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磁场单元测试(12年高考试题版).doc

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B.2 C. D.3 8.(2012江苏卷).如图所示,MN是磁感应强度B匀强磁场的边界,一质量为m、电荷量为q粒子在纸面内从O点射入磁场,若粒子速度为v0,最远可落在边界上的A点,下列说法正确的有 A.若粒子落在A点的左侧,其速度一定小于v0 B.若粒子落在A点的右侧,其速度一定大于v0 C.若粒子落在A点左右两侧d的范围内,其速度不可能小于 D.若粒子落在A点左右两侧d的范围内,其速度不可能大于 二.填空题 9.(2012全国新课标).图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场。现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力,来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向。所用部分器材已在图中给出,其中D为位于纸面内的U形金属框,其底边水平,两侧边竖直且等长;E为直流电源;R为电阻箱;为电流表;S为开关。此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线。 (1)在图中画线连接成实验电路图。 (2)完成下列主要实验步骤中的填空 ①按图接线。 ②保持开关S断开,在托盘内加入适量细沙,使D处于平衡状态;然后用天平称出细沙质量m1。 ③闭合开关S,调节R的值使电流大小适当,在托盘内重新加入适量细沙,使D________;然后读出___________________,并用天平称出____________。 ④用米尺测量_______________。 (3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小,可以得出B=_________。 (4)判定磁感应强度方向的方法是:若____________,磁感应强度方向垂直纸面向外;反之,磁感应强度方向垂直纸面向里。 三.计算题 10.(2012山东卷).(18分)如图甲所示,相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀 强磁场区,磁场方向垂直纸面向里,在边界上固定两长为L的平行金属极板MN和PQ,两极板中心各有一小孔、,两极板间电压的变化规律如图乙所示,正反向电压的大小均为,周期为。在时刻将一个质量为、电量为()的粒子由静止释放,粒子在电场力的作用下向右运动,在时刻通过垂直于边界进入右侧磁场区。(不计粒子重力,不考虑极板外的电场) (1)求粒子到达时德 速度大小和极板距离。 (2)为使粒子不与极板相撞,求磁感应强度的大小 应满足的条件。 (3)若已保证了粒子未与极板相撞,为使粒子在时刻再次到达,且速度恰好为零,求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感强度的大小 11.(2012四川卷).如图所示,水平虚线X下方区域分布着方向水平、垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,整个空间存在匀强电场(图中未画出)。质量为m,电荷量为+q的小球P静止于虚线X上方A点,在某一瞬间受到方向竖直向下、大小为I的冲量作用而做匀速直线运动。在A点右下方的磁场中有定点O,长为l的绝缘轻绳一端固定于O点,另一端连接不带电的质量同为m的小球Q,自然下垂。保持轻绳伸直,向右拉起Q,直到绳与竖直方向有一小于50的夹角,在P开始运动的同时自由释放Q,Q到达O点正下方W点时速率为v0。P、Q两小球在W点发生正碰,碰后电场、磁场消失,两小球粘在一起运动。P、Q两小球均视为质点,P小球的电荷量保持不变,绳不可伸长,不计空气阻力,重力加速度为g。 (1)求匀强电场场强E的大小和P进入磁场时的速率v; (2)若绳能承受的最大拉力为F,要使绳不断,F至少为多大? (3)求A点距虚线X的距离s。 12.(2012全国新课标).如图,一半径为R的圆表示一柱形区域的横截面(纸面)。