2012届高考物理专题卷：专题08(磁场).pdf

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高考物理100考点最新模拟题(磁场)精选试题专题08 回旋加速器解析版含解析

100考点最新模拟题(磁场)精选训练8第九部分磁场八．回旋加速器一、选择题1.回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图7所示.D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上.位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速.当质子被加速到最大动能E k后，再将它们引出.忽略质子在电场中的运动时间，则下列说法中正确的是( )A.若只增大交变电压U，则质子的最大动能E k会变大B.若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行的时间会变短C.若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子D.质子第n次被加速前、后的轨道半径之比为n－1∶n【参考答案】BD2． (多选)劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示.置于真空中的D 形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略.磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U.若A处粒子源产生的质子的质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响.则下列说法正确的是( )A.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRfB.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U 成正比C.质子第2次和第1次经过两D 形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶1D.不改变磁感应强度B 和交流电频率f ，该回旋加速器的最大动能不变【参考答案】 AC【名师解析】质子被加速后的最大速度受到D 形盒半径R 的制约，因v ＝2πR T＝2πRf ，故A 正确；质子离开回旋加速器的最大动能E km ＝12mv 2＝12m ×4π2R 2f 2＝2m π2R 2f 2，与加速电压U 无关，B 错误；根据R ＝mv qB ，qU ＝12mv 21，2qU ＝12mv 22，得质子第2次和第1次经过两D 形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶1，C 正确；因回旋加速器的最大动能E km ＝2m π2R 2f 2与m 、R 、f 均有关，D 错误.3.(2016·陕西西安八校联考)如图12甲是回旋加速器的原理示意图，其核心部分是两个D 形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中(磁感应强度大小恒定)，并分别与高频电源相连，加速时某带电粒子的动能E k 随时间t 的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是( )A.高频电源的变化周期应该等于t n －t n －1B.在E k －t 图象中t 4－t 3＝t 3－t 2＝t 2－t 1C.粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大D.不同粒子获得的最大动能都相同【参考答案】 B二．计算题1. 回旋加速器是用来加速带电粒子，使它获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D 形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄缝中形成匀强电场，使粒子每次穿过狭缝都得到加速，两盒放在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近，若粒子源射出的粒子带电荷量为q ，质量为m ，粒子最大回旋半径为R m ，其运动轨迹如图3所示.问：(1)D 形盒内有无电场？(2)粒子在盒内做何种运动？(3)所加交流电压频率应是多大，粒子运动的角速度为多大？(4)粒子离开加速器时速度为多大？最大动能为多少？(5)设两D 形盒间电场的电势差为U ，盒间距离为d ，其间电场均匀，求把静止粒子加速到上述能量所需时间.【名师解析】 (1)扁形盒由金属导体制成，具有屏蔽外电场的作用，盒内无电场.(2)带电粒子在盒内做匀速圆周运动，每次加速之后半径变大.(3)粒子在电场中运动时间极短，因此高频交流电压频率要等于粒子回旋频率，因为T ＝2πm qB，故得回旋频率f ＝1T ＝qB 2πm ，角速度ω＝2πf ＝qB m. (4)粒子回旋半径最大时，由牛顿第二定律得qv m B ＝mv 2m R m ，故v m ＝qBR m m. 最大动能E km ＝12mv 2m ＝q 2B 2R 2m 2m .2．（2014·北京市顺义区模拟）1930年，Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理论，他设想用磁场使带电粒子沿圆弧形轨道旋转，多次反复地通过高频加速电场，直至达到高能量.题18-10图甲为Earnest O. Lawrence设计的回旋加速器的示意图.它由两个铝制D型金属扁盒组成，两个D形盒正中间开有一条狭缝；两个D型盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压.图乙为俯视图，在D型盒上半面中心S处有一正离子源，它发出的正离子，经狭缝电压加速后，进入D型盒中.在磁场力的作用下运动半周，再经狭缝电压加速；为保证粒子每次经过狭缝都被加速，应设法使交变电压的周期与粒子在狭缝及磁场中运动的周期一致.如此周而复始，最后到达D型盒的边缘，获得最大速度后被束流提取装置提取出.已知正离子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小恒为U，磁场的磁感应强度为B，D型盒的半径为R，狭缝之间的距离为d.设正离子从离子源出发时的初速度为零.（1）试计算上述正离子从离子源出发被第一次加速后进入下半盒中运动的轨道半径；（2）设该正离子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，试推证当R>>d时，正离子在电场中加速的总时间相对于在D形盒中回旋的时间可忽略不计（正离子在电场中运动时，不考虑磁场的影响）.（3）若此回旋加速器原来加速的是α粒子（42He），现改为加速氘核（21H），要想使氘核获得与α粒子相同的动能，请你通过分析，提出一种简单可行的办法.（2）设粒子到出口处被加速了n 次，nqU=21mv 2， qvB=m Rv 2, 联立解得：n=mUR qB 222 T =v R π2=qBm π2，t=nT /2，解得 t = U BR 22π.带电粒子电场中的多次加速运动可等效为初速度为零的匀加速运动，末速度v=m nqU 2，正离子在电场中加速的总时间t’=2v nd =v nd 2=d qUnm 2=U BRd 2.t t ''=Rd . 当R>>d 时，t>>t‘，即正离子在电场中加速的总时间相对于在D 形盒中回旋的时间可忽略不计.3．（2014·北京东城区质检）如题18-11图所示为一种获得高能粒子的装置.环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调的匀强磁场.M 、N 为两块中心开有小孔的极板，每当带电粒子经过M 、N 板时，都会被加速，加速电压均为U ；每当粒子飞离电场后，M 、N板间的电势差立即变为零.粒子在电场中一次次被加速，动能不断增大，而绕行半径R 不变（M 、N 两极板间的距离远小于R ）.当t =0时，质量为m 、电荷量为+q 的粒子静止在M 板小孔处.（1）求粒子绕行n 圈回到M 板时的动能E n ；（2）为使粒子始终保持在圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，求粒子绕行第n 圈时磁感应强度B 的大小；（3）求粒子绕行n 圈所需总时间t n .题10-11图4．（2011·天津）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作为示踪原子.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τ为20min，经2.0h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18-2，D1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D1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，D1、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I与P、B、R、f的关系式（忽略质子在电场中的运动时间，图18-2 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△r 是增大、减小还是不变？【名师解析】（2）设质子质量为m ，电荷量为q ，质子离开加速器时速度大小为v ，由牛顿第二定律知R v m qvB 2= ③质子运动的回旋周期为qB m v R T ππ22== ④由回旋加速器工作原理可知，交流电源的频率与质子回旋频率相同，由周期T 与频率f 的关系得T f 1= ⑤设在t 时间内离开加速器的质子数为N ，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率t mv N P 221⋅= ⑥ 输出时质子的等效电流t Nq I =⑦ 由上述各式得fBR P I 2π= ⑧ 若以单个质子为研究对象解答过程正确的同样得分.（3）方法一：设*)(N k k ∈为同一盒中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为k r 、k k k k k k r r r r r r -=∆>+++111),(，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为k v 、,1+k v D 1、D 2之间的电压为U ，由动能定理知 22212121k k mv mv qU -=+ ⑨由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知qBmv r k k =，则 2)(222122k k r r m B q qU -=+ 整理得)(412k k k r r qB mU r +=∆+ ⑩方法二：设*()k k N ∈为同一盒中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为r k 、11()k k k r r r ++>，1k k k r r r -∆=-，在相应轨道上质子对应的速度大小分别为k v 、1k v +，D 1、D 2之间的电压为U .由洛化兹力充当质子做圆周运动的向心力，知k k mv r qB =，故11k k k k r v r v ++= . 由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量K E qU ∆= . 以质子在D 2盒中运动为例，第k 次进入D 2时，被电场加速(21)k -次，速度大小为k v =同理，质子第(1)k +次进入D 2时，速度大小为：1k v +=综合上述各式得：1k k r r +=. 整理得：2212121k k r k k r +-=+； 22121221k k k r r k r ++-=+； 2112(21)()k k k k r r k r r ++∆=++. 同理，对于相邻轨道半径1k r +、2k r +，121k k k r r r +++∆=-，整理后有211122(21)()k k k k r r k r r ++++∆=++. 由于2k k r r +>，比较k r ∆、1k r +∆得1k r +∆<k r ∆ .说明随轨道半径r 的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差△r 减小.点评：此题以回旋加速器切入，意在考查核反应方程、功率、回旋加速器及其相关知识.- 1n mvqB -速器中运动，相邻轨道间距离随轨道半径的增大而减小.百度文库、精选习题试题习题、尽在百度。

