2012年高考物理試題分類匯編：09磁場(chǎng)

1、2012年高考物理試題分類匯編：磁場(chǎng)1（2012天津卷）如圖所示，金屬棒mn兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由m向n的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為，如果僅改變下列某一個(gè)條件，角的相應(yīng)變化情況是（ ）a棒中的電流變大，角變大b兩懸線等長(zhǎng)變短，角變小c金屬棒質(zhì)量變大，角變大d磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小解析：水平的直線電流在豎直磁場(chǎng)中受到水平的安培力而偏轉(zhuǎn)，與豎直方向形成夾角，此時(shí)它受拉力、重力和安培力而達(dá)到平衡，根據(jù)平衡條件有，所以棒子中的電流增大角度變大；兩懸線變短，不影響平衡狀態(tài)，角度不變；金屬質(zhì)量變大角度變?。淮鸥袘?yīng)強(qiáng)度變大角度變大。答案a。2(2012全

2、國(guó)理綜)質(zhì)量分別為m1和m2、電荷量分別為q1和q2的兩粒子在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知兩粒子的動(dòng)量大小相等。下列說(shuō)法正確的是a.若q1=q2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定相等b.若m1=m2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定相等c. 若q1q2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定不相等d. 若m1m2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定不相等【解析】根據(jù)半徑公式及周期公式知ac正確?！敬鸢浮縜c3(2012全國(guó)理綜).如圖，兩根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的m、n兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、o、b在m、n的連線上，o為mn的中點(diǎn)，c、d位于mn的中垂線上，且a、b、c、d到o點(diǎn)

3、的距離均相等。關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是a.o點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零b.a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反c.c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同d.a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同【解析】a錯(cuò)誤，兩磁場(chǎng)方向都向下，不能 ；a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，b錯(cuò)誤；c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同，c正確；c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，都向下，d錯(cuò)誤?！敬鸢浮縞4（2012海南卷）.空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖中的正方形為其邊界。一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場(chǎng)的方向從o點(diǎn)入射。這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，

4、但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的是a.入射速度不同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同b. 入射速度相同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同c.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子，其運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同d.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的粒子，其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大答案：bd解析：在磁場(chǎng)中半徑 運(yùn)動(dòng)時(shí)間：（為轉(zhuǎn)過(guò)圓心角），故bd正確，當(dāng)粒子從o點(diǎn)所在的邊上射出的粒子時(shí)：軌跡可以不同，但圓心角相同為1800，因而ac錯(cuò)5（2012廣東卷）.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子m和n，以不同的速度率經(jīng)小孔s垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖2種虛線所示，下列表述正確的是am帶負(fù)電，n帶正電b.m的速度

5、率小于n的速率c.洛倫磁力對(duì)m、n做正功d.m的運(yùn)行時(shí)間大于n的運(yùn)行時(shí)間答案：a6（2012北京高考卷）處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值 a與粒子電荷量成正比 b與粒子速率成正比 c與粒子質(zhì)量成正比 d與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比答案：d×××××××××××××××××××××××××&

6、#215;aboc7（2012安徽卷）. 如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度從點(diǎn)沿 直徑方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間從點(diǎn)射出磁場(chǎng)，與成60°角?，F(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?3，仍從點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?( )a. b.2 c. d.3 ××××××××××××××××××××××××

7、15;×abocood19b；解析：根據(jù)作圖法找出速度為v時(shí)的粒子軌跡圓圓心o，由幾何關(guān)系可求出磁場(chǎng)中的軌跡弧所對(duì)圓心角a oc=60°，軌跡圓半徑，當(dāng)粒子速度變?yōu)関/3時(shí)，其軌跡圓半徑，磁場(chǎng)中的軌跡弧所對(duì)圓心角a od=120°，由知，故選b。8（2012山東卷）.(18分)如圖甲所示，相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻 強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長(zhǎng)為l的平行金屬極板mn和pq，兩極板中心各有一小孔、，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，正反向電壓的大小均為，周期為。在時(shí)刻將一個(gè)質(zhì)量為、電量為（）的粒子由靜止釋放，粒子在電場(chǎng)力的作用下向右運(yùn)動(dòng)

