2009高考物理專題沖刺九

命題范圍:  磁場

說明:本試卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分,共150分;答題時間120分鐘.

第Ⅰ卷(選擇題,共40分)

一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分.在每題給出的四個選項中,有的小題只有一個選項正確,有的小題有多個選項正確.全部選對的得4分,選不全的得3分,有選錯或不答的得0分)

1.磁場中某區(qū)域的磁感線,如圖所示,則                                                             (    )

試題詳情

A.ab兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba>Bb

      B.ab兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba<Bb

      C.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大

      D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小

試題詳情

2.科學(xué)研究表明,地球自西向東的自轉(zhuǎn)速度正在變慢,我國已在2006年1月1日零時進(jìn)行了時間調(diào)整.假如地球的磁場是由地球表面帶負(fù)電引起的,則可能判定                                                        (    )

      A.地球表面帶正電,由于地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變?nèi)?/p>

      B.地球表面帶正電,由于地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變強(qiáng)

      C.地球表面帶負(fù)電,由于地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變?nèi)?/p>

試題詳情

      D.地球表面帶負(fù)電,由于地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變強(qiáng)

試題詳情

3.兩根通電的長直導(dǎo)線平行放置,電流分別為I1I2,電流的

方向如圖所示,在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、cd四點,

其中ab在導(dǎo)線橫截面連接的延長線上,c、d在導(dǎo)線橫截面

連接的垂直平分線上.則導(dǎo)體中的電流在這四點產(chǎn)生的磁場的

磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是                                                                                  (    )

      A.a點                 B.b點                C.c點                  D.d

試題詳情

4.如圖所示,在、的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于 平面向里,大小為.現(xiàn)有一質(zhì)量為、電量為的帶電粒子,在軸上到原點的距離為P點,以平行于軸的初速度射入磁場.在磁場作用下沿垂直于y軸的方向射出磁場.不計重力的影響,由這些信息可以確定的是       (    )

      A.能確定粒子通過y軸時的位置

      B.能確定粒子速度的大小

      C.能確定粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間

      D.以上三個判斷都不對

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      A.小球A仍可能處于靜止?fàn)顟B(tài)

      B.小球A將可能沿軌跡1運動

      C.小球A將可能沿軌跡2運動

      D.小球A將可能沿軌跡3運動

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6.比荷為的電子以速度沿AB邊射入邊長為a的等邊三角形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中,如圖所示,為使電子從BC邊穿出磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍為                                                                     (    )

試題詳情

      A.        B.

試題詳情

      C.         D.

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7.如圖所示,一帶正電的粒子沿平行金屬板中央直線以速度V0 射入互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場區(qū)域,粒子質(zhì)量為m,帶電量為q,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電場強(qiáng)度為E,粒子從P點離開電磁場區(qū)域時速度為VP與中央直線相距為d,則下列說法正確的是(    )

A.粒子在運動過程中所受磁場力可能比所受電場力小

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      B.粒子沿電場方向的加速度大小始終是

      C.粒子的運動軌跡是拋物線

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      D.粒子達(dá)到P的速度大小V=

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8.真空中有兩根長直金屬導(dǎo)線平行放置,其中一根導(dǎo)線中通有恒定電流.在兩導(dǎo)線所確定的平面內(nèi),一電子從P點運動的軌跡的一部分如圖中曲線PQ所示,則一定是(    )

試題詳情

A.ab導(dǎo)線中通有從ab方向的電流

      B.ab導(dǎo)線中通有從ba方向的電流

      C.cd導(dǎo)線中通有從cd方向的電流

      D.cd導(dǎo)線中通有從dc方向的電流

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9.如圖所示,套在足夠長的絕緣粗糙直棒上的帶正電小球,其質(zhì)量為m,帶電量為q,小球可在棒上滑動,現(xiàn)將此棒豎直放入沿水平方向的且互相垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中.設(shè)小球電量不變,小球由靜止下滑的過程中(     )     

      A.小球加速度一直增大     

      B.小球速度一直增大,直到最后勻速

      C.桿對小球的彈力一直減少 

      D.小球所受洛倫茲力一直增大,直到最后不變

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10.如圖所示,PQ是勻強(qiáng)磁場里的一片薄金屬片,其表面與磁場方向平行,現(xiàn)有一α粒子從A點以垂直PQ的速度v射出,動能為E,射出后α粒子的軌跡如圖所示,今測得它在金屬片兩邊的軌跡的半徑之比為10:9,若α粒子在穿越金屬片過程中受到的阻力大小及電量都不變,則(    )

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A.α粒子每穿過一次金屬片,速度減少

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      B.α粒子每穿過一次金屬片,動能減少0.81E

      C.α粒子穿過5次金屬片后陷在金屬片里

      D.α粒子穿過9次金屬片后陷在金屬片里

 

 

 

 

 

第Ⅱ卷(非選擇題,共110分)

試題詳情

二、本題共2小題,共20分。把答案填在題中相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答.

