2009高考物理专题冲刺九

2009高考物理专题冲刺九
命题范围：磁场
说明：本试卷分第I 卷和第□卷两部分，共 150分；答题
时间120分钟.
第I 卷（选择题，共40 分）
、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分.在每题给出的四个选项中，有的小
题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得 分，有选错或不答的得 0分）
1. 磁场中某区域的磁感线，如图所示，贝U A.
a 、
b 两处的磁感应强度的大小不等， B a >B b
B.
a 、
b 两处的磁感应强度的大小不等，
B a <B b
C. 同一通电导线放在 a 处受力一定比放在 b 处受力大
D. 同一通电导线放在 a 处受力一定比放在 b 处受力小 2.
科学研究表明，地球自西向东的自转速度正在变慢， 我国已在
2006年1月1日零时进行
了时间调整.假如地球的磁场是由地球表面带负电引起的，则可能判定
A. 地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱
B. 地球表面带正电，由于地球自转变慢，地磁场将变强
C. 地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变弱
D. 地球表面带负电，由于地球自转变慢，地磁场将变强 3 .两根通电的长直导线平行放置，电流分别为
I 1和12,电流的 方向如图所示，在与导线垂直的平面上有 a 、b 、c 、d 四点， 其中a 、b 在导线横截面连接的延长线上，
c 、
d 在导线横截面
连接的垂直平分线上.则导体中的电流在这四点产生的磁场的 磁感应强度可能为零的是
B .现有一质量为 m 、电量为q 的带电粒子，在 x 轴上到原点的距离
为
x 0的P 点，以平行于y 轴的初速度射入磁场.在磁场作用下沿垂直于 y 轴的方向射出
A . a 点
B . b 点
C . c 点 D. d 点
4.如图所示，在x 0、y 0的空间中有恒定的匀强磁场,
磁感应强度的方向垂直于 xOy
4分，选不全的得
3
平面向里，大小为
A. 能确定粒子通过 y 轴时的位置
B. 能确定粒子速度的大小
C. 能确定粒子在磁场中运动所经历的时间
D. 以上三个判断都不对
5.如图所示，在沿水平方向向里的匀强磁场中，带电小球
A 与
B 在同一直线上，其中小球
B 带正电荷并被固定，小球A 与一水平放置的光滑绝缘板
C 接触而处于静止状态. 若将 绝缘板C 沿水平方向抽去后，以下说法正确的是 A. 小球A 仍可能处于静止状态 B. 小球A 将可能沿轨迹1运动 C. 小球A 将可能沿轨迹2运动 D. 小球A 将可能沿轨迹3运动 -的电子以速度V 0沿AB 边射入边长为a 的等边三角形的匀强磁场区域中，如图
列说法正确的是（
）
A. 粒子在运动过程中所受磁场力可能比所受电场力小
C.粒子的运动轨迹是抛物线
D .粒子达到P 的速度大小V =、'V,
—qd V m
&真空中有两根长直金属导线平行放置，其中一根导线中通有恒定电流.在两导线所确定
的平面内，一电子从 P 点运动的轨迹的一部分如图中曲线
PQ 所示，则一定是（
）
6.比荷为
所示, B Y 3mvo
3mv ° B B
ea
ea
B 2mv o B 2mv
D . B 盲
ea
7 .如图所示, 带正电的粒子沿平行金属板中央直线以速度
射入互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，粒子质量为 带电量为q ,磁场的磁感应强度为 B ,电场强度为E ,粒子从
P 点离开电磁场区域时速度为V , P 与中央直线相距为d ,则下 •
■■ ■
■,
p
■"
F J
* 0
E.粒子沿电场方向的加速度大小始终是
BqV Eq m
为使电子从 A . C. BC 边穿出磁场，磁感应强度
V o m ,
A. ab 导线中通有从a 到b 方向的电流
9 •如图所示，套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球，其质量为 球可在棒上滑动，现将此棒竖直放入沿水平方向的且互相垂直的匀强磁场和匀强电场 中•设小球电量不变，小球由静止下滑的过程中（
10•如图所示，PQ 是匀强磁场里的一片薄金属片，其表面与磁场方向平行，现有一 a 粒子
从A 点以垂直PQ 的速度v 射出，动能为E ,射出后a 粒子的轨迹如图所示，今测得它
第n 卷 （非选择题，共no 分）
二、本题共2小题，共20分。

把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答.