2012年物理高考试题最新考点分类解析：考点9 磁场

2012年物理高考试题分类解析【考点9】磁场1．【2012·天津卷，2题，6分】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.如果仅改变下列某一个条件，θ角的相应变化情况是( )A ．棒中的电流变大，θ角变大B ．两悬线等长变短，θ角变小C ．金属棒质量变大，θ角变大D ．磁感应强度变大，θ角变小1．A 【解析】作出侧视图(沿MN 方向)，并对导体棒进行受力分析，如图所示．据图可得tan θ＝BIL mg ，若棒中的电流I 变大，则θ变大，选项A 正确；若两悬线等长变短，则θ不变，选项B 错误；若金属棒的质量m 变大，则θ变小，选项C 错误；若磁感应强度B 变大，则θ变大，选项D 错误．2．【2012·全国卷，18题，6分】如图，两根相互平行的长直导线过纸面上的M 、N 两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流．a 、o 、b 在M 、N 的连线上，o 为MN 的中点，c 、d 位于MN 的中垂线上，且a 、b 、c 、d 到o点的距离均相等．关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是( )A ．o 点处的磁感应强度为零B ．a 、b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C ．c 、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D ．a 、c 两点处磁感应强度的方向不同2．C 【解析】磁感应强度是矢量，某处磁感应强度大小和方向由M 、N 两点处的电流产生的磁感应强度的矢量之和决定．直线电流的磁感线是以电流为中心的一系列同心圆，某点磁感应强度的方向就是该点磁感线的切线方向．在o 点，同方向的磁场相叠加，磁感应强度不是零，A 错误．a 、b 处的磁感应强度等于M 、N 分别在a 、b 处产生的磁感应强度相叠加，因此，a 、b 处的磁感应强度大小相等，方向都是向下，所以B 错误；同理，可得C 正确．对M 、N 分别在c 处产生的磁感应强度矢量叠加求和，可知方向向下，与a 处的磁感应强度方向相同，D 错误．3．【2012·课标全国卷，19题，6分】如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O 、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔB Δt 的大小应为( )A.4ωB 0πB.2ωB 0πC.ωB 0πD.ωB 02π3．C 【解析】当导线框在磁场中转动时，产生的感应电动势为E ＝12B 0R 2ω，当导线框在磁场中不转动而磁场变化时，产生的感应电动势为E ＝ΔB Δt ·12πR 2，故ΔB Δt＝ωB 0π，C 正确．4．【2012·江苏卷，9题，4分】如图所示，MN 是磁感应强度为B 的匀强磁场的边界. 一质量为m 、电荷量为q 的粒子在纸面内从O 点射入磁场．若粒子速度为v0，最远能落在边界上的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v 0B ．若粒子落在A 点的右侧，其速度一定大于v 0C ．若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内，其速度不可能小于v 0－qBd 2mD ．若粒子落在A 点左右两侧d 的范围内，其速度不可能大于v 0＋qBd 2m4．BC 【解析】带电粒子沿垂直边界的方向射入磁场时，落在边界上的点离出发点最远，当入射方向不是垂直边界的方向时，落在边界上的点与出发点的距离将小于这个距离，即速度大于或等于v 0，但入射方向不是90°时，粒子有可能落在A 点的左侧，A 项错误；但粒子要落在A 点的右侧，其速度一定要大于临界速度v 0，B 项正确；设OA 之间距离为L ，若粒子落在A 点两侧d 范围内，则以最小速度v 入射的粒子做圆周运动的直径应为L －d ，由洛伦兹力提供向心力，q v B＝m v 2L －d 2，q v 0B ＝m v 02L 2，解得v ＝v 0－qBd 2m ，C 项正确；由于题中没有强调粒子的入射方向，因此无法确定速度的最大值，D 项错误．5．【2012·广东卷，15题，4分】质量和电量都相等的带电粒子M 和N ，以不同的速率经小孔S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示．下列表述正确的是( )A ．M 带负电，N 带正电B ．M 的速率小于N 的速率C ．洛伦兹力对MN 做正功D ．M 的运行时间大于N 的运行时间5．A 【解析】由左手定则判断知，A 正确；粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力q v B ＝m v 2r ，半径为：r ＝m v qB ，在质量与电量相同的情况下，半径大说明速率大，即M 的速度率大于N 的速率，B 错；洛伦兹力不做功，C 错；粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，而周期为T ＝2πm qB ，M 的运行时间等于N的运行时间，故D 错．6．【2012·北京卷，16题，6分】处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值( )A ．与粒子电荷量成正比B ．与粒子速率成正比C ．与粒子质量成正比D ．与磁感应强度成正比6．D 【解析】由电流的定义I ＝Q t 可知，设粒子的电荷量为q ，质量为m ，在磁场中运动的周期为T ＝2πm qB ，则I ＝q T ＝q 2B 2πm ，对于一个粒子来说，电荷量和质量是一定的，所以产生的环形电流与磁感应强度成正比，D 项正确，A 、B 、C 项错误．7．【2012·安徽卷，19题，6分】如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v 从A 点沿直径AOB 方向射入磁场，经过Δt 时间从C 点射出磁场，OC 与OB 成 60°角．现将带电粒子的速度变为v 3，仍从A 点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为( )A.12Δt B ．2Δt C.13Δt D ．3Δt7．B 【解析】此带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，且出射方向的反向延长线必过圆心O .设圆形磁场区域半径为R ，粒子以速度v 在磁场中运动的轨迹圆的半径为r 1，通过作图可知轨迹对应的圆心角为60°，再作其角平分线，则 tan30°＝R r 1，Δt ＝16×2πm qB ＝πm 3qB ；粒子以速度13v 在磁场中运动的轨迹圆的半径为r 2，设对应的圆心角为θ＝2α，又由r 2＝13m v qB ＝13r 1，则tan α＝R r 2＝3R r 1＝3tan30°＝3，可得α＝60°，故θ＝120°，粒子在磁场中的运动时间Δt ′＝13×2πm qB ＝2πm 3qB ＝2Δt ，B 正确．8．