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1、2009 年各地名校物理高考模拟试题分类及详解 十一、磁场 历年高考对本考点知识的考查覆盖面大，几乎每个知识点都考查到。特别是左手定则的运用和带电粒子在磁场中的运动更是两个命题频率最高的知识点带电粒子在磁场中的运动考题一般运动情景复杂、综合性强，多以把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现，难度中等偏上，对考生的空间想象能力、物理过程和运动规律的综合分析能力及用数学方法解决物理问题的能力要求较高。从近两年高考看，涉及本考点的命题常以构思新颖、高难度的压轴题形式出现，在复习中要高度重视。特别是带电粒子在复合场中的运动问题在历年高考中出现频率高，难度大，经常通
2、过变换过程情景、翻新陈题面貌、突出动态变化的手法，结合社会、生产、科技实际来着重考查综合分析能力、知识迁移和创新应用能力。情景新颖、数理结合、联系实际将是本考点今年高考命题的特点。预测 2009 年高考本考点还会以选项题和计算题两种形式出现，若是选项题一般考查对磁感应强度、磁感线、安培力和洛仑兹力这些概念的理解，以及安培定则和左手定则的运用；若是计算题主要考查安培力大小的计算，以及带电粒子在磁场中受到洛伦兹力和带电粒子在磁场中的圆周运动的分析判断和计算，尤其是带电粒子在电场、磁场中的运动问题对学生的空间想象能力、分析综合能力、应用数学知识处理物理问题的能力有较高的要求，仍是本考点的重点内容，有
3、可能成为试卷的压轴题。由于本考点知识与现代科技密切相关，在近代物理实验中有重大意义，因此考题还可能以科学技术的具体问题为背景，考查学生运用知识解决实际问题的能力和建模能力 1（河北省衡水中学 2009 届高三上学期第四次调研考卷物理 11）如图 12 所示，三根通电长直导线 P、Q、R互相平行，通过正三角形的三个顶点，三条导线通入大小相等，方向垂直纸面向里的电流；通电直导线产生磁场的 磁 感 应 强 度B=KI/r,I 为通电导线的电流强度，r 为距通电导线 的垂直距离，K为常数；则 R受到的磁场力的方向是（）A 垂直 R，指向 y 轴负方向 B 垂直 R，指向 y 轴正方向 C 垂直 R，指
4、向 x 轴正方向 D垂直 R，指向 x 轴负方向 图 12 2（南京市 2009 年高三总复习试卷物理 9）电视显像管上的图像是电子束打在荧光屏 的荧光点上产生的。为了获得清晰的图像电子束应该准确地打在相应的荧光点上。电子束 飞行过程中受到地磁场的作用，会发生我们所不希望的偏转。关于从电子枪射出后自西向 东飞向荧光屏的过程中电子由于受到地磁场的作用的运动情况（重力不计）正确的是 A 电子受到一个与速度方向垂直的恒力 B 电子在竖直平面内做匀变速曲线运动 C电子向荧光屏运动的过程中速率不发生改变 D 电子在竖直平面内的运动轨迹是圆周 3（广东惠州市 2009 届高三第三次调研考试卷 物理 9）磁
5、流体发电是一项新兴技术 它可以把气体的内能直接转化为电能如图 13 是它的示意图。平行金属板 A、B 之间有一个很强的匀强磁场，磁感应强度为 B将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大世正、负带电粒子)垂直于 B 的方向喷入磁场，每个离子的速度 为 v，电荷量大小为 q，A、B 两扳间距为 d，稳定时下列说法中正 确 的 是（）A 图中 A板是电源的正极 B 图中 B板是电源的正极 C 电源的电动势为 Bvd D 电源的电动势为 Bvq 图 13 4（2009 年苏、锡、常、镇四市调考卷物理 7）某制药厂的污水处理站的管道中安装了如图 14 所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别
6、为 a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为 B 的匀强磁场，在前后两个面的内侧固定有金属板作为电极，当含有大量正负离子（其重力不计）的污水充满管口从左向右流经该装置时，利用电压表所显示的两个电极间的电压 U，就可测出污水流量 Q（单位时间内流出的污水体积）则下列说法正确的是（）A 后表面的电势一定高于前表面的电势，与正负哪 种 离 子 多少无关 B 若污水中正负离子数相同，则前后表面的电势差 为零 C流量 Q越大，两个电极间的电压 U越大 图 14 D 污水中离子数越多，两个电极间的电压 U越大 5（江苏温州市十校联合体 2009 届期中联考卷物理 7）回旋 B 一般运动