11. （8分）某同学在研究长直导线周围的磁场时，为增大电流，用多根导线捆在一起代替
长直导线，不断改变多根导线中的总电流
I 和测试点与直导线的距离， 测得下表所示数
B. ab 导线中通有从
C. cd 导线中通有从
D. cd 导线中通有从 b 到a 方向的电流 c 到d 方向的电流 d 到c 方向的电流
m ，带电量为q ,小
A . 小球加速度一直增大
B . 小球速度一直增大，直到最后匀速 C. 杆对小球的弹力一直减少
D . 小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变
在金属片两边的轨迹的半径之比为 10:9，若a 粒子在穿越金属片过程中受到的阻力大小
及电量都不变，则（
A . a 粒子每穿过一次金属片，速度减少 1 ；2E 10 ： m
B . a 粒子每穿过一次金属片，动能减少 0.81E
C.
a 粒子穿过5次金属片后陷在金属片里
D . a 粒子穿过9次金属片后陷在金属片里
1
5.010.0
6 020 4.98x10 510L 32xlO_,L9.73X1O'1
0.04D 2.54 x 5. 12 N JQ Q. 95xl0-5
0,0&01I.6J X10'3 3.28 xlO'J 6 72 x 10
X10'3 2.57xl0_J 5 03 x 10
据:
由上述数据可得出磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为B= _____________ T.在由数据得出关系式时可以采用保持某一物理量不变，采用作图或从数据上得出另外两个物理
量之间的关系，这在物理量上被称作 ____________ 法，是物理学中经常应用的方法之一
（要求估算出比例系数，用等式表示）
12. （12分）磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互
作用，此现象可通过以下实验证明：
（1）如图（a）所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电导线应_____________ _____ .
A. 平行于南北方向，位于小磁针上方
B. 平行于东西方向，位于小磁针上方
C. 平行于东南方向，位于小磁针下方
D. 平行于西南方向，位于小磁针下方此时从
上向下看，小磁针的旋转方向是
（2）如图（b）所示，是一个抽成真空的电子射线管，从阴极发射出来的电子束，在阴
极和阳极间的高压作用下，轰击到长方形的荧光屏上激发出荧光，可以显示出电子束运
动的径迹•实验表明，在没有外磁场时，电子束是沿直线前进的•如果把射线管放在蹄
形磁铁的两极间，荧光屏上显示的电子束运动径迹发生了弯曲，这表明：________ 图中a为____ 极.
（3）如图（c）所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互______ 当通以相反方向的电流时，它们相互_______________ ，这时每个电流都处在另一个电流的磁场里，因而受到磁场力的作用•也就是说，电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会
通过磁场发生相互作用
明.(sin 37 0.6, cos37 0.8)
三、本题共6小题，共90分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤
•只写出
最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位 13. (14分)用一根长L=0.8m 的绝缘轻绳，吊一质量
m=1.0g 的带电小球，放在磁感应强度
B=2.5T 、方向如图所示的匀强磁场中.把小球拉到悬点的右侧，轻绳刚好水平拉直，将 小球由静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直平面内摆动. 当小球第一次摆到最低点时，
悬线的拉力恰好为 0.5mg (取重力加速度g=10m/s 2).求： (1) 小球带何种电荷？
(2) 当小球第二次经过最低点时，悬线对小球的拉力多大？
X X X X
径ab 的a 端沿各个方向射入磁场，且初速方向都垂直于磁 场方向，若该束粒子的比荷 q 1.0 108C/kg ，不计粒子重
m
力.求：
(1) 粒子在磁场中运动的最长时间.