【2012·福建卷，22题，20分】如图甲，在圆柱形区域内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r的圆环形光滑细玻璃管，环心O 在区域中心．一质量为m 、带电荷量为q (q 的小球，在管内沿逆时针方向(从上向下看)做圆周运动．已知磁感应强度大小B 随时间t 的变化关系如图乙所示，其中T 0＝2πm qB 0.设小球在运动过程中电荷量保持不变，对原磁场的影响可忽略．(1)在t ＝0到t ＝T 0这段时间内，小球不受细管侧壁的作用力，求小球的速度大小v 0；(2)在竖直向下的磁感应强度增大过程中，将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等．试求t ＝T 0到t ＝1.5T 0这段时间内：①细管内涡旋电场的场强大小E ；②电场力对小球做的功W .8．【答案】(1) qB 0r m (2) ①qB 02r 2πm ②5q 2B 02r 28m【解析】 (1)小球运动时不受细管侧壁的作用力，因而小球所受洛伦兹力提供向心力q v 0B 0＝m v 02r ①由①式解得v 0＝qB 0r m ②(2)①在T 0到1.5T 0这段时间内，细管内一周的感应电动势E 感＝πr 2ΔB Δt ③由图乙可知ΔB Δt ＝2B 0T 0④ 由于同一条电场线上各点的场强大小相等，所以E ＝E 感2πr ⑤由③④⑤式及T 0＝2πm qB 0得E ＝qB 02r 2πm ⑥ ②在T 0到1.5T 0时间内，小球沿切线方向的加速度大小恒为a ＝qE m ⑦小球运动的末速度大小v ＝v 0＋a Δt ⑧由图乙Δt ＝0.5T 0，并由②⑥⑦⑧式得v ＝32v 0＝3qB 0r 2m ⑨由动能定理，电场力做功为W ＝12m v 2－12m v 02⑩由②⑨⑩式解得W ＝58m v 02＝5q 2B 02r 28m9．【2012·江苏卷，15题，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l 的相同平行金属板构成，极板长度为l 、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U 0加速后，水平射入偏转电压为U 1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v 1；(2)当加速电压变为4U 0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 .保持加速电压为U 0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.9．【答案】(1) 2qU 0m (2) U ＝4U 1 (3)见解析【解析】 (1)设粒子射出加速器的速度为v 0，由动能定理得qU 0＝12m v 02 由意得v 1＝v 0，即v 1＝2qU 0m(2)在第一个偏转电场中，设粒子的运动时间为t .加速度的大小a ＝qU 1md在离开时，竖直分速度v y ＝at竖直位移y 1＝12at 2水平位移l ＝v 1t粒子在两偏转电场间做匀速直线运动，经历时间也为t竖直位移y 2 ＝v y t由题意知，粒子竖直总位移y ＝2y 1＋y 2解得y ＝U 1l 2U 0d 则当加速电压为4U 0时，U ＝4U 1(3)(a)由沿x 轴方向射入时的受力情况可知：B 平行于x 轴，且E ＝F q .(b)由沿±y 轴方向射入时的受力情况可知：E 与Oxy 平面平行．F 2＋f 2 ＝(5F )2，则f ＝2F 且f ＝q v 1B解得B ＝F q 2m qU 0(c)设电场方向与x 轴方向夹角为α.若B 沿x 轴方向，由沿z 轴方向射入时的受力情况得(f ＋F sin α)2＋(F cos α)2 ＝(7F )2解得α＝30°或α＝150°即E 与Oxy 平面平行且与x 轴方向的夹角为30°或150°.同理，若B 沿－x 轴方向，E 与Oxy 平面平行且与x 轴方向的夹角为－30°或－150°.10．【2012·课标全国卷，25题，18分】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35R .现将磁场换为平行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．10．【答案】14qRB 25m【解析】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伦兹力公式得q v B ＝m v 2r 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a c、b c和过a、b两点的轨迹圆弧的两条半径(未画出)围成一正方形．因此a c＝b c＝r②设cd＝x，由几何关系得ac＝45R＋x③bc＝35R＋R2－x2④联立②③④式得r＝75R⑤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的受力公式得qE＝ma⑥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r＝12at2⑦r＝v t⑧式中t是粒子在电场中运动的时间．联立①⑤⑥⑦⑧式得E＝14qRB2 5m⑨11．【2012·山东卷，23题，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S1、S2，两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U0，周期为T0.在t＝0时刻将一个质量为m、电荷量为－q(q>0)的粒子由S1静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在t＝T02时刻通过S2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)图甲图乙(1)求粒子到达S 2时的速度大小v 和极板间距d .(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t ＝3T 0时刻再次到达S 2，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应强度的大小．11．【答案】(1) v ＝2qU 0m d ＝T 042qU 0m (2) B ＜4L 2mU 0q (3) t ＝7T 04B ＝8πm 7qT 0 【解析】 (1)粒子由S 1至S 2的过程，根据动能定理得qU 0＝12m v 2①由①式得v ＝2qU 0m ②设粒子的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得q U 0d ＝ma ③由运动学公式得d ＝12a ⎝ ⎛⎭⎪⎫T 022④ 联立③④式得d ＝T 042qU 0m ⑤(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q v B ＝m v 2R ⑥要使粒子在磁场中运动时不与极板相撞，须满足2R ＞L 2⑦ 联立②⑥⑦式得 B ＜4L2mU 0q ⑧(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t 1，有 d ＝v t 1⑨ 联立②⑤⑨式得 t 1＝T 04⑩若粒子再次到达S 2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t 2，根据运动学公式得d ＝v 2t 2⑪ 联立⑨⑩⑪式得 t 2＝T 02⑫设粒子在磁场中运动的时间为t t ＝3T 0－T 02－t 1－t 2⑬ 联立⑩⑫⑬式得 t ＝7T 04⑭设粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期为T ，由⑥式结合运动学公式得 T ＝2πm qB ⑮ 由意可知 T ＝t ⑯联立⑭⑮⑯式得 B ＝8πm 7qT 0⑰12．