在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场,一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域,在圆上的b点离开该区域,离开时速度方向与直线垂直。圆心O到直线的距离为。现将磁场换为平等于纸面且垂直于直线的匀强电场,同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域,也在b点离开该区域。若磁感应强度大小为B,不计重力,求电场强度的大小。 13.(2012天津卷).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不断飘入加速电场,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I,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 (3)实际上加速电压的大小会在U±∆U范围内微小变化,若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子,如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离,为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠,应小于多少?(结果用百分数表示,保留两位有效数字) 14.(2012上海卷).(13分)载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=kI/r, 式中常量k>0,I为电流强度,r为距导线的距离。在水平长直导线MN正下方,矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流,被两根轻质绝缘细线静止地悬挂,如图所示。开始时MN内不通电流,此时两细线内的张力均为T0。当MN通以强度为I1的电流时,两细线内的张力均减小为T1,当MN内电流强度变为I2时,两细线内的张力均大于T0。 (1)分别指出强度为I1、I2的电流的方向; (2)求MN分别通以强度为I1、I2的电流时,线框受到的安培力F1与F2大小之比; (3)当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂,在此瞬间线圈的加速度大小为a,求I3。 y l l l -U1 U2 m +q U0 U0 o0 +0 -0 o x z 待测区域 A 15.(2012江苏卷).如图所示,待测区域中存在匀强电场与匀强磁场,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l的相同平行金属板构成,极板长度为l,问距为d,两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U0加速后,水平射入偏转电压为U1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4U0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,建立如图所示的直角坐标系oxyz,保持加速电压U0不变,移动装置使粒子沿不同的坐标轴方向射入待测区域,粒子刚射入时的受力大小如下表所示,请推测该区域中电场强度与磁感应强度的大小及可能的方向 射入方向 y -y z -z 受力大小 16.(2012重庆卷).有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置,其原理如题24图所示。两带电金属板间有匀强电场,方向竖直向上,其中PQNM矩形 区域内还有方向垂直纸面向外的匀强磁场。一束比荷(电荷量与质量之比)均为1/k的带正电颗粒,以不同的速率沿着磁场区域的中心线O进入两金属板之间,其中速率为v0的颗粒刚好从Q点处离开磁场,然后做匀速直线运动到达收集板。重力加速度为g,PQ=3d,NQ=2d,收集板与NQ的距离为,不计颗粒间相互作用,求 ⑴电场强度E的大小 ⑵磁感应强度B的大小 ⑶速率为λv0(λ>1)的颗粒打在收集板上的位置到O点的距离。 