(2) 若射入磁场的速度改为 v 3.0 105 m/s ，其他条件不变,
试用斜线画出该束粒子在磁场中可能出现的区域，要求有简要的文字说
14.( 14分)如图所示，在真空中半径r
3.0 10 2m 的圆形区域内,
有磁感应强度B=0. 2T ,
方向如图的匀强磁场，一束带正电的粒子以初速度
6
V o 1.0 10 m/s ，从磁场边界上直
a
15. (14分)如图所示，半径为 R 的光滑圆环固定在光滑水平面上，圆环中心安放一带电量
为Q 的正电荷，另有磁感应强度为
B 的匀强磁场垂直圆环平面.已知一质量为
m 、带
电量为+q 的小球贴着圆环内壁做圆周运动，若小球的运动速率从零开始逐渐增大，请
16. (16分)电子质量为 m 、电量为e ,从坐标原点0处沿xOy 平面射入第一象限，射入时
速度方向不同，速度大小均为 v o ,如图所示.现在某一区域加方向向外且垂直于 xOy
平面的匀强磁场，磁感应强度为 荧光屏与y 轴平行，求： (1) 荧光屏上光斑的长度； (2) 所加磁场范围的最小面积.
探究圆环对小球的水平弹力 F N 将如何变化?
B,
17. (16分)如图所示，Oxyz坐标系的y轴竖直向上，坐标系所在的空间存在匀强电场和匀
强磁场，电场方向与x轴平行，从y轴上的M (0、H、0)点无初速释放一个质量为
m 、
电荷量为q的带负电的小球，它落在xOz平面上的N (I、0、3点(l>0, b>0) •若撤去磁场则小球落在xOz平面的P( I、0、0)点.已知重力加速度为g.
(1) 已知磁场方向与某个坐标轴平行，请确定其可能的具体方向.
(2) 求出电场强度的大小.
...
I LZ
(3) 求出小球落至N点时的速率.
18. (16分)一对平行金属板水平放置，板间距离为d,板间有磁感应强度为B的水平向里
的匀强磁场，将金属板连入如图所示的电路，已知电源内阻为r,滑动变阻器的总电阻
为R,现将开关S闭合，并调节滑动触头P至右端长度为总长度的丄处，一质量为m、
4
电荷量为q的带电质点从两板正中央左端以某一初速度水平飞入场区，恰好做匀速圆周运动.
(1)求电源的电动势；
(2)若将滑动变阻器的滑动触头P调到R的正中央位置，可以使原带电质点以水平直
线从两板间穿过，求该质点进入磁场的初速度V0；
(3)若将滑动变阻器的滑动触头P移到R的最左端，原带电质点
参考答案
恰好能从金属板缘飞
出，求质点飞出时的动能.
K X X
XXX
1. B 根据磁感线的疏密程度可以判断出a、b两处的磁感应强度的大小不等，B a<B b,
即B正确；同一通电导线放在a处受力的情况大小不一定，因为放入时的位置（即放入时与磁感线的方向）不确定，则其受安培力的大小就不一定.
2. C 地球自转等效成环形电流，南极为磁场N 极，由右手定则可知地球带负电，地球
转速变慢使环形电流电流减小，故磁场减弱，所以选C.
3. AB 根据安培定则和磁感应强度的迭加原理即可知.
4. ABC提示：根据已知条件画出运动的轨迹和基本公式即可判断.
5. AB 若小球A带正电，小球A受重力和A、B之间的库仑力的作用（且库仑力为斥力），若重
力的大小和库仑力的大小相反，则撤去绝缘板后，重力和库仑力仍大小相等而方向
相反，故小球A仍处于静止状态，A正确；若库仑力大于重力，则可由左手定则判断B 正确.