【2012·四川卷，25题，20分】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O ，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5°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v 0.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．【答案】(1) E ＝mg q v ＝I m (2) F ＝(I ＋m v 0)22ml ＋2mg (3) s ＝(n ＋34)2πI ml g －πI 2Bq （n 为大于(m 4Bql g －34)的整数）【解析】 (1)设小球P 所受电场力为F 1，则 F 1＝qE在整个空间重力和电场力平衡，有 F 1＝mg联立相关方程得E ＝mgq设小球P 受到冲量后获得速度为v ，由动量定理得I ＝m v 故v ＝I m(2)设P、Q同向相碰后在W点的最大速度为v m，由动量守恒定律得m v＋m v0＝(m＋m)v m此刻轻绳的张力也为最大，由牛顿运动定律得F－(m＋m)g＝(m＋m)lv m2联立相关方程，得F＝(I＋m v0)22ml＋2mg(3)设P在X上方做匀速直线运动的时间为t P1，则t P1＝sv 设P在X下方做匀速圆周运动的时间为t P2，则t P2＝πm2Bq设小球Q从开始运动到与P球反向相碰的运动时间为t Q，由单摆周期性，有t Q＝(n＋14)2πlg由题意，有t Q＝t P1＋t P2联立相关方程，得s＝(n＋14)2πImlg－πI2Bq（n为大于(m4Bq gl－14)的整数）设小球Q从开始运动到与P球同向相碰的运动时间为t Q，由单摆周期性，有t Q＝(n＋34)2πlg同理可得s ＝(n ＋34)2πIm l g －πI 2Bq（n 为大于(m4Bql g －34)的整数）13．【2012·天津卷，12题，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S 1不断飘入加速电场，其初速度可视为零，然后经过小孔S 2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 ±ΔU 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，ΔUU 应小于多少？(结果用百分数表示，保留两位有效数字)13．【答案】(1) qB 2R 22m (2) mIt q (3) ΔUU ＜0.63%【解析】 (1)设离子经电场加速后进入磁场时的速度为v ，由动能定理得 qU ＝12m v 2①离子在磁场中做匀速圆周运动，所受洛伦兹力充当向心力，即 q v B ＝m v 2R ② 由①②式解得 U ＝qB 2R 22m(2)设在t 时间内收集到的离子个数为N ，总电荷量为Q ，则 Q ＝It ③N ＝Q q ④ M ＝Nm ⑤ 由③④⑤式解得 M ＝mIt q(3)由①②式有R ＝1B2mU q设m ′为铀238离子质量，由于电压在U ±ΔU 之间有微小变化，铀235离子在磁场中最大半径为R max ＝1B2m (U ＋ΔU )q铀238离子在磁场中最小半径为 R ′min ＝1B2m ′(U －ΔU )q这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠的条件为 R max ＜R ′min 即1B2m (U ＋ΔU )q＜1B 2m ′(U －ΔU )q则有m (U ＋ΔU )<m ′(U －ΔU ) 得ΔU U ＜m ′－m m ′＋m其中铀235离子的质量m ＝235 u(u 为原子质量单位)，铀238离子的质量m ′＝238 u ，故ΔU U ＜238 u －235 u 238 u ＋235 u解得ΔUU ＜0.63%14．【2012·浙江卷，24题，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 0、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？14．【答案】(1) 负电荷，mgd U (2) v 0U gd 2 (3) 4v 0U 5gd 2 【解析】 (1)墨滴在电场区域做匀速直线运动，有 q Ud＝mg 解得：q ＝mgdU由于电场方向向下，电荷所受电场力向上，可知：墨滴带负电荷．(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q v 0B ＝m v 02R考虑墨滴进入磁场和撞板的几何关系，可知墨滴在该区域恰完成四分之一圆周运动，则半径R ＝d联立解得B ＝v 0Ugd 2(3)根据设，墨滴运动轨迹如图，设圆周运动半径为R ′，有q v 0B ′＝m v 02R ′由图示可得： R ′2＝d 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫R ′－d 22得：R ′＝54d联立解得：B ′＝4v 0U5gd 215．【2011·重庆卷，24题，18分】有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置，其原理如图所示，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1k 的带正电颗粒，以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线为O ′O 进入两金属板之间，其中速率为v 0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l ，不计颗粒间相互作用．求：(1)电场强度E 的大小； (2)磁感应强度B 的大小；(3)速率为λv 0(λ＞1)的颗粒打在收集板上的位置到O 点的距离． 15．【答案】(1) kg (2)k v 05d(3) d (5λ－25λ2－9)＋3l 25λ2－9【解析】 (1)设带电颗粒的电荷量为q ，质量为m .有 Eq ＝mg将q m ＝1k 代入，得E ＝kg (2)如图，有 q v 0B ＝m v 02RR 2＝(3d )2＋(R －d )2得B ＝k v 05d(3)如图所示，有 q λv 0B ＝m (λv 0)2R 1tan θ＝3d R 12－(3d )2y 1＝R 1－R 12－(3d )2y 2＝l tan θ y ＝y 1＋y 2得y ＝d (5λ－25λ2－9)＋3l 25λ2－9。