8、，在時(shí)刻通過(guò)垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)。（不計(jì)粒子重力，不考慮極板外的電場(chǎng)）（1）求粒子到達(dá)時(shí)德 速度大小和極板距離。（2）為使粒子不與極板相撞，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小 應(yīng)滿足的條件。（3）若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在時(shí)刻再次到達(dá)，且速度恰好為零，求該過(guò)程中粒子在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和磁感強(qiáng)度的大小答案：（1）粒子由至的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得 由式得 設(shè)粒子的加速度大小為，由牛頓第二定律得 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立式得 (2)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，由牛頓第二定律得 要使粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)不與極板相撞，須滿足 聯(lián)立式得 （3）設(shè)粒子在兩邊界之間無(wú)場(chǎng)區(qū)向左勻速運(yùn)動(dòng)

9、的過(guò)程用時(shí)為，有 聯(lián)立式得 若粒子再次達(dá)到時(shí)速度恰好為零，粒子回到極板間應(yīng)做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立式得 設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 聯(lián)立式得 設(shè)粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為t，由式結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 由題意得 聯(lián)立式得 9.（2012四川卷）（20分）如圖所示，水平虛線x下方區(qū)域分布著方向水平、垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，整個(gè)空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)（圖中未畫出）。質(zhì)量為m，電荷量為+q的小球p靜止于虛線x上方a點(diǎn)，在某一瞬間受到方向豎直向下、大小為i的沖量作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)。在a點(diǎn)右下方的磁場(chǎng)中有定點(diǎn)o，長(zhǎng)為l的絕緣輕繩一端固定于o點(diǎn)，另一端連

10、接不帶電的質(zhì)量同為m的小球q，自然下垂。保持輕繩伸直，向右拉起q，直到繩與豎直方向有一小于50的夾角，在p開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)自由釋放q，q到達(dá)o點(diǎn)正下方w點(diǎn)時(shí)速率為v0。p、q兩小球在w點(diǎn)發(fā)生正碰，碰后電場(chǎng)、磁場(chǎng)消失，兩小球粘在一起運(yùn)動(dòng)。p、q兩小球均視為質(zhì)點(diǎn)，p小球的電荷量保持不變，繩不可伸長(zhǎng)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。 (1)求勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)e的大小和p進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速率v； (2)若繩能承受的最大拉力為f，要使繩不斷，f至少為多大？ (3)求a點(diǎn)距虛線x的距離s。答案：解：(1)設(shè)小球p所受電場(chǎng)力為f1，則f1=qe在整個(gè)空間重力和電場(chǎng)力平衡，有fl=mg聯(lián)立相關(guān)方程得e=mg/q設(shè)小球p受

11、到?jīng)_量后獲得速度為v，由動(dòng)量定理得i=mv得v=i/m說(shuō)明：式各1分。(2)設(shè)p、q同向相碰后在w點(diǎn)的最大速度為vm，由動(dòng)量守恒定律得mv+mv0=(m+m)vm此刻輕繩的張力也為最大，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得f-(m+m)g=vm2聯(lián)立相關(guān)方程，得f=()2+2mg說(shuō)明：式各2分，式1分。(3)設(shè)p在肖上方做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為h，則tp1= 設(shè)p在x下方做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tp2，則 tp2= 設(shè)小球q從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到與p球反向相碰的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tq，由單擺周期性，有 11由題意，有 tq=tp1+ tp2 12 聯(lián)立相關(guān)方程，得 n為大于的整數(shù)13設(shè)小球q從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到與p球同向相碰的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tq&

12、#180;,由單擺周期性，有 14 同理可得 n為大于的整數(shù)15 說(shuō)明：11 12 14式各1分，1315式各2分。10.(2012全國(guó)新課標(biāo)).（10分）圖中虛線框內(nèi)存在一沿水平方向、且與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)通過(guò)測(cè)量通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受的安培力，來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、并判定其方向。所用部分器材已在圖中給出，其中d為位于紙面內(nèi)的u形金屬框，其底邊水平，兩側(cè)邊豎直且等長(zhǎng)；e為直流電源；r為電阻箱；為電流表；s為開(kāi)關(guān)。此外還有細(xì)沙、天平、米尺和若干輕質(zhì)導(dǎo)線。（1）在圖中畫線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖。（2）完成下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的填空按圖接線。保持開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)，在托盤內(nèi)加入適量細(xì)沙，使d處于平衡狀態(tài)；