11.(8分)某同學(xué)在研究長直導(dǎo)線周圍的磁場時,為增大電流,用多根導(dǎo)線捆在一起代替長直導(dǎo)線,不斷改變多根導(dǎo)線中的總電流I和測試點與直導(dǎo)線的距離,測得下表所示數(shù)據(jù):

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由上述數(shù)據(jù)可得出磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I及距離r的關(guān)系式為B=__________T在由數(shù)據(jù)得出關(guān)系式時可以采用保持某一物理量不變,采用作圖或從數(shù)據(jù)上得出另外兩個物理量之間的關(guān)系,這在物理量上被稱作_________法,是物理學(xué)中經(jīng)常應(yīng)用的方法之一.(要求估算出比例系數(shù),用等式表示)

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12.(12分)磁體和電流之間、磁體和運動電荷之間、電流和電流之間都可通過磁場而相互作用,此現(xiàn)象可通過以下實驗證明:

   (1)如圖(a)所示,在重復(fù)奧斯特的電流磁效應(yīng)實驗時,為使實驗方便效果明顯,通電導(dǎo)線應(yīng)_______    

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      A.平行于南北方向,位于小磁針上方

      B.平行于東西方向,位于小磁針上方

      C.平行于東南方向,位于小磁針下方

      D.平行于西南方向,位于小磁針下方

此時從上向下看,小磁針的旋轉(zhuǎn)方向是_________________.

(2)如圖(b)所示,是一個抽成真空的電子射線管,從陰極發(fā)射出來的電子束,在陰極和陽極間的高壓作用下,轟擊到長方形的熒光屏上激發(fā)出熒光,可以顯示出電子束運動的徑跡.實驗表明,在沒有外磁場時,電子束是沿直線前進(jìn)的.如果把射線管放在蹄形磁鐵的兩極間,熒光屏上顯示的電子束運動徑跡發(fā)生了彎曲,這表明:___________,圖中a為____極.

(3)如圖(c)所示,兩條平行直導(dǎo)線,當(dāng)通以相同方向的電流時,它們相互________,當(dāng)通以相反方向的電流時,它們相互___________,這時每個電流都處在另一個電流的磁場里,因而受到磁場力的作用.也就是說,電流和電流之間,就像磁極和磁極之間一樣,也會通過磁場發(fā)生相互作用.

 

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三、本題共6小題,共90分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟.只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.

13.(14分)用一根長L=0.8m的絕緣輕繩,吊一質(zhì)量m=1.0g的帶電小球,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.5T、方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中.把小球拉到懸點的右側(cè),輕繩剛好水平拉直,將小球由靜止釋放,小球便在垂直于磁場的豎直平面內(nèi)擺動.當(dāng)小球第一次擺到最低點時,懸線的拉力恰好為0.5mg(取重力加速度g=10m/s2).求:

(1)小球帶何種電荷?

(2)當(dāng)小球第二次經(jīng)過最低點時,懸線對小球的拉力多大?

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14.(14分)如圖所示,在真空中半徑m的圓形區(qū)域內(nèi),有磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T,方向如圖的勻強(qiáng)磁場,一束帶正電的粒子以初速度m/s,從磁場邊界上直徑aba端沿各個方向射入磁場,且初速方向都垂直于磁場方向,若該束粒子的比荷C/kg,不計粒子重力.求:

(1)粒子在磁場中運動的最長時間.

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(2)若射入磁場的速度改為m/s,其他條件不變,試用斜線畫出該束粒子在磁場中可能出現(xiàn)的區(qū)域,要求有簡要的文字說明.(

 

 

 

 

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15.(14分)如圖所示,半徑為R的光滑圓環(huán)固定在光滑水平面上,圓環(huán)中心安放一帶電量為Q的正電荷,另有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直圓環(huán)平面.已知一質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球貼著圓環(huán)內(nèi)壁做圓周運動,若小球的運動速率從零開始逐漸增大,請?zhí)骄繄A環(huán)對小球的水平彈力FN將如何變化?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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16.(16分)電子質(zhì)量為m、電量為e,從坐標(biāo)原點O處沿xOy平面射入第一象限,射入時速度方向不同,速度大小均為v0,如圖所示.現(xiàn)在某一區(qū)域加方向向外且垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,若這些電子穿過磁場后都能垂直射到熒光屏MN上,熒光屏與y軸平行,求:

(1)熒光屏上光斑的長度;

(2)所加磁場范圍的最小面積.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

試題詳情

17.(16分)如圖所示,Oxyz坐標(biāo)系的y軸豎直向上,坐標(biāo)系所在的空間存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,電場方向與x軸平行,從y軸上的M(0、H、0)點無初速釋放一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電的小球,它落在xOz平面上的Nl、0、b)點(l>0,b>0).若撤去磁場則小球落在xOz平面的Pl、0、0)點.已知重力加速度為g

   (1)已知磁場方向與某個坐標(biāo)軸平行,請確定其可能的具體方向.