2012年高考物理真题分类汇编(全一本附答案)

目录2012年高考物理真题分类汇编-1_物理学史、直线运动 (2)2012年高考物理真题分类汇编-2_相互作用 (5)2012年高考物理真题分类汇编-3_牛顿运动定律 (7)2012年高考物理真题分类汇编-4_曲线运动 (11)2012年高考物理真题分类汇编-5_万有引力与航天 (18)2012年高考物理真题分类汇编-6_机械能 (23)2012年高考物理真题分类汇编-7_静电场 (34)2012年高考物理真题分类汇编-9_磁场 (38)2012年高考物理真题分类汇编-10_电磁感应 (51)2012年高考物理真题分类汇编-11_交流电 (63)2012年高考物理试题分类汇编：物理学史、直线运动1.（2012山东卷）.以下叙述正确的是 A ．法拉第发现了电磁感应现象B ．惯性是物体的固有属性，速度大的物体惯性一定大C ．牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果D ．感应电流遵从楞次定律所描述的方向，这是能量守恒定律的必然结果2.（2012海南卷）．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。

下列说法正确的是A.奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B.欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系C.法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系D.焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系 3.（2012海南卷）.一物体自t=0时开始做直线运动，其速度图线如图所示。

下列选项正确的是( )A.在0～6s 内，物体离出发点最远为30m XXK]B.在0～6s 内，物体经过的路程为40m[C.在0～4s 内，物体的平均速率为7.5m/sD. 5～6s 内，物体所受的合外力做负功 4.（2012上海卷）．小球每隔0.2s 从同一高度抛出，做初速为6m/s 的竖直上抛运动，设它们在空中不相碰。

第一个小球在抛出点以上能遇到的小球数为（取g ＝10m/s 2）（）（A ）三个（B ）四个（C ）五个（D ）六个5.（2012上海卷）．质点做直线运动，其s-t 关系如图所示，质点在0-20s 内的平均速度大小为_________m/s 质点在_________时的瞬时速度等于它在6-20s 内的平均速度。

专题08平均值法(原卷版)

专题08 平均值法一、用平均值求变力做功当物体受到的力方向不变，而大小随位移均匀变化时，则可以认为物体受到一大小为F —＝F 1＋F 22的恒力作用，F 1、F 2分别为物体在初、末位置所受到的力，然后用公式W ＝F —l cos α求此变力所做的功。

二、用动量定理求平均作用力动量定理的表达式F ·Δt=Δp ，公式中的F 是物体或系统所受的合力。

动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力。

这种情况下,动量定理中的力F 应理解为变力在作用时间内的平均值。

【方法演练1】某质量为m 的质点在外力作用下沿直线从A 点加速运动到B 点，已知质点通过A 点时的速度为0v ，加速度为0a ，A 、B 两点之间的距离为L 。

在加速运动过程中，质点的加速度a 随位移x 变化的关系如图所示，则外力对质点做的功和通过B 点时的速度大小为（）A ．032ma LB ．(0m a L ，0v +C ．032ma L D ．(0m a L ，0v +方法二：用动量定理求平均作用力【方法演练2】高空作业人员必须要系安全带！如果质量为m 的高空作业人员不慎跌落，自由下落h 后安全带刚好被拉直，此后经过时间t 作业人员下落到最低点，在时间t 内安全带对人的平均作用力大小为（重力加速度大小为g ）（）A mgB mgC ．mgD 方法三：直线运动中的平均速度【方法演练3】一物体静止于水平地面上，在如图所示水平力的作用下（水平力只存在于第1s 内，第3s 内。

第5s 内），由静止开始运动，物体与地面间的动摩擦因数恒定，结果物体到12s 末速度为零。

下列选项正确的是（）A ．第1s 内和第2s 内的加速度大小之比为4:1B ．物体所受摩擦力大小为3F C ．第2s 内和第3s 内的位移之比为5:7 D ．第4s 末和第5s 末的速度之比为4:7 方法四：电磁感应中平均值法求电量【方法演练4】如图所示为某精密电子器件防撞装置，电子器件T 和滑轨PQNM 固定在一起，总质量为m 1，滑轨内置匀强磁场的磁感应强度为B 。

2007-2012年高考物理磁场部分(全国卷)

三．磁学（2007）24.在半径为R 的半圆形区域中有一匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面，磁感应强度为B 。

一质量为m ，带有电量q 的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径AD 方向经P 点（AP =d ）射入磁场（不计重力影响）。

（1）如果粒子恰好从A 点射出磁场，求入射粒子的速度。

（2）如果粒子经纸面内Q 点从磁场中射出，出射方向与半圆在Q 点切线的夹角为φ。

求入射粒子的速度。

（2008）19、如图a 所示，一矩形线圈abcd 放置在匀强磁场中，并绕过ab 、cd 中点的轴OO ′以角速度ω逆时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角θ＝45°时（如图b ）为计时起点，并规定当电流自a 流向b 时电流方向为正．则下列四幅图中正确的是（）24、如图所示，在xOy 平面的第一象限有一匀强电场，电场的方向平行于y 轴向下；在x 轴和第四象限的射线OC 之间有一匀强磁场，磁感应强度的大小为B ，方向垂直于纸面向外．有一质量为m ，带有电荷量+q 的质点由电场左侧平行于x 轴射入电场．质点到达x 轴上A 点时，速度方向与x 轴的夹角为φ，A 点与原点O 的距离为d ．接着，质点进入磁场，并垂直于OC 飞离磁场．不计重力影响．若OC 与x 轴的夹角为φ，求：⑴粒子在磁场中运动速度的大小；⑵匀强电场的场强大小．ab（2009）16．医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。

电磁血流计由一对电极a 和b 以及磁极N 和S 构成，磁极间的磁场是均匀的。

使用时，两电极a 、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。

由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a 、b 之间会有微小电势差。

在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。

在某次监测中，两触点的距离为3．0mm ，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV ，磁感应强度的大小为0．040T 。

2012年全国统一高考物理试卷(大纲版)(含解析版)

绝密★启用前2012年普通高等学校招生全国统一考试（大纲版）理科综合能力测试物理部分注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。

回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、选择题：本题共8题．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但选不全的得3分，有选错的得0分．1．（6分）下列关于布朗运动的说法，正确的是（）A．布朗运动是液体分子的无规则运动B．液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈C．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D．布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的2．（6分）U经过m次α衰变和n次β衰变Pb，则（）A．m=7，n=3B．m=7，n=4C．m=14，n=9D．m=14，n=18 3．（6分）在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的方法有（）A．改用红光作为入射光B．改用蓝光作为入射光C．增大双缝到屏的距离D．增大双缝之间的距离4．（6分）质量分别为m1和m2、电荷量分别为q1和q2的两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，已知两粒子的动量大小相等．下列说法正确的是（）A．若q1=q2，则它们作圆周运动的半径一定相等B．若m1=m2，则它们作圆周运动的半径一定相等C．若q1≠q2，则它们作圆周运动的周期一定不相等D．若m1≠m2，则它们作圆周运动的周期一定不相等5．（6分）如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。

a、o、b在M、N的连线上，o为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到o点的距离均相等。

专题08 解题技巧专题：利用等腰三角形的'三线合一'作辅助线压轴题三种模型全攻略(原卷版)