6. B 电子进入磁场时向上偏，刚好从C点沿切线方向穿出是一临界条件，要使电子从
BC边穿出，其运动半径应比临界半径大，由乔可知，磁感应强度只要比临界时的
a 小就可以了，如题图，由对称性作辅助线，由几何关系可得，半径R话0，又
ev）B m V0，解得 B ，3mv°，故选B.
R ea
7. AD 由题意知，带正电的粒子从中央线的上方离开混合场，说明在进入电、磁场时，
竖直向上的洛仑兹力大于竖直向下的电场力.在运动过程中，由于电场力做负功，洛仑
兹力不做功，所以粒子的动能减小，从而使所受到的磁场力可能比所受电场力小，选项
A正确.又在运动过程中，洛仑兹力的方向不断发生改变，其加速度大小是变化的，运动轨迹是复杂的曲线而并非简单的抛物线，所以选项B、C错误.由动能定律得：
1 2 1 2
Eqd -mv 一mv°，故选项D正确，综合来看，选项A、D正确.
2 2
& C 根据电子运动的轨迹知在两导线之间的磁场方向垂直于两导线所在的平面，只有ab中由b到a的电流或cd中从c到d的电流才能产生这样的磁场，又从电子运动轨迹
在向cd边靠近时曲率半径变小，由r 竺知与cd边越近，B越强，可见是由cd中的电
qB
流产生的，只有C正确.
9 . BD 本题考查带电体在复合场中的运动，在分析时要注意随着速度的变化，洛伦兹力发生变化，导
致杆对小球的弹力发生变化，因此摩擦力发生变化，小球的运动状态发生
变化.
C 带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的轨道
半径r=mv/qB ,设a粒子第一次穿过金
故a粒子穿过5次后陷入金属中.
B=2 10 7 -（6分）控制变量法（2 分）
r
（2）运动电荷受到了磁场力（2分）阴（2分）
（3）吸引（2分）排斥（2分）
13.解析：
1 2 八
（1）设小球第一次到达最低点时速度为v,则由动能定理可得mgL -mv （2分）
a x v2
在最低点根据牛顿第二定律得，Bqv 0.5mg mg m L（2分）
解得q 2.5 10 3C（2 分）
根据左手定则可判断小球带负电（3分）
（2）根据机械能守恒可知，小球第二次到达最低点时速度小仍为v，此时悬线对
小球的拉力为F,由牛顿第二定律得， F Bqv mg mf （3 分）
解得 F 5.5 10 2N （2 分）
14. 解析：（1 ）由牛顿第二定律可求得粒子在磁场中运动的
R 0 5.0 10 2m> r 3.0 10 2（2 分）Be
因此要使粒子在磁场中运动的时间最长，则粒子在磁场中运动的圆弧所对应的弦长最长，从右图中可以看出，以直径ab为弦、R为半径所作的圆，粒子运动的时间
最长. （2分）
10.
属片的速度v/，则mBv：m^ 10:9，所以v/=0.9v,动能减少E k
1 2
mv
2
1 /2
mv
2 0.19E .根
据阻力及电量恒定，a粒子每穿过一次金属片，动能都减少0. 19E,
E
0.19E
11 .
解析：从表中数据分析不难发现B/I=k1和Br=k2，所以有B=kl/r, 再将某一组B、I、代入上式得k=2X 10「7Tm/A.所以得出磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为B=2 10 7；
12.（1）A （2分）逆时针（2 分）
半径，qv0B m普（1 分）
F kQq B 2q 2
R
F min
雀
4^ . （
2 分）
可见，随着小球运动速度的增大，圆环对小球的弹力 F N 先减小、后增大，且临界状态（最 小值）出现在 v=BqR2m 时.
（3分）
16 .解析：（1）要求光斑的长度，只要找到两个边界点即可.初速度沿
x 轴正方向的电子，
沿弧OB 运动到P ;初速度沿y 轴正方向的电子，沿弧 OC 运动到Q.