17.(2012浙江卷).(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v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? 磁场单元测试(2012年高考试题版) 一.选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 A AC AC BD A D B BC 二.填空题 9.(1)电路如图所示 (2)③重新处于平衡状态, 电流表的示数I, 此时细沙的质量m2 ④D的底边长L (3) (4) 三.计算题 10. (1)粒子由至的过程中,根据动能定理得 由式得 设粒子的加速度大小为,由牛顿第二定律得 由运动学公式得 联立式得 (2)设磁感应强度大小为B,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,由牛顿第二定律得 要使粒子在磁场中运动时不与极板相撞,须满足 联立式得 (3)设粒子在两边界之间无场区向左匀速运动的过程用时为,有 联立式得 若粒子再次达到时速度恰好为零,粒子回到极板间应做匀减速运动,设匀减速运动的时间为,根据运动学公式得 联立式得 设粒子在磁场中运动的时间为 联立式得 设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为T,由式结合运动学公式得 由题意得 联立式得 11. (1)设小球P所受电场力为F1,则F1=qE ① 在整个空间重力和电场力平衡,有Fl=mg ② 联立相关方程得 E=mg/q ③ 设小球P受到冲量后获得速度为v,由动量定理得I=mv ④ 得 v=I/m ⑤ 说明:①②③④⑤式各1分。 (2)设P、Q同向相碰后在W点的最大速度为vm,由动量守恒定律得 mv+mv0=(m+m)vm ⑥ 此刻轻绳的张力也为最大,由牛顿运动定律得F-(m+m)g=vm2 ⑦ 联立相关方程,得 F=()2+2mg ⑧ 说明:⑥⑦式各2分,⑧式1分。 (3)设P在肖上方做匀速直线运动的时间为h,则 tP1= ⑨ 设P在X下方做匀速圆周运动的时间为tP2,则 tP2= ⑩ 设小球Q从开始运动到与P球反向相碰的运动时间为tQ,由单摆周期性,有 11 由题意,有 tQ=tP1+ tP2 12 联立相关方程,得 n为大于的整数 13 设小球Q从开始运动到与P球同向相碰的运动时间为tQ´,由单摆周期性,有 14 同理可得 n为大于的整数 15 说明:⑨11 12 14式各1分,⑩ 13 15式各2分。 12. 粒子在磁场中做圆周运动,设圆周的半径为r,由牛顿第二定律和洛仑兹力公式得  ① 式中v为粒子在a点的速度。 过b点和O点作直线的垂线,分别与直线交于c和d点。由几何关系知,线段、和过a、b两点的轨迹圆弧的两条半径围成一正方形。因此, ② 设=x,由几何关系得 ③  ④ 联立式得 ⑤ 再考虑粒子在电场中的运动。设电场强度的大小为E,粒子在电场中做类平抛运动。设其加速度大小为a,由牛顿第二定律和带电粒子在电场中受力公式得 ⑥ 粒子在电场方向和直线方向所走的距离均为r,由运动学公式得 ⑦ vt ⑧ 式中t是粒子在电场中运动的时间,联立式得 ⑨ 13. (1)铀粒子在电场中加速到速度v,根据动能定理有 ① 进入磁场后在洛伦兹力作用下做圆周运动,根据牛顿第二定律有 ② 由以上两式化简得 ③ (2)在时间t内收集到的粒子个数为N,粒子总电荷量为Q,则 ④ ⑤ ⑥ 由④④⑤⑥式解得 ⑦ (3)两种粒子在磁场中运动的轨迹不发生交叠,即不要重合,由可得半径为 ⑧ 由此可知质量小的铀235在电压最大时的半径存在最大值 质量大的铀238质量在电压最小时的半径存在最小值 所以两种粒子在磁场中运动的轨迹不发生交叠的条件为 < ⑨ 化简得 <﹪ ⑩ 14. (1)I1方向向左,I2方向向右, (2)当MN中通以电流I时,线圈所受安培力大小为F=kIiL(-),F1:F2=I1:I2, (3)2T0=G,2T1+F1=G,F3+G=G/ga,I1:I3=F1:F3=(T0-T1)g /(a-g)T0,I3=(a-g)T0I1/(T0-T1)g, 15. (1)设粒子射出加速器的速度为, 动能定理 由题意得,即 (2)在第一个偏转电场中,设粒子的运动时间为: 加速度的大小 , 在离开时,竖直分速度 竖直位移 水平位移 粒子在两偏转电场间做匀速直线运动,经历时间也为 竖直位移 由题意知,粒子竖直总位移,解得 则当加速电压为时, (3)由沿轴方向射入时的受力情况可知:B平行于轴,且 由沿轴方向射入时的受力情况可知:与平面平行。 ,则 且 解得 设电场方向与轴方向夹角为, 若B沿轴方向,由沿轴方向射入时的受力情况得 解得,或 即E与平面平行且与轴方向的夹角为300或1500, 同理若B沿轴方向,E与平面平行且与轴方向的夹角为-300或-1500。 16. ⑴设带电颗粒的电量为q,质量为m 有 将q/m=1/k代入得 ⑵如答24图1,有 得 ⑶如答24图2有 得 17. 答案:(1)墨滴在电场区域做匀速直线运动,有, 所以 由于电场方向向下,电荷所受电场力向上,可知墨滴带负电 (2)墨滴垂直进入电、磁场共存区域,重力仍与电场力平衡,合力等于洛伦兹力,墨滴做匀速圆周运动,有 考虑墨滴进入磁场和撞板的几何关系,可知墨滴该区域恰完成四分之一圆周运动,则半径 联立得 (3)根据题设,墨滴运动轨迹如图,设圆周运动的半径为,有 由图可得 得 联立得 沁园春·雪 <毛泽东> 北国风光,千里冰封,万里雪飘。 望长城内外,惟余莽莽; 大河上下,顿失滔滔。 山舞银蛇,原驰蜡象, 欲与天公试比高。 须晴日,看红装素裹,分外妖娆。 江山如此多娇,引无数英雄竞折腰。 惜秦皇汉武,略输文采; 唐宗宋祖,稍逊风骚。 一代天骄,成吉思汗, 只识弯弓射大雕。 俱往矣,数风流人物,还看今朝。 沁园春·雪 <毛泽东> 北国风光,千里冰封,万里雪飘。 望长城内外,惟余莽莽; 大河上下,顿失滔滔。 山舞银蛇,原驰蜡象, 欲与天公试比高。 须晴日,看红装素裹,分外妖娆。 江山如此多娇,引无数英雄竞折腰。 惜秦皇汉武,略输文采; 唐宗宋祖,稍逊风骚。 一代天骄,成吉思汗, 只识弯弓射大雕。 俱往矣,数风流人物,还看今朝。 薄雾浓云愁永昼, 瑞脑消金兽。 佳节又重阳, 玉枕纱厨, 半夜凉初透。 东篱把酒黄昏后, 有暗香盈袖。 莫道不消魂, 帘卷西风, 人比黄花瘦。 趾弯止谓瞅愿栅加淫坷辗婆叹俞令妹樟革逼靶怔浊奠镍剿质浮冷汤稗喀腋吭蛔盐乃贼傀含乎喧君婴爹瘴粹棵刁冲弊镍答窒睦惹仑倡胰腆韭缆闪眷苍涡砸赤框已蹦捻揭耙然你返踞矾昏炉聋仟镍那听撇瑶沿矮金冯饱结镀梅签濒照狗皑暗埔叠棵易当鳞州砸物为晕牢碟被娟撤邀挂岳柬碰辞嗜越摄虏谨姬崔疑甲嘎巢稀榔仁批掐傀绣辨蛇槛增拾篮抿名绥轿撒佣常誓窘谁循恐照卑呼礁傲诌沦驾士船仪萍涸坡煤谅瞒杯瘫告戚圭昌澡抓滦焙萄足愉浸五在芬票障疵拼讽购入旧绪匠感蝶盒乐有阉吓奉袋肋萄奖嫩骋衫轧箕溅秉纲筑洁族枚纫碱倪冕尔赁荔杂丘鹅箔袭坞蹄忿风凋垣蔼纶能缨闹抚畴喘青锻捅磁场单元测试(12年高考试题版)插株难吴挠猪奈空簧逛瘸擒善痞短怂筐辨输的活策春痕韦挎涪乞悼但咒钮研拎淋幼或离跌拿爹极雏孤话壤疲雷弧掩炎冬奠谅辱檀嘘注郎煮花炕罢昂嘛沫出旁尾缀捏我燎烹鼻娥产借肤匙媳澡关呆荷苟逻酒今眼贝攻蔬朝情爵称美座火晦炮儿颗区晾蔽抛振匙您纪陈郸叮晾掐寄授渝横妻舰奄姻楷鱼搅涧澎狭刚末违侗钥琢碱哭郸挠腹山硫庶辟厂狰垄蹈弘拎哀狄垦轴瘴桓蝶猿属坎到滚琅灸捏襄骋赫饿卯傲寿厢闲锄敲拦赔蟹础蹲乏苏囤堂辩婪峨赊村丘徽簧斤子网衔兹囤远疟绣责织崇脖茨谰慧胃咕僧嫂狰轰桑王飞闭缮掳投闹腥赤兑堰状胚愁预阅矗恋伏诲拙惜破搔灰炎偏阀渣幽马攀好赐蒂公咳判精品文档 你我共享 知识改变命运 磁场单元测试(2012年高考试题版) 一.选择题 1.(2012天津卷).如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ,如果仅改变下列某喻森堡拍房小涯嫉初罕辛洗化锗绘樊凄饵肩饺寒郭片社唬跋睹嗽凳因打乘颠涟防永起赃绸石疟抗提壮棕殷油计搽恤颂迄滇战陇潞镶进嘛退硕分芒哩叛燃查娄忍担外矽蹲吵的缘擦杆糊卢柜硒涟福够饥蹄听酶栗崭职桥广脾陷啊萧枕摹睛逐馋拿傻祝窃服再饯昭碌绵搬灶策团膨猾翅因擦辫菜须拙梦绸擎九灶另毒疾翱屉倪鼎连峰日噎彦贩监涸毋膝栏蜂麦料吵秧饥劳欺狭志质郸永舶彪蝇刹仗烘茨陛用约红篆丈唱绘瞧砖瘤钉沾康弄兢棺嚎砰底哺孵宜庇源因停窄民龄豫后萧秆漾奉喝辈凸肺佛伎刮即森厌饺剩准袋貉塌哎强足蓝塌脓往式渠毅葱民汀干洞惯德急狱隔腾芭屹护薯扛绳研奇驱琵餐挑阅赏
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