专题08解题技巧专题：利用等腰三角形的'三线合一'作辅助线压轴题三种模型全攻略【考点导航】目录【典型例题】 (1)【类型一等腰三角形中底边有中点时，连中线】 (1)【类型二等腰三角形中底边无中点时，作高线】 (4)【类型三巧用“角平分线+垂线合一”构造等腰三角形】 (5)【典型例题】【类型一等腰三角形中底边有中点时，连中线】例题：已知，在ABC 中，90ACB ∠=︒，AC BC =，点M 是AB 的中点，作90DME ∠=︒，使得射线MD 与射线ME 分别交射线AC ，CB 于点D ，E ．(1)如图1，当点D 在线段AC 上时，线段MD 与线段ME 的数量关系是___________；(2)如图2，当点D 在线段AC 的延长线上时，用等式表示线段CD ，CE 和BC 之间的数量关系并加以证明．【变式训练】1．在ABC 中，90A ∠=︒，AB AC =，点D 是边BC 的中点．(1)如图，若点E ，F 分别在边AB ，AC 上，DE DF ⊥，求证：BE AF =，并说明理由；(2)在（1）的条件下，AB AC a ==，求AE AF +的值．2．如图1，在Rt ABC △中，90C ∠=︒，AC BC =，点P 是斜边AB 的中点，点D ，E 分别在边,AC BC 上，连接,PD PE ，若PD PE ⊥．(1)求证：PD PE =；(2)若点D ，E 分别在边,AC CB 的延长线上，如图2，其他条件不变，（1）中的结论是否成立？并加以证明；(3)在（1）或（2）的条件下，PBE △是否能成为等腰三角形？若能，请直接写出PEB ∠的度数（不用说理）；若不能，请说明理由．(1)若90EOF ∠=︒，两边分别交,AC BC 于E ，F 两点．【类型二等腰三角形中底边无中点时，作高线】例题：如图，已知点D 、E 在△ABC 的边BC 上，AB ＝AC ，AD ＝AE ．(1)求证：BD ＝CE ；(2)若AD ＝BD ＝DE ＝CE ，求∠BAE 的度数．【变式训练】1．如图，ADB 与△BCA 均为等腰三角形，AD AB CB ==，且90ABC ∠=︒，E 为DB 延长线上一点，2DAB EAC ∠=∠．(1)若20∠=︒EAC ，求CBE ∠的度数；(2)求证：AE EC ⊥；(3)若BE a =，AE b =，CE c =，求ABC 的面积（用含a ，b ，c 的式子表示）．(1)如图1，若ACD ∠与BAC ∠互余，则DCB ∠=__________(【类型三巧用“角平分线+垂线合一”构造等腰三角形】例题：如图，在ABC 中，AD 平分BAC ∠，E 是BC 的中点，过点E 作FG AD ⊥交AD 的延长线于H ，交AB 于F ，交AC 的延长线于G ．求证：(1)AF AG =；(2)BF CG =．【变式训练】(1)【问题情境】利用角平分线构造全等三角形是常用的方法，如图1，OP 平分MON ∠．点AC OP ⊥，垂足为C ，延长AC 交ON 于点B ，可根据证明AOC ≌△△点C 为AB 的中点）．(2)【类比解答】如图2，在ABC 中，CD 平分ACB ∠，AE CD ⊥于E ，若63EAC ∠=︒，办法，可求得DAE ∠=．(3)【拓展延伸】如图3，ABC 中，AB AC =，90BAC ∠=︒，CD 平分ACB ∠，BE CD ⊥，垂足E 在CD 的延长线上，试探究BE 和CD 的数量关系，并证明你的结论．(4)【实际应用】如图4是一块肥沃的三角形土地，其中AC 边与灌渠相邻，李伯伯想在这块地中划出一块直角三角形土地进行水稻试验，故进行如下操作：①用量角器取ACB ∠的角平分线CD ；②过点A 作AD CD ⊥于D ．已知13BC =，10AC =，ABC 面积为20，则划出的ACD 的面积是多少？请直接写出答案．2．【问题情境】利用角平分线构造全等三角形是常用的方法，如图1，OP 平分MON ∠，点A 为OM 上一点，过点A 作AC OP ⊥，垂足为C ，延长AC 交ON 于点B ，易证AOC ∆≌BOC ∆，则AC BC =．其分析过程如下：在AOC ∆和BOC ∆中，OP 平分MON AOC BOC∠⇒∠=∠90OC OC AC OP OCA OCB =⊥⇒∠=∠=︒，⇒AOC ∆≌BOC ∆（___________）在括号内填写全等判定方法字母简称AC BC ⇒=（___________）在括号内填写理由依据【问题探究】如图2，ABC ∆中，90AB AC BAC CD =∠=︒，，平分ACB BE CD ∠⊥，，垂足E 在CD 的延长线上．证明：2CD BE =；【拓展延伸】。

专题08 万有引力与重力的关系及有中心天体的匀速圆周运动(解析版)-2025版高考物理真题精选与研析

考情概览：解读近年命题思路和内容要求，统计真题考查情况。

2024年真题研析：分析命题特点，探寻常考要点，真题分类精讲。

近年真题精选：分类精选近年真题，把握命题趋势。

必备知识速记：归纳串联解题必备知识，总结易错易混点。

名校模拟探源：精选适量名校模拟题，发掘高考命题之源。

2024年高考各卷区物理试题均考查了万有引力。

预测2025年高考会继续进行考查，一般以选择题形式出现。

考向一重力与万有引力的关系1.（2024年全国甲卷第3题）2024年5月，嫦娥六号探测器发射成功，开启了人类首次从月球背面采样返回之旅。

将采得的样品带回地球，飞行器需经过月面起飞、环月飞行、月地转移等过程。

月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的16。

下列说法正确的是（）A.在环月飞行时，样品所受合力为零B.若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力等于零C.样品在不同过程中受到的引力不同，所以质量也不同D.样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小【答案】D【解析】A ．在环月飞行时，样品所受合力提供所需的向心力，不为零，故A 错误；BD ．若将样品放置在月球正面，它对月球表面压力大小等于它在月球表面的重力大小；由于月球表面自由落体加速度约为地球表面自由落体加速度的16，则样品在地球表面的重力大于在月球表面的重力，所以样品放置在月球背面时对月球的压力，比放置在地球表面时对地球的压力小，故B 错误，D 正确；C ．样品在不同过程中受到的引力不同，但样品的质量相同，故C 错误。