7、情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难 高从近两年高考看涉及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命y x 0 A B E 加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个 D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两 D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图 15 所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法中正确的是（）图 15
8、 A 增大磁场的磁感应强度 B 增大匀强电场间的加速电压 C增大 D形金属盒的半径 D 减小狭缝间的距离 6（海南省民族中学 2009 届高三上学期月考卷物理 10）如图 16 所示，光滑半圆形轨道与光滑斜面轨道在 B 处与圆孤相连，将整个装 置置于水平向外的匀强磁场中，有一带正电小球从 A静止释放，且能 沿轨道前进，并恰能通过圆弧最高点，现若撤去磁场，使 球 仍能恰好 通过圆环最高点 C，释放高度 H 与原释放高度 H的关系是（）A H=H B.H H C.H H D.不能确定 7(广东省中山一中 2008 2009 学年第一学期高三第一次统测卷 物理 18)如图 17 所示，空间分布着有理
9、想边界的匀强电场和匀强磁场，左侧匀强电场的场强大小为 E、方向水平向右，其宽度为 L；中间区域匀强磁场的磁感强度大小为 B、方向垂直纸面向外；右侧匀强磁场的磁感强度大小也为 B、方向垂直纸面向里.一个带正电的粒子(质量 m，电量 q，不计重力)从电场左边缘 a 点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到了 a 点，然后重复上述运动过程.求：图 17(1)中间磁场区域的宽度 d.(2)带电粒子从 a 点开始运动到第一次回到 a 点时所用的时间 t.8(2009 届广东省新洲中学高三摸底考试试卷物理 20)在如图 18 所 示，x 轴上方有一匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于纸面向
10、里，大B C 图 16 一般运动情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难 高从近两年高考看涉及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命Q v P B B A n 取偶数 n 取奇数 小为 B，x 轴下方有一匀强电场，电场强度的大小为 E，方向与 y 轴的夹角 为 450且斜向上方.现有一质量为 m电量为 q 的正离子，以速度 v0由 y 轴上的 A点沿 y 轴正方向射入磁场，该离子在磁场中运动一段
11、时间后从 x 轴上的 C点进入电场区域，该离子经 C点时的速度方向与 x 轴夹角为 450.不计离子的重力，设磁场区域和电场区域足够大.求：（1）C点的坐标；（2）离子从 A点出发到第三次穿越 x 轴时的运动时间；（3）离子第四次穿越 x 轴时速度的大小及速度方向与电场方向的夹角。图 18 9（淮安、连云港、宿迁、徐州四市 2008 第三次调研卷物理 17）如图 19 所示，空间某平面内有一条折线是磁场的分界线，在折线的两侧分布着方向相反、与平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小都为 B。折线的顶角A90，P、Q是折线上的两点，AP=AQ=L。现有一质量为 m、电荷量为 q 的带负电微粒从 P 点
12、沿 PQ方向射出，不 计微粒的重力。（1）若 P、Q 间外加一与磁场方向垂直的匀强电场，能 使速度为 v0射出的微粒沿 PQ直线运动到 Q点，则场强为 多大？（2）撤去电场，为使微粒从 P 点射出后，途经折线的 顶点 A而到达 Q点，求初速度 v 应满足什么条件？（3）求第（2）中微粒从 P点到达 Q点所用的时间。图 19 10（江苏徐州市 2009届第一次质检测卷物理 17）如图 20 所示，粒子源 S 可以不断地产生质量为 m、电荷量为+q 的粒子（重力不计）。粒子从 O1孔漂进（初速不计）一个水平方向的加速电场，再经小孔 O2进入相互正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度大小为 E，磁感
