高考物理磁场考点汇总.docx
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高考物理磁场考点汇总
2008-2012年高考物理:
磁场考点汇总
五年高考
考点一磁场磁场力
考点二带电粒子在匀强磁场中的运动
19.(2009海南单科.16,10分)如图,ABCD是边长为。
的正方
形,质量为m、电荷量为e的电子以大小为v0初速度沿纸
面垂直于BC边射入正方形区域,在正方形内适当区域中有
匀强磁场.电子从BC边上的任意点入射,都只能从4点射出
磁场,不计重力,求
(1)此匀强磁场区域中磁感应强度的方向和大小;
(2)此匀强磁场区域的最小面积.
2o.(2008海南单科.16,11分)如图,空间存在匀强电场和匀强
磁场,电场方向为y轴正方向,磁场方向垂直于xy平面(纸
面)向外,电场和磁场都可以随意加上或撤除,重新加上的电
场或磁场与撤除前的一样.一带正电荷的粒子从P(x=0,y=
h)点以一定的速度平行于x轴正向入射.这时若只有磁场,
粒子将做半径为R0圆周运动;若同时存在电场和磁场,粒
子恰好做直线运动.现在,只加电场,当粒子从P点运动到z
=Ro平面(图中虚线所示)时,立即撤除电场同时加上磁场,
粒子继续运动,其轨迹与x轴交于M点.不计重力.求
(I)粒子到达x=Ro平面时速度方向与x轴的夹角以
及粒子到x轴的距离;
(Ⅱ)M点的横坐标xu.
考点三带电粒子在复合场中的运动
4.(2012天津理综.12,20分)对铀235的进一步研究在核能的
开发和利用中具有重要意义,如图所示,质量为m、电荷量为q
的铀235离子,从容器A下方的小孔_s1不断飘人加速电场,其
初速度可视为零,然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感
应强度为B的匀强磁场中,做半径为R的匀速圆周运动.离子
行进半个圆周后离开磁场并被收集,离开磁场时离子束的等
效电流为,.不考虑离子重力及离子间的相互作用.
(1)求加速电场的电压U;
(2)求出在离子被收集的过程中任意时间t内收集到离
子的质量M;
5.(2012浙江理综.24,20分)如图所示,两块水平放置、相距为
d的长金属板接在电压可调的电源上.两板之间的右侧区域存
在方向垂直纸面向里的匀强磁场.将喷墨打印机的喷口靠近
上板下表面,从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为
v0。
、带相等电荷量的墨滴,调节电源电压至U,墨滴在电场区域
恰能沿水平向右做匀速直线运动;进入电场、磁场共存区域
后,最终垂直打在下板的M点.
(1)判断墨滴所带电荷的种类,并求其电荷量:
(2)求磁感应强度B的值;
(3)现保持喷口方向不变,使其竖直下移到两板中间的位
置.为了使墨滴仍能到达下板M点,应将磁感应强度调至B’,
则B’的大小为多少?
7.(2012江苏单科.15,16分)如图所示,待测区域中存在匀强
电场和匀强磁场,根据带电粒子射入时的受力情况可推测其
电场和磁场.图中装置由加速器和平移器组成,平移器由两对
水平放置、相距为2的相同平行金属板构成,极板长度为Z、间
距为d,两对极板间偏转电压大小相等、电场方向相反,质量为
m、电荷量为+q的粒子经加速电压Uo加速后,水平射入偏转
电压为U的平移器,最终从A点水平射入待测区域,不考虑
粒子受到的重力.
(1)求粒子射出平移器时的速度大小v1;
(2)当加速电压变为4U时,欲使粒子仍从A点射入待测
区域,求此时的偏转电压U;
(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待测区域,刚进入
时的受力大小均为F.现取水平向右为x轴正方向,建立如图
9.[2011天津理综.12
(2)(3】]回旋加速器在核科学、核技术、
核医学等高新技术领域得到了广泛应用,有力地推动了现代
科学技术的发展.