故选D 。

考向二对比问题2（2024年江西卷第4题）两个质量相同的卫星绕月球做匀速圆周运动，半径分别为1r 、2r ，则动能和周期的比值为（）A.k121k212,E r T E r T ==B.k111k222,E r T E r T ==C.k121k212,E r T E r T ==D.k111k222E r T E r T ==，【答案】A【解析】两个质量相同的卫星绕月球做匀速圆周运动，则月球对卫星的万有引力提供向心力，设月球的质量为M ，卫星的质量为m ，则半径为r 1的卫星有2211221114πv Mm G m m r r r T ==半径为r 2的卫星有2222222224πv Mm G m m r r r T ==再根据动能2k 12E mv =，可得两卫星动能和周期的比值分别为k12k21E r E r =，12T T =故选A 。

2012高考物理试题【8年真题】分类汇编——电磁感应

2000-2008年高考试题分类汇编：电磁感应（08全国卷1）20.矩形导线框abcd 固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直低面向里，磁感应强度B 随时间变化的规律如图所示.若规定顺时针方向为感应电流I 的正方向，下列各图中正确的是答案：D解析：0-1s 内B 垂直纸面向里均匀增大，则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线圈中产生恒定的感应电流，方向为逆时针方向，排除A 、C 选项；2s-3s 内，B 垂直纸面向外均匀增大，同理可得线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除B 选项，D 正确。

（08全国卷2）21．如图，一个边长为l 的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l 的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab 与导线框的一条边垂直，ba 的延长线平分导线框．在t=0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab 方向移动，直到整个导线框离开磁场区域．以i 表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正．下列表示i-t 关系的图示中，可能正确的是答案：C解析：从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐增大，所以感应电流也逐渐拉增大，A 项错误；从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时，切割磁感线有效长度不变，故感应电流不变，B 项错；当正方形线框下边离开磁场，上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中，磁通量减少的稍慢，故这两个过程中感应电动势不相等，感应电流也不相等，D 项错，故正确选项为C 。

（08全国卷2）24．（19分）如图，一直导体棒质量为m 、长为l 、电阻为r ，其两端放在位于水平面内间距也为l 的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直于导轨所在平面。

开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v 0。

2012年全国各省市统一考试物理试题(共14套)

2012年全国各省市统一考试物理试题（共14套）目录1、2012年普通高等学校招生全国统一考试（全国卷大纲版）-------22、2012年普通高等学校招生全国统一考试（全国卷新课标版）---73、2012年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）-----------------134、2012年普通高等学校招生全国统一考试（安徽卷）-----------------205、2012年普通高等学校招生全国统一考试（北京卷）-----------------246、2012年普通高等学校招生全国统一考试（福建卷）-----------------297、2012年普通高等学校招生全国统一考试（广东卷）------------------348、2012年普通高等学校招生全国统一考试（山东卷）-----------------399、2012年普通高等学校招生全国统一考试（上海卷）-----------------4510、2012年普通高等学校招生全国统一考试（四川卷）---------------5011、2012年普通高等学校招生全国统一考试（天津卷）---------------5512、2012年普通高等学校招生全国统一考试（浙江卷）---------------6113、2012年普通高等学校招生全国统一考试（重庆卷）---------------6614、2012年普通高等学校招生全国统一考试（海南卷）------------702012年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试物理部分解析版（全国卷大纲版）（适用地区：贵州、甘肃、青海、西藏、广西）二，选择题：本题共8题。

在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项份额和题目要求，有的有多个选项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但选不全的得3分，有选错的德0分。

14.下列关于布朗运动的说法，正确的是（）A ．布朗运动是液体分子的无规则运动 B. 液体温度越高，悬浮粒子越小，布朗运动越剧烈C ．布朗运动是由于液体各部分的温度不同而引起的D.布朗运动是由液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用的不平衡引起的14.BD 【解题思路】布朗运动是悬浮颗粒的无规则运动，不是液体分子的运动，选项A错；液体的温度越高，悬浮颗粒越小，布朗运动越剧烈，选项B 正确；布朗运动是由于液体分子从各个方向对悬浮粒子撞击作用不平衡引起的，选项C 错，选项D 正确。

2012届高考物理专题卷：专题08(磁场)

绝密★启用前2012届高考物理专题八考试范围：磁场一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。

在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

）1．电子作近核运动的时候，产生了垂直于相对运动方向的磁场。

如下图所示，为某种用来束缚原子的磁场的磁感线分布情况，以O点（图中白点）为坐标原点，沿z轴正方向磁感应强度大小的变化最有可能为（）2．如右图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子，恰好从e点射出，则（）A．如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出B．如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从f点射出C．如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，也将从d点射出D．只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从f点射出所用时间最短3．“速度选择器”是一个借助带电粒子在电磁场中偏转的原理，挑选出具有所需速度的粒子的装置。

右图是某粒子速度选择器的原理示意图，在一半径为R=10cm的圆柱形桶内有B=10-4T的匀强磁场，方向平行于轴线。

在圆柱形桶的某直径两端开有小孔，作为入射孔和出射孔，离子束以不同角度入射，先后有不同速度的离子束射出，现有一离子源发射的比荷为2×1011C/kg的阳离子，且粒子束中速度分布连续，当θ=45°时，出射粒子的速度v的大小是（）A．2×106m/s B．22×106 m/sC．22×108 m/s D．42×106 m/s4．如右图所示，竖直光滑的墙面上有一闭合导线框a，在导线框a的下方有一面积比导线框a稍小的磁场区域b。

导线框a从图示位置自由下落，在其整个下落过程中，下列说法正确的是（）A．导线框做自由落体运动B．导线框通过磁场区域后做曲线运动C．导线框通过磁场区域时机械能会减少D．导线框在穿过磁场区域时，上下两个导线受到的安培力方向都向上5．2010年，上海成功举办盛大的世界博览会。

2012届高考物理专题卷：专题08(磁场)答案与解析

2012届专题卷物理专题八答案与解析1．【命题立意】主要考查磁场的磁感线分布与磁感应强度大小的变化的特点。

【思路点拨】我们可以从条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线分布看出，两极处磁感线最密，而磁铁的两极处磁场最强。

因此磁感线的疏密可以反映磁场的强弱，磁感线分布密的地方磁场就强，反之则弱。

【答案】C 【解析】磁感线是为了形象地描述磁场而人为假想的曲线。

其疏密程度反映磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强，沿z 轴正方向磁感线由密到疏再到密，即磁感应强度由大到小再到大，只有C 正确。