13、应强度大小为 B1，方向如图。虚线 PQ、MN 之间存在着水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小为 B2(图中未画出)。有一块折成直角的硬质塑料板 abc（不带电，宽度很窄，厚度不计）放置在 PQ、MN 之间（截面图如图），a、c 两点恰在分别位于 PQ、MN 上，ab=bc=L，=45，现使粒子能沿图中虚线 O2O3进入 PQ、MN 之间的区域。(1)求加速电压 U1(2)假设粒子与硬质塑料板相碰后，速度大小不变，方向变化遵守光的反射定律粒子在PQ、MN 之间的区域中运动的时间和路程分别是多少？一般运动情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难
14、 高从近两年高考看涉及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命 图 20 图 21 11（2009 年广州市高三调研测试卷物理 19）如图 21 所示，坐标平面的第象限内存在大小为 E、方向水平向左的匀强电场，第象限内存在磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。足够长的挡板 MN 垂直 x 轴放置且距原点 O的距离为 d。一质量为 m、带电量为-q 的粒子若自距原点 O为 L 的 A点以大小为 v0，方向沿 y 轴正方向的速度进入磁场，则粒
15、子恰好到达 O点而不进入电场。现该粒子仍从 A点进入磁场，但初速度大小为 2 2 v0，为使粒子进入电场后能垂直打在挡板上，求粒子（不计重力）在 A点第二次进入磁场时：(1)其速度方向与 x 轴正方向之间的夹角。（2）粒子到达挡板上时的速度大小及打到挡板 MN 上的位置到 x 轴的距离.12（广东华南师大附中 20082009 学年高三综合测试卷物理 17）如图 22 所示，在 x 0 且 y 0 的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度 B 大小为 210-4T，在 x且 y 0 的区域内存在与 x 轴正方向成 45 o 角向上方 向的匀强电场。已知质量 m为 1.6010-27kg
16、的质子从 x 轴上 的 M点沿与 x 轴负方向成 45 o 角向下垂直射入磁场，结果质 子从 y轴的 N点射出磁场而进入匀强电场，经电场偏转后打到 坐标原点 O，已知 ON OM=l=28.2cm。求：（1）质子从射入匀强磁场到 O 点所用的时间；（2）匀强电场的场强大小。13（广东中山一中 2009 届高三第二次统测试卷物理 19）如图 23 所示，一个质量为 m=2.010-11kg，电荷量 q=+1.010-5C 的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经 U1=100V电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电 场，偏 转电场的电压 U2=100V。金属板长 L=20cm，两板间 距 d
17、 S O1 O2 O3 B2 B1 U1 E P Q a b c+M N l l 图 22 M B E y O x N 45o45o一般运动情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难 高从近两年高考看涉及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命=3 10 cm。求：（1）微粒进入偏转电场时的速度 v0大小；（2）微粒射出偏转电场时的偏转角；（3）若该匀强磁场的宽度为 D=10cm，为使微粒不 会由磁
18、场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度 B 至少多大？图 23 答案：1【解析】由安培定则判断出 P 和 QR的磁场方向，并求出其合磁场是水平向右，再由左手定则判断出 R 受到的磁场力垂直 R，指向 y 轴负方向【答案】A 2【解析】电子在飞行过程中受到地磁场洛仑兹力的作用，洛仑兹力是变力而且不做功，所以电子向荧光屏运动的速率不发生改变；又因为电子在自西向东飞向荧光屏的过程中所受的地磁场感应强度的水平分量可视为定值，故电子在竖直平面内所受洛伦兹力大小不变、方向始终与速度方向垂直，故电子在在竖直平面内的运动轨迹是圆周。【答案】CD 3【解析】根据左手定则判断出，正离子偏向 B 板，所以 B 板是电源