(1)当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技
之冠”,它在医疗诊断中,常利用能放射正电子的同位素碳11
作示踪原子,碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击
氮14获得,同时还产生另一粒子,试写出核反应方程.若碳11
的半衰期_r为20min,经2.Oh剩余碳11的质量占原来的百
分之几?
(结果取2位有效数字)
(2)回旋加速器的原理如图,D.和D2是两个中空的半径
为R的半圆金属盒,它们接在电压一定、频率为f的交流电源
上,位于D,圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以
忽略,重力不计),它们在两盒之间被电场加速,D.、D2置于与
盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中.若质子束从回旋
加速器输出时的平均功率为P,求输出时质子束的等效电流J
与P、B、Rf的关系式(忽略质子在电场中的运动时间,其最大
速度远小于光速).
(3)试推理说明:
质子在回旋加速器中运动时,随轨道半
径r的增大,同一盒中相邻轨道的半径之差Ar是增大、减小还
是不变?
10.(2011北京理综.23,18分)利用电场和磁场,可以将比荷不
同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有
重要的应用,
如图所示的矩形区域ACDG(AC边足够长)中存在垂直
于纸面的匀强磁场,A处有一狭缝,离子源产生的离子,经静
电场加速后穿过狭缝沿垂直于CA边且垂直于磁场的方向射
入磁场,运动到GA边,被相应的收集器收集,整个装置内部
为真空.
已知被加速的两种正离子的质量分别是ml和m2(m1>
m2),电荷量均为g.加速电场的电势差为U,离子进入电场时
的初速度可以忽略.不计重力,也不考虑离子间的相互作用.
(1)求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1;
(2)当磁感应强度的大小为B时,求两种离子在GA边
落点的间距s;
(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置
中狭缝具有一定宽度,若狭缝过宽,可能使两束离子在GA边
上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离,
设磁感应强度大小可调,GA边长为定值L,狭缝宽度为
d,狭缝右边缘在A处.离子可以从狭缝各处射入磁场,入射
方向仍垂直于GA边且垂直于磁场,为保证上述两种离子能
落在GA边上并被完全分离,求狭缝的最大宽度,
11.(2011广东理综.35,18分)如图(a)所示,在以0为圆心,内
外半径分别为尺,和R:
的圆环区域内,存在辐射状电场和垂
直纸面的匀强磁场,内外圆间的电势差U为常量,R.=Ro,R2
=3Ro,一电荷量为+q,质量为m的粒子从内圆上的A点进
入该区域,不计重力.
(1)已知粒子从外圆上以速度”,射出,求粒子在A点的
初速度”。
的大小.
(2)若撤去电场,如图(b),已知粒子从OA延长线与外
圆的交点C以速度V2射出,方向与OA延长线成45。
角,求磁
感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间.
(3)在图(b)中,若粒子从A点进入磁场,速度大小为
V3,方向不确定,要使粒子一定能够从外圆射出,磁感应强度
应小于多少?
12.(2011安徽理综.23,16分)如图所示,在以坐标原点D为圆
心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀
强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直于xOy平面向里,一
带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度
射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经to时间从P点射出
(1)求电场强度的大小和方向.
(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从D点以相同的速度射
入,经
时间恰从半圆形区域的边界射出.求粒子运动加速
度的大小.
(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从D点射入,但速度为原
来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间.
13.(2011重庆理综.25,19分)某仪器用电场和磁场来控制电
子在材料表面上方的运动.如图所示,材料表面上方矩形区
域PP'N'N充满竖直向下的匀强电场,宽为d;矩形区域ⅣⅣ’
M'M充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为曰,长为
3s,宽为s;ⅣⅣ’为磁场与电场之间的薄隔离层,一个电荷量为
e、质量为m、初速为零的电子,从P点开始被电场加速经隔
离层垂直进入磁场,电子每次穿越隔离层,运动方向不变,其
动能损失是每次穿越前动能的I0010,最后电子仅能从磁场边
界M’Ⅳ,飞出,不计电子所受重力.
(1)求电子第二次与第一次圆周运动半径之比;
(2)求电场强度的取值范围;
(3)A是M'N'的中点,若要使电子在A、M'间垂直于AM’
飞出,求电子在磁场区域中运动的时间.
