vt2?5.0m (1分) t2?方法二:

设带电粒子离开电场时的速度偏向角为θ,如图1,则:

vyEqd4?3.2?10?19?21(2分) tan?????2?278vmv6.4?10?16?104设Q点的横坐标为x

v1 θ Q x 11则:tan??? (2分)

x?14故x=5m。 (1分) ⑶电场左边界的横坐标为x′。

当0<x′<3m时,如图2,设粒子离开电场 时的速度偏向角为θ′,

P E?qd (1分) 2mv1又:tan??? (1分)

4?x?16由上两式得:E?? (1分)

?4?x当3m≤x'≤5m时,如图3,有

2 y?1at2?E?q(5?x?) (2分)

22mv2则:tan???将y=1m及各数据代入上式得:

v P α α O B O1 x′ Q x E′ 图3 E??64 (1分)

(5?x?)2

3(2011南通三模).(15分)如图Ox、Oy、Oz为相互垂直的坐标轴,Oy轴为竖直方向,整

个空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.现有一质量为m、电量为q的小球从坐标原点O以速度v0沿Ox轴正方向抛出(不计空气阻力,重力加速度为g).求: (1)若在整个空间加一匀强电场E1,使小球在yxOz平面内做匀速圆周运动,求场强E1和小球运动的轨道半径;

(2)若在整个空间加一匀强电场E2,使小球沿

Ox轴做匀速直线运动,求E2的大小;

o(3)若在整个空间加一沿y轴正方向的匀强电x场,求该小球从坐标原点O抛出后,经过y轴时的坐标y和动能Ek;

z

第 2 页 共 22 页

2答案.(15分)(1)由于小球在磁场中做匀速圆周运动,设轨道半径为r,则

qE1?mg 解得 E1?方向沿y轴正向

mg q

(2分) (1分) (2分)

2mvv0qvB?m 解得 r?0

qBr(2) 小球做匀速直线运动,受力平衡,则

qE2?(mg)2?(qv0B)2

解得 E2? (3分)

(mg222)?v0B q (1分)

(3)小球在复合场中做螺旋运动,可以分解成水平面内的匀速圆周运动和沿y轴方向的

匀加速运动.

qE3?mg?2g (1分) m从原点O到经过y轴时经历的时间 t?nT (1分)

1y?at2 (1分)

2做匀加速运动的加速度 a?4n2?2m2g2、3??) 解得 y? (n?1、22qB由动能定理得 (qE3?mg)y?Ek?(1分)

1 mv02

2 (1分)

18n2?2m3g222、3??) 解得 Ek?mv0? (n?1、2q2B24(2011苏、锡、常二模).(16分)光滑绝缘水平面上有甲、

乙、丙三个很小的金属球,质量均为m,甲不带电,乙

带电量为+q,丙带电量为+1q.如图所示,空间存在

2半径为R,垂直于水平面的两匀强有界磁场.磁场区域

mv0半径R?,以磁场圆心为坐标原点建立坐标系,y

qB0(1分)

轴左侧磁场向上,右侧向下,磁感应强度大小分别为B0和4B0.若t=0时刻,甲从B点以速率v0沿着+x轴方向射出,同时,乙在第二象限内磁场内也以速率v0

从某点E射出,两小球恰好在坐标原点O处相碰.碰撞瞬间能量无任何损失,且甲、乙发生速度互换.已知碰后甲速度与+x轴夹角为???,而乙速度沿+x轴方向.且碰

3后,甲、乙两球带电量均变为+1q.阻力及小球间的静电力忽略不计.

2第 3 页 共 22 页

注意:下面求解的位置坐标,都要化简为关于磁场区域半径R的表达式. ?的圆心O1,坐标(x1、y1)(1)试求乙在左侧磁场中圆周运动圆弧EO;

(2)若甲、乙相碰在O点时,丙从磁场边界?ADC半圆弧上某点F,以速率v0射入磁场,要使丙射出后用最短的时间和乙在某点G处相碰撞,试求出G点坐标(x2、y2);

(3)若甲、乙相碰在O点时,丙从第一象限内磁场中的某点H,以速率v0射出后,恰好能在(2)问中的G点和乙球相碰,碰撞瞬间,乙、丙速度互换,此后乙又和甲在某点I 答案:

5(2011苏北四市一模).(16分)如图所示,条形区域Ⅰ和Ⅱ内分别存在方向垂直于纸面向外和向里的匀强磁场,磁感应强度B的大小均为0.3T,AA′、BB′、CC′、DD′为磁场边界,它们相互平行,条形区域的长度足够长,磁场宽度及BB′、CC′之间的距离d=1m。一束带正电的某种粒子从AA′上的O点以沿与AA′成60°角、大小不同的速度射入磁场,当粒子的速度小于某一值v0时,粒子在区域Ⅰ内的运动时间t0=4×10-6s;当粒子速度为v1时,刚好垂直边界BB′射出区域Ⅰ。取π≈3,不计粒子所受重力。 求:

A′ d B′d C′ d D′

60O ° A Ⅰ B C Ⅱ D

第 4 页 共 22 页

⑴粒子的比荷

q ; m⑵速度v0 和v1 的大小;

⑶速度为v1的粒子从O到DD′所用的时间。

5答案.(16分)

(1)若粒子的速度小于某一值v0时,则粒子不能从BB离开区域Ⅰ,只能从AA边离开区

域Ⅰ,无论粒子速度大小,在区域Ⅰ中运动的时间相同,轨迹如图所示(图中只画了一个粒子的轨迹)。

粒子在区域Ⅰ内做圆周运动的圆心角为?1=240 ,运动时间t0?又 T?解得

2?m(1分) qB

′ ′

o

2T(2分) 3q106??106 C/kg 或3.3?10 C/kg (1分) m3(2)当粒子速度为v0时,粒子在区域I内的运动轨迹刚好与BB′边界相切,此时有

R0+R0sin30?= d (2分), mv0又qv0B? (1分)

R02得v0?2?106m/s (1分) 30

当粒子速度为v1时,刚好垂直边界BB′射出区域Ⅰ,此时轨迹所对圆心角φ2=30,有

R1sinφ2 = d (2分)

mv1又qv1B? (1分)

R1得v1 =2×10m/s (1分) (3)区域I、Ⅱ宽度相同,则粒子在区域I、Ⅱ中运动时间均为

t0(1分) 8d-7

?5×10s (1v16

2 穿过中间无磁场区域的时间为t1?分)

则粒子从O1到DD′所用的时间t=

t0-6

+t1 =1.5×10s (2分) 46(2011苏北四市三模).如图是医用回旋加速器示意图,其核心部分是两个D形金属盒,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(2和氦核(4。H)He)12下列说法中正确的是

真空室

第 5 页 共 22 页

高频电源

线束

D型盒 离子源

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4