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   (2)求出電場強(qiáng)度的大。

   (3)求出小球落至N點時的速率.

 

 

 

 

 

 

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18.(16分)一對平行金屬板水平放置,板間距離為d,板間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平向里的勻強(qiáng)磁場,將金屬板連入如圖所示的電路,已知電源內(nèi)阻為r,滑動變阻器的總電阻為R,現(xiàn)將開關(guān)S閉合,并調(diào)節(jié)滑動觸頭P至右端長度為總長度的處,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電質(zhì)點從兩板正中央左端以某一初速度水平飛入場區(qū),恰好做勻速圓周運動.

   (1)求電源的電動勢;

   (2)若將滑動變阻器的滑動觸頭P調(diào)到R的正中央位置,可以使原帶電質(zhì)點以水平直線從兩板間穿過,求該質(zhì)點進(jìn)入磁場的初速度v0;

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   (3)若將滑動變阻器的滑動觸頭P移到R的最左端,原帶電質(zhì)點恰好能從金屬板緣飛出,求質(zhì)點飛出時的動能.

 

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1. B    根據(jù)磁感線的疏密程度可以判斷出a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba<Bb,即B正確;同一通電導(dǎo)線放在a處受力的情況大小不一定,因為放入時的位置(即放入時與磁感線的方向)不確定,則其受安培力的大小就不一定.

2. C    地球自轉(zhuǎn)等效成環(huán)形電流,南極為磁場N極,由右手定則可知地球帶負(fù)電,地球轉(zhuǎn)速變慢使環(huán)形電流電流減小,故磁場減弱,所以選C.

3. AB    根據(jù)安培定則和磁感應(yīng)強(qiáng)度的迭加原理即可知.

4. ABC  提示:根據(jù)已知條件畫出運動的軌跡和基本公式即可判斷.

5. AB    若小球A帶正電,小球A受重力和A、B之間的庫侖力的作用(且?guī)靵隽槌饬Γ糁亓Φ拇笮『蛶靵隽Φ拇笮∠喾,則撤去絕緣板后,重力和庫侖力仍大小相等而方向相反,故小球A仍處于靜止?fàn)顟B(tài),A正確;若庫侖力大于重力,則可由左手定則判斷B正確.

6. B    電子進(jìn)入磁場時向上偏,剛好從C點沿切線方向穿出是一臨界條件,要使電子從BC邊穿出,其運動半徑應(yīng)比臨界半徑大,由可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度只要比臨界時的小就可以了,如題圖,由對稱性作輔助線,由幾何關(guān)系可得,半徑,又,解得,故選B.

7. AD    由題意知,帶正電的粒子從中央線的上方離開混合場,說明在進(jìn)入電、磁場時,豎直向上的洛侖茲力大于豎直向下的電場力.在運動過程中,由于電場力做負(fù)功,洛侖茲力不做功,所以粒子的動能減小,從而使所受到的磁場力可能比所受電場力小,選項A正確.又在運動過程中,洛侖茲力的方向不斷發(fā)生改變,其加速度大小是變化的,運動軌跡是復(fù)雜的曲線而并非簡單的拋物線,所以選項B、C錯誤.由動能定律得:,故選項D正確,綜合來看,選項A、D正確.

8. C   根據(jù)電子運動的軌跡知在兩導(dǎo)線之間的磁場方向垂直于兩導(dǎo)線所在的平面,只有ab中由ba的電流或cd中從cd的電流才能產(chǎn)生這樣的磁場,又從電子運動軌跡在向cd邊靠近時曲率半徑變小,由知與cd邊越近,B越強(qiáng),可見是由cd中的電流產(chǎn)生的,只有C正確.

9. BD   本題考查帶電體在復(fù)合場中的運動,在分析時要注意隨著速度的變化,洛倫茲力發(fā)生變化,導(dǎo)致桿對小球的彈力發(fā)生變化,因此摩擦力發(fā)生變化,小球的運動狀態(tài)發(fā)生變化.

10. C    帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運動的軌道半徑r=mv/qB,設(shè)α粒子第一次穿過金屬片的速度v/,則,所以v/=0.9v,動能減少.根據(jù)阻力及電量恒定,α粒子每穿過一次金屬片,動能都減少0.19E,由,故α粒子穿過5次后陷入金屬中.