14.(2011四川理综.25,20分)如图所示,正方形绝缘光滑水平
台面WXYZ边长f=1.8m,距地面^=0.8m.平行板电容器
的极板CD间距d=0.1m且垂直放置于台面,C板位于边界
wx上,D板与边界wz相交处有一小孔.电容器外的台面区
域内有磁感应强度B=lT、方向竖直向上的匀强磁场.电荷
量g=5×10-13C的微粒静止于形处,在CD间加上恒定电
压U=2.5V,板间微粒经电场加速后由D板所开小孔进入
磁场(微粒始终不与极板接触),然后由XY边界离开台面.在
微粒离开台面瞬时,静止于X正下方水平地面上A点的滑块
获得一水平速度,在微粒落地时恰好与之相遇.假定微粒在
真空中运动,极板间电场视为匀强电场,滑块视为质点,滑块
与地面间的动摩擦因数p=0.2,取g=10m/sZ.
(1)求微粒在极板间所受电场力的大小并说明两板的
极性;
(2)求由XY边界离开台面的微粒的质量范围;
(3)若微粒质量‰=1×10“3kg,求滑块开始运动时所
获得的速度.
15.(2010福建理综.20,15分)如图所示的装置,左半部为速度
选择器,右半部为匀强的偏转电场,一束同位素离子流从狭
缝Sl射入速度选择器,能够沿直线通过速度选择器并从狭
缝S2射出的离子,又沿着与电场垂直的方向,立即进入场强
大小为E的偏转电场,最后打在照相底片D上.已知同位素
离子的电荷量为g(g>O),速度选择器内部存在着相互垂直
的场强大小为E的匀强电场和磁感应强度大小为Bo的匀
强磁场,照相底片D与狭缝Sl、S2的连线平行且距离为L,忽
略重力的影响.
(1)求从狭缝S射出的离子速度v的大小;
(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度vo
方向飞行的距离为x,求出x与离子质量m之间的关系式(用
En、Bn、E、a、m、L表示).
(1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l,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c、
f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R的表达式.(通过横截
面积S的电流j=nevS,其中w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象如图3
所示.
a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,请导出
圆盘转速Ⅳ的表达式.
b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程.除此之
外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想.
17.(2009宁夏理综,25,18分)如图所示,在第一象限有一匀强
电场,场强大小为E,方向与y轴平行;在x轴下方有一匀强
磁场,磁场方向与纸面垂直,一质量为m、电荷量为-q(q>
0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场,
在石轴上的Q点处进入磁场,并从坐标原点0离开磁场.粒
子在磁场中的运动轨迹与y轴交于M点,已知OP=l,oQ=
2√3Z.不计重力,求
(1)M点与坐标原点0间的距离;
(2)粒子从JP点运动到M点所用的时间.
18.(2008天津理综.13,16分)在平面直角坐标系xOy中,第1
象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第Ⅳ象限存在垂直于坐
标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B.-质量为m、电荷量
为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v垂直于
r,轴射入电场,经x轴上的Ⅳ点与x轴正方向成θ=60。
角射入
磁场,最后从),轴负半轴上的P点垂直于r轴射出磁场,如图
所示.不计粒子重力,求
(1)M、N两点间的电势差UMN;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.
专题九磁场
五年高考
◇考点一磁场磁场力
8.Ca处导线在c处产生的磁场曰.的方向垂直于a连线向左下方,6
处导线在c处产生的磁场B2的方向垂直于bc连线向右下方.B1和B2
的合磁场B的方向竖直向下.由左手定则可判断出过c点的导线所受
安培力的方向与a边垂直,指向左边.C正确.
9.D匀强磁场竖直向上与导线平行,导线受到的安培力为零,A错;匀
强磁场水平向右,根据左手定则可知导线受到安培力向里,B错;匀强
磁场垂直纸面向外,由左手定则可知导线受到安培力水平向右,C错、
D对.
考点二带电粒子在匀强磁场中的运动
考点三带电粒子在复合场中的运动
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