设粒子在磁场中运动的半径为
R,由牛顿第二定律得，
J
_ v0 qv °B m ~0 （4 分）
丿
R
X
A F
设该弦对应的圆心角为
，而T
2 m
"qB （1 分）
运动时间t
max
2 m
"qB （2 分）
又sin
t
max
6.5 10
8
s （2 分）
（2） R /
空 1.5 qB
3
10 m r （2 分）
粒子在磁场中可能出现的区域：如图中以 Oa 为直径的半圆及以 a 为圆心Oa 为半径的
圆与磁场相交的部分.绘图如图.
（2 分）
15.解析：如图所示，带电小球在做圆周运动的过程中受到电场力
F E 、洛伦兹力F B 和弹力
F N 的作用，其合力即为小球做圆周运动的向心力，由图可知:
2
F
N F B F E mv / R （3 分）
F N
2
F B F E mv /R （ 2 分）
其中F B =qvB , F E =kQq/R 2，代入上式可得，
v 2 kQq
F
N m Bqv 7
（2
分） R 2
上式中m 、R 、B 、q 、k 、Q 均为常数, 所以 F N 为v 的二次函数.对照 y=ax 2+bx+c ,有 a=m/R , b=— Bq , c=kQq/R 2. （2 分）
因a>0，故F N 有最小值，且当 v
2ba 詈 时，F N 最小（临界条件），最小值为
即R 0，从图中可以看出PQ R - （4分）
Be Be
（2）沿任一方向射入第一象限的电子经磁场偏转后都能垂直打到荧光屏
MN 上，
需加最小面积的磁场的边界是以（ 0, R ）为圆心，半径为 R 的圆的一部分，如图中实 线所示. （4分）
所以磁场范围的最小面积 S —
R 2 R 2 — R 2
（
—
1）
^Be 0）
2
. （4分）
17.解析：（1）用左手定则判断出：磁场方向为一 x 方向或一y 方向.（4分）
（2） 在未加匀强磁场时，带电小球在电场力和重力作用下落到
P 点，设运动时间为t , 小球
自由下落，有 H=gt 2/2 （1分） 小球沿x 轴方向只受电场力作用， F e =qE （1分）
小球沿x 轴的位移为l=at 2/2 （1分） 小球沿x 轴方向的加速度为 a=F e /m （1分） 联立求解，得E=mgl/qH .
（2分）
（3） 带电小球在匀强磁场和匀强电场共存的区域运动时，洛伦兹力不做功.电场力
做功为：W e =qEI , （1分） 重力做功为 W G =mgH （1分）
一 1 2
设落到N 点时速度大小为v ，根据动能定理得，
mgH qEl mv 2 （2分）
18•解析：（1）因带电质点做匀速圆周运动，故电场力与重力平衡，
F 电 mg ◎（ 1 分）
又F 电 qE ②
两板间电场强度 E 电 U 3（ 1分）
d R
两板间电压u I
1分）
4
由闭合电路欧姆定律得， I — ⑤（1分）
R r
（2）由题意知，电场力竖直向上，故质点带负电，由左手定则得洛伦兹力竖直向下,
解得，v
g （H
（2 分）
由①〜⑤得，E
r ）dmg 八 （2
Rq
由平衡条件可得，
mg qv o B F 电/®（ 2分）
R
因两极板间电压u ， I 2U 2
故2E 电，E 电2mg 炉（2分）
（3）因板间电压变为 U 〃 IR 4U ⑨
故电场力F 电〃 4F 电 4mg （2 分） 由动能定理得，F 电〃d mg d E k -mv ^⑩
2 2 2
由⑥⑦解
得,
mg
1 分）
qB
由⑧⑨⑩解得E k
3mgd m 3g 2
2 2B 2q 2
（1 分）
（2 分）。