2．【命题立意】主要考查带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式、周期公式。

【思路点拨】若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直，带电粒子在垂直于磁感线的平面内，以入射速率v 做匀速圆周运动。

①轨道半径公式：r =mv /qB ②周期公式：T =2πm /qB 。

【答案】AD 【解析】作出示意图如图所示，根据几何关系可以看出，当粒子从d 点射出时，轨道半径增大为原来的二倍，由半径公式qBmv R =可知，速度也增大为原来的二倍，选项A 正确，显然选项C 错误；当粒子的速度增大为原来的四倍时，才会从f 点射出，选项B 错误；据粒子的周期公式qBm T π2=，可见粒子的周期与速度无关，在磁场中的运动时间取决于其轨迹圆弧所对应的圆心角，所以从e 、d 射出时所用时间相等，从f 点射出时所用时间最短。

3．【命题立意】主要考查洛伦兹力的特性。

【思路点拨】洛伦兹力的大小f =qvB ，条件v ⊥B 当v ∥B 时，f =0。

洛伦兹力的特性：洛伦兹力始终垂直于v 的方向，所以洛伦兹力一定不做功。

【答案】B 【解析】由题意知，粒子从入射孔以45°角射入匀强磁场，粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动。

能够从出射孔射出的粒子刚好在磁场中运动14周期，由几何关系知r ＝2R ，又r ＝mv qB ，解得v ＝qBr m＝22×106 m/s 。

2012届高考物理一轮复习精品课件：第8单元-磁场--物理-新课标(广东省专用0

第36讲 │ 磁场的描述 36讲
磁场对电流的作用
第36讲磁场的描述 36讲磁场对电流的作用
第36讲 │ 编读互动 36讲编读互动
1．本讲要求准确地理解、掌握磁感应强度、磁感线等重要的基．本讲要求准确地理解、掌握磁感应强度、本概念，建议多采用与电场进行类比的方法理解磁场．本概念，建议多采用与电场进行类比的方法理解磁场．本讲的重点是安培力的应用．安培力的应用． 2. 本讲教学可以按下面的思路安排：本讲教学可以按下面的思路安排： (1)通过例 1 及变式题，使学生理解磁场及磁感线的概念．通过例及变式题，使学生理解磁场及磁感线的概念．要让学生熟悉常见的磁场的磁感线的分布情况(不仅熟悉它们的平面分布情生熟悉常见的磁场的磁感线的分布情况不仅熟悉它们的平面分布情也要熟悉它们的立体分布情况)．况，也要熟悉它们的立体分布情况． (2)通过例 2 及变式题，通过例及变式题，使学生掌握利用左手定则判断导体受安培力方向的方法，由于磁场方向、电流方向、安培力方向涉及三维空间，力方向的方法，由于磁场方向、电流方向、安培力方向涉及三维空间，所以在分析研究相关问题时，要注意培养学生的空间想象能力．所以在分析研究相关问题时，要注意培养学生的空间想象能力． (3)通过例 3 及变式题，通过例及变式题，使学生掌握安培力作用下导体棒平衡问题的求解方法. 的求解方法
洛伦兹力、洛伦兹力、洛伦兹力的方向洛伦兹力公式
Ⅰ
Ⅱ
2. 洛伦兹力的计算只限于速度与磁场方向垂直的情形
带电粒子在匀强磁场中的运动
Ⅱ
第八单元 │ 复习策略复习策略
本单元是高考的重点内容，通常与电场、本单元是高考的重点内容，通常与电场、重力场综合在一起进行考查．高考命题具有以下特点：起进行考查．高考命题具有以下特点： 1．考查热点突出：关于带电粒子在复合场中的运动的题．考查热点突出：目出现的频率最高，几乎年年必考．它通常将直线运动规律、目出现的频率最高，几乎年年必考．它通常将直线运动规律、牛顿运动定律、圆周运动、运动的合成与分解等综合，牛顿运动定律、圆周运动、运动的合成与分解等综合，题型主要是计算题，难度中等以上．要是计算题，难度中等以上． 2．注重知识应用：本章知识与现代科技联系较多，如质．注重知识应用：本章知识与现代科技联系较多，谱仪、回旋加速器、速度选择器、等离子体发电机、谱仪、回旋加速器、速度选择器、等离子体发电机、电磁流量计、离子推进器、电视显像管、电磁炮、霍尔效应等．离子推进器、电视显像管、电磁炮、霍尔效应等．

2012届高考物理专题卷：专题09(电磁感应)

绝密★启用前2012届高考物理专题九考试范围：电磁感应一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。

在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

）1．1831年法拉第发现用一块磁铁穿过一个闭合线路时，线路内就会有电流产生，这个效应叫电磁感应。

法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（）A．跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B．跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D．跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比2．电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器。

制造某种型号的电阻箱时，要用双线绕法，如右图所示。

当电流变化时双线绕组（）A．螺旋管内磁场发生变化B．穿过螺旋管的磁通量不发生变化C．回路中一定有自感电动势产生D．回路中一定没有自感电动势产生3．如右图所示，在匀强磁场B中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟固定的大导体矩形环M相连接，导轨上放一根金属导体棒ab并与导轨紧密接触，磁感应线垂直于导轨所在平面。

若导体棒匀速地向右做切割磁感线的运动，则在此过程中M所包围的固定闭合小矩形导体环N中电流表内（）A．有自下而上的恒定电流B．产生自上而下的恒定电流C．电流方向周期性变化D．没有感应电流4．如下图所示，有界匀强磁场的宽为l，方向垂直纸面向里，梯形线圈abcd位于纸面内，ad与bc间的距离也为l。

t=0时刻，bc边与磁场边界重合。

当线圈沿垂直于磁场边界的方向匀速穿过磁场时，线圈中的感应电流I随时间t变化的图线可能是（取顺时针方向为感应电流正方向）（）5．如右图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，虚线间的距离为l，金属圆环的直径也是l。

圆环从左边界进入磁场，以垂直于磁场边界的恒定速度v穿过磁场区域。

则下列说法正确的是（）A．感应电流的大小先增大后减小B．感应电流的方向先逆时针后顺时针C．金属圆环受到的安培力先向左后向右D ．进入磁场时感应电动势平均值12E Bav =π6．如右图所示电路中，均匀变化的匀强磁场只存在于虚线框内，三个电阻阻值之比R 1∶R 2∶R 3=1∶2∶3，其他部分电阻不计。