19、的正极，因最后离子匀速运动，由平衡条件得 qVBdUq，故电源的电动势为 Bvd【答案】BC 4【解析】根据左手定则判断出，正离子偏向后表面的电势，所以选项 A正确；qVBdUq，BdUQ4 所以选项 C 也正确【答案】AC 5【解 析】设 D 形 盒 的 半 径 为 R，则 粒 子 可 能 获 得 的 最 大 动 能 由 qvB=mRv2得Ekm=221mmv=22 221RmB q,由此式得选项 AC正确【答案】AC 6【解析】无磁场时，小球队在 C 点由重力提供向心力，Rvm mgc2，临界速度 Rg vc。从 A至 C由机械能守恒定律得：mRg mgR mgH212/，有 R H25/
20、一般运动情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难 高从近两年高考看涉及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命加磁场后，小球在 C 点受向上的洛仑兹力，向心力减小，Rvm qvB mg2 临界速度 v 减小。洛仑兹力不做功，由 A 到 C 机械能守恒 因cv v/，所以 H H/，故选项 C 正确。【答案】C 7【解析】(1)电场中加速，由2 v aL qEam mqELv2 磁场中偏转，由牛顿第
21、二定律得 rvm qvB2 qmELB qBmvr2 1 可见在两磁场区粒子运动半径相同，如图所示，三段圆弧的圆心组成的三角形 O1O2O3是等边三角形，其边长为 2r qmELBr d62160 sin(2)电场中，qEmLqEmvavt222 21 中间磁场中，qBm Tt32622 右侧磁场中，qBmT t35653 则qBmqEmLt t t t37 223 2 1【答案】（1）qmELBr d62160 sin（2）qBmqEmLt t t t37 223 2 1 8【解析】（1）磁场中带电粒子在洛仑兹力作用下做圆周运动，故有 rvm qvB2-同 时有y x 0 A B E y/x
22、/01 02 0/vt C 一般运动情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难 高从近两年高考看涉及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命qBmvrT 2 2-粒子运动轨迹如图所示，由几何知识知，xC（r r cos450）qBmv2)2 2(，-故，C 点坐标为（qBmv2)2 2(，0）。-（2）设粒子从 A到 C 的时间为 t1，设粒子从 A到 C 的时间为 t1，由题意知 qBmT t45
23、851-设粒子从进入电场到返回 C的时间为 t2，其在电场中做匀变速运动，由牛顿第二定律和运动学知识，有 ma qE-及 2 02 at v，-联立解得 qEmvt 022-设粒子再次进入磁场后在磁场中运动的时间为 t3，由题意知 qBmT t2 413-故而，设粒子从 A点到第三次穿越 x 轴的时间为 qEmvqBmt t t t 03 2 1247-（3）粒子从第三次过 x 轴到第四次过 x 轴的过程是在电场中做类似平抛的运动，即沿着 v0的方向（设为 x轴）做匀速运动，即 t v x0 0v vx 沿着 qE的方向（设为 y轴）做初速为 0 的匀变速运动，即 221tmqEy tmqEv
24、y 设离子第四次穿越 x 轴时速度的大小为 v，速度方向与电场方向的夹角为.由图中几何关系知 一般运动情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难 高从近两年高考看涉及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命045 cos xy 2 20 yv v v yvv 0 tan 综合上述得 05v v 21arctan【答案】（1）C点坐标为（qBmv2)2 2(，0）（2）qEmvqBmt t t t 0
25、3 2 1247（3）05v v 21arctan 9【解析】由电场力与洛伦兹力平衡得：qE=qv0B得：E=v0B 根据运动的对称性，微粒能从 P 点到达 Q点，应满足 L nx 其中 x 为每次偏转圆弧对应的弦长，偏转圆弧对应的圆心角为2或32。设圆弧的半径为 R，则有 2R 2=x 2，可得：2LRn 又2vqvB mR 由式得：2qBLvm n，n=1、2、3、当 n 取奇数时，微粒从 P 到 Q过程中圆心角的总和为 1322 2n n n，122m mt n nqB qB，其中 n=1、3、5、当 n 取偶数时，微粒从 P 到 Q过程中圆心角的总和为 2m mt n nqB qB，其