13、然后用天平稱出細(xì)沙質(zhì)量m1。閉合開(kāi)關(guān)s，調(diào)節(jié)r的值使電流大小適當(dāng)，在托盤內(nèi)重新加入適量細(xì)沙，使d_；然后讀出_，并用天平稱出_。用米尺測(cè)量_。（3）用測(cè)量的物理量和重力加速度g表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，可以得出b=_。（4）判定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的方法是：若_，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向外；反之，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里。答案重新處于平衡狀態(tài), 電流表的示數(shù)i, 此時(shí)細(xì)沙的質(zhì)量m2d的底邊長(zhǎng)l（3） （4）（4）11.(2012全國(guó)新課標(biāo)).（18分）如圖，一半徑為r的圓表示一柱形區(qū)域的橫截面（紙面）。在柱形區(qū)域內(nèi)加一方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子沿圖中直線在圓上的a點(diǎn)射入柱形

14、區(qū)域，在圓上的b點(diǎn)離開(kāi)該區(qū)域，離開(kāi)時(shí)速度方向與直線垂直。圓心o到直線的距離為?，F(xiàn)將磁場(chǎng)換為平等于紙面且垂直于直線的勻強(qiáng)電場(chǎng)，同一粒子以同樣速度沿直線在a點(diǎn)射入柱形區(qū)域，也在b點(diǎn)離開(kāi)該區(qū)域。若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，不計(jì)重力，求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。答案解析粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)圓周的半徑為r，由牛頓第二定律和洛侖茲力公式得 式中v為粒子在a點(diǎn)的速度。過(guò)b點(diǎn)和o點(diǎn)作直線的垂線，分別與直線交于c和d點(diǎn)。由幾何關(guān)系知，線段、和過(guò)a、b兩點(diǎn)的軌跡圓弧的兩條半徑圍成一正方形。因此，設(shè)=x，由幾何關(guān)系得 聯(lián)立式得再考慮粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為e，粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)。設(shè)其加速度大小為a，由牛頓

15、第二定律和帶電粒子在電場(chǎng)中受力公式得粒子在電場(chǎng)方向和直線方向所走的距離均為r，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 vt式中t是粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，聯(lián)立式得 12（2012天津卷）.對(duì)鈾235的進(jìn)一步研究在核能的開(kāi)發(fā)和利用中具有重要意義，如圖所示，質(zhì)量為m、電荷量為q的鈾235離子，從容器a下方的小孔s1不斷飄入加速電場(chǎng)，其初速度可視為零，然后經(jīng)過(guò)小孔s2垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，離子行進(jìn)半個(gè)圓周后離開(kāi)磁場(chǎng)并被收集，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)離子束的等效電流為i，不考慮離子重力及離子間的相互作用。（1）求加速電場(chǎng)的電壓u（2）求出在離子被收集的過(guò)程中任意時(shí)間t內(nèi)收集到離子的質(zhì)量m（

16、3）實(shí)際上加速電壓的大小會(huì)在u±u范圍內(nèi)微小變化，若容器a中有電荷量相同的鈾235和鈾238兩種離子，如前述情況它們經(jīng)電場(chǎng)加速后進(jìn)入磁場(chǎng)中會(huì)發(fā)生分離，為使這兩種離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊，應(yīng)小于多少？（結(jié)果用百分?jǐn)?shù)表示，保留兩位有效數(shù)字）答案：解析：（1）鈾粒子在電場(chǎng)中加速到速度v，根據(jù)動(dòng)能定理有 進(jìn)入磁場(chǎng)后在洛倫茲力作用下做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有 由以上兩式化簡(jiǎn)得 （2）在時(shí)間t內(nèi)收集到的粒子個(gè)數(shù)為n，粒子總電荷量為q，則 由式解得 （3）兩種粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊，即不要重合，由可得半徑為 由此可知質(zhì)量小的鈾235在電壓最大時(shí)的半徑存在最大值 質(zhì)量大的鈾23

17、8質(zhì)量在電壓最小時(shí)的半徑存在最小值所以兩種粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡不發(fā)生交疊的條件為 化簡(jiǎn)得 13.（2012上海卷）（13分）載流長(zhǎng)直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為bki/r， 式中常量k0，i為電流強(qiáng)度，r為距導(dǎo)線的距離。在水平長(zhǎng)直導(dǎo)線mn正下方，矩形線圈abcd通以逆時(shí)針?lè)较虻暮愣娏?，被兩根輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛，如圖所示。開(kāi)始時(shí)mn內(nèi)不通電流，此時(shí)兩細(xì)線內(nèi)的張力均為t0。當(dāng)mn通以強(qiáng)度為i1的電流時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均減小為t1，當(dāng)mn內(nèi)電流強(qiáng)度變?yōu)閕2時(shí)，兩細(xì)線內(nèi)的張力均大于t0。（1）分別指出強(qiáng)度為i1、i2的電流的方向；（2）求mn分別通以強(qiáng)度為i1、i2的電流時(shí)，線框受到的安培力