11. B=(6分)  控制變量法(2分)

解析:從表中數(shù)據(jù)分析不難發(fā)現(xiàn)B/I=k1Br=k2,所以有B=kI/r,再將某一組B、I、r值代入上式得k=2×10-7Tm/A.所以得出磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流I及距離r的關(guān)系式為B=

12.(1)A (2分)  逆時針 (2分)

(2)運動電荷受到了磁場力(2分)  陰  (2分) 

(3)吸引(2分)    排斥(2分)

13.解析:(1)設(shè)小球第一次到達(dá)最低點時速度為v,則由動能定理可得(2分)

在最低點根據(jù)牛頓第二定律得,(2分)

解得C(2分)

根據(jù)左手定則可判斷小球帶負(fù)電(3分)

(2)根據(jù)機(jī)械能守恒可知,小球第二次到達(dá)最低點時速度小仍為v,此時懸線對小球的拉力為F,由牛頓第二定律得,(3分)

解得N(2分)

14.解析:(1)由牛頓第二定律可求得粒子在磁場中運動的    半徑,(1分)

m>(2分)

因此要使粒子在磁場中運動的時間最長,則粒子在磁場中運動的圓弧所對應(yīng)的弦長最長,從右圖中可以看出,以直徑ab為弦、R為半徑所作的圓,粒子運動的時間最長. (2分)

設(shè)該弦對應(yīng)的圓心角為,而(1分)

運動時間(2分)

,故s(2分)

(2)(2分)

粒子在磁場中可能出現(xiàn)的區(qū)域:如圖中以Oa為直徑的半圓及以a為圓心Oa為半徑的圓與磁場相交的部分.繪圖如圖. (2分)

15.解析:如圖所示,帶電小球在做圓周運動的過程中受到電場力FE、洛倫茲力FB和彈力FN的作用,其合力即為小球做圓周運動的向心力,由圖可知:

(3分)

(2分)

其中FB=qvB,FE=kQq/R2,代入上式可得,

(2分)

上式中m、RB、q、k、Q均為常數(shù),所以FNv的二次函數(shù).對照y=ax2+bx+c,有a=m/R,b=Bq,c=kQq/R2. (2分)

a>0,故FN有最小值,且當(dāng)時,FN最。ㄅR界條件),最小值為.(2分)

可見,隨著小球運動速度的增大,圓環(huán)對小球的彈力FN先減小、后增大,且臨界狀態(tài)(最小值)出現(xiàn)在v=BqR/2m時. (3分)

16.解析:(1)要求光斑的長度,只要找到兩個邊界點即可.初速度沿x軸正方向的電子,沿弧OB運動到P;初速度沿y軸正方向的電子,沿弧OC運動到Q

設(shè)粒子在磁場中運動的半徑為R,由牛頓第二定律得,

(4分)

,從圖中可以看出(4分)

(2)沿任一方向射入第一象限的電子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后都能垂直打到熒光屏MN上,需加最小面積的磁場的邊界是以(0,R)為圓心,半徑為R的圓的一部分,如圖中實線所示. (4分)

所以磁場范圍的最小面積.(4分)

17.解析:(1)用左手定則判斷出:磁場方向為-x方向或-y方向. (4分)

(2)在未加勻強(qiáng)磁場時,帶電小球在電場力和重力作用下落到P點,設(shè)運動時間為t,

小球自由下落,有H=gt2/2(1分)

小球沿x軸方向只受電場力作用,Fe=qE(1分)

小球沿x軸的位移為l=at2/2(1分)

小球沿x軸方向的加速度為a=Fe/m(1分)

聯(lián)立求解,得E=mgl/qH. (2分)

(3)帶電小球在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場共存的區(qū)域運動時,洛倫茲力不做功.電場力做功為:We=qEl,(1分)

重力做功為WG=mgH(1分)

設(shè)落到N點時速度大小為v,根據(jù)動能定理得,(2分)

解得,(2分)

18.解析:(1)因帶電質(zhì)點做勻速圓周運動,故電場力與重力平衡,①(1分)

兩板間電場強(qiáng)度③(1分)

兩板間電壓④(1分)

由閉合電路歐姆定律得,⑤(1分)

由①~⑤得,(2分)

     (2)由題意知,電場力豎直向上,故質(zhì)點帶負(fù)電,由左手定則得洛倫茲力豎直向下,由平衡條件可得,⑥(2分)

因兩極板間電壓

,⑦(2分)

由⑥⑦解得,⑧(1分)

    (3)因板間電壓變?yōu)?sub>

故電場力(2分)

由動能定理得,⑩(2分)

由⑧⑨⑩解得.(1分)

 


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