18、f1與f2大小之比；（3）當(dāng)mn內(nèi)的電流強(qiáng)度為i3時(shí)兩細(xì)線恰好斷裂，在此瞬間線圈的加速度大小為a，求i3。 答案：（1）i1方向向左，i2方向向右，（2）當(dāng)mn中通以電流i時(shí)，線圈所受安培力大小為fkiil（），f1:f2i1:i2，（3）2t0g，2t1f1g，f3gg/ga，i1:i3f1:f3（t0t1）g /（ag）t0，i3（ag）t0i1/（t0t1）g，14.（2012江蘇卷）如圖所示，mn是磁感應(yīng)強(qiáng)度b勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，一質(zhì)量為m、電荷量為q粒子在紙面內(nèi)從o點(diǎn)射入磁場(chǎng)，若粒子速度為v0，最遠(yuǎn)可落在邊界上的a點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的有a若粒子落在a點(diǎn)的左側(cè)，其速度一定小于v0b若粒子落在

19、a點(diǎn)的右側(cè)，其速度一定大于v0c若粒子落在a點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能小于d若粒子落在a點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能大于【解析】當(dāng)粒子以速度垂直于mn進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，最遠(yuǎn)，落在a點(diǎn)，若粒子落在a點(diǎn)的左側(cè)，速度不一定小于，可能方向不垂直，落在a點(diǎn)的右側(cè)，速度一定大于，所以a錯(cuò)誤，b正確；若粒子落在a點(diǎn)的右側(cè)處，則垂直mn進(jìn)入時(shí)，軌跡直徑為，即，已知,解得，不垂直mn進(jìn)時(shí)，所以c正確，d錯(cuò)誤?！敬鸢浮縝cylll-u1u2m +qu0u0o0+0-0oxz待測(cè)區(qū)域a15（2012江蘇卷）（16分）如圖所示，待測(cè)區(qū)域中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)，根據(jù)帶電粒子射入時(shí)的受力情況可推測(cè)其電場(chǎng)和磁場(chǎng)，

20、圖中裝置由加速器和平移器組成，平移器由兩對(duì)水平放置、相距為l的相同平行金屬板構(gòu)成，極板長(zhǎng)度為l，問(wèn)距為d，兩極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等，電場(chǎng)方向相反，質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子經(jīng)加速電壓u0加速后，水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為u1的平移器，最終從a點(diǎn)水平射入待測(cè)區(qū)域，不考慮粒子受到的重力。（1）求粒子射出平移器時(shí)的速度大小v1；（2）當(dāng)加速電壓變?yōu)?u0時(shí)，欲使粒子仍從a點(diǎn)射入待測(cè)區(qū)域，求此時(shí)的偏轉(zhuǎn)電壓u；（3）已知粒子以不同速度水平向右射入待測(cè)區(qū)域，剛進(jìn)入時(shí)的受力大小均為f，現(xiàn)取水平向右為x軸正方向，建立如圖所示的直角坐標(biāo)系oxyz，保持加速電壓u0不變，移動(dòng)裝置使粒子沿不同的坐標(biāo)軸方向射入待測(cè)區(qū)域，粒子剛射入時(shí)的受力大小如下表所示，請(qǐng)推測(cè)該區(qū)域中電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及可能的方向射入方向y-yz-z受力大小【答案】（1）設(shè)粒子射出加速器的速度為， 動(dòng)能定理 由題意得，即（2）在第一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，設(shè)粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：加速度的大小 ，在離開(kāi)時(shí)，豎直分速度 豎直位移 水平位移 粒子在兩偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)歷時(shí)間也為豎直位移由題意知，粒子豎直總位移，解得 則當(dāng)加速電壓為時(shí)，（3）由沿軸方向射入時(shí)的受力情況可知：b平行于軸，且 由沿軸方向射入時(shí)的受力情況可知：與平面平行。,則 且解得 設(shè)電場(chǎng)方向與軸方向夾角為,若b沿軸方向