26、中 n=2、4、6、【答案】（1）E=v0B（2）2qBLvm n（3）当 n 取奇数时，122m mt n nqB qB 当 n 取偶数时，2m mt n nqB qB 一般运动情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难 高从近两年高考看涉及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命10【解析】（1）粒子源发出的粒子，进入加速电场被加速，速度为 v0，根据能的转化和 守恒定律得：20 121mv q
27、U 要使粒子能沿图中虚线 O2O3进入 PQ、MN 之间的区域，则粒子所受到向上的洛伦兹力与向下的电场力大小相等，B qv qE0 得到10BEv 将式代入式，得21212qBmEU（2）粒子从 O3以速度 v0进入 PQ、MN 之间的区域，先做匀速直线运动，打到 ab 板上，以大小为 v0的速度垂直于磁场方向运动 粒子将以半径 R在垂直于磁场的平面内作匀速圆周运动，转动一周后打到 ab 板的下部由于不计板的厚度，所以质子从第一次打到 ab 板到第二次打到 ab 板后运动的时间为粒子在磁场运动一周的时间，即一个周期 T 由RmvqvB202和运动学公式02vRT，得22qBmT 粒子在磁场中共
28、碰到 2 块板，做圆周运动所需的时间为T t 21 粒子进入磁场中，在 v0方向的总位移 s=2L sin45，时间为02vst 则 t=t1+t2=EL BqBm122 4【答案】（1）21212qBmEU（2）EL BqBm122 4 11【解析】设速度为 v0时进入磁场后做圆周运动的半径为 r 有 200vqv B mr 得 r=mv0qB=L2 设速度为 2 2 v0时进入磁场做圆周运动的半径 r 得 r=m2 2v0qB=2 L 设其速度方向与 x 轴正方向之间的夹角为 由图中的几何关系有：cos=Lr=22 得45或 135（2）为使粒子进入电场后能垂直打在挡板上，则要求粒子进入电
29、场时速度方向 与 x 轴正方向平行，如图所示。粒子进入电场后由动能定理有 一般运动情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难 高从近两年高考看涉及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命qEd=12 mv 2 12 m(2 2 v0)2 得 v=8v02+2qEdm 当 1=45时，粒子打到挡板 MN 上的位置到 x 轴的距离为 y1=r r sin45=(2 1)L 当 2=135时，粒子打到挡板
30、 MN 上的位置到 x 轴的距离为 y2=r+r sin45=(2+1)L【答案】（1）45或 135（2）当 1=45时，(2 1)L；2=135(2+1)L，12【解析】（1）设带电粒子射入磁场时的速度大小为 v，由于带电粒子垂直射入匀强磁场带电粒子在磁场中做圆周运动，圆心位于 MN 中点 O，由几何关系可知，轨道半径 r=lcos45=0.2（m 又 Bqv=rvm2 所以 s mmBqrv/10 410 6.12.0 10 6.1 10 232719 4 设带电粒子在磁场中运动时间为 t1，在电场中运动的时间为 t2，总时间为 t。t1=Bqm T 2 t2=vl45 cos 联立解得
31、 t=Bqm vl45 cos=2.07 10-4（s）（2）带电粒子在电场中做类平抛运动，设加速度为 a，则：lsin 45=12at22 a=Eqm 解得：E=2B2lqmsin45=1.6（V/m）【答案】（1）2.07 10-4（s）（2）1.6（V/m）13【解析】（1）微粒在加速电场中由动能定理得：20 121mv qU 解得 v0=1.0 104m/s（2）微粒在偏转电场中做类平抛运动，有：mdqUa 2，0vLa at vy 飞出电场时，速度偏转角的正切为：一般运动情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难 高从近两年高考看涉
32、及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命312tan120 d UL Uvvy 解得=30o（3）进入磁场时微粒的速度是：cos0vv 轨迹如图所示，由几何关系有：sin r r D 洛伦兹力提供向心力：rmvBqv2 由联立得：cos)sin 1(0qDmvB 代入数据解得：B 3/5=0.346T 所以，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度 B 至少为 0.346T。(B=0.35T 照样给分)【答案】（1）v0=1.0 104m/s（2）=30o（3）B 3/5=0.346T 一般运动情景复杂综合性强多以把场的性质运动学规律牛顿运动定律功能关系及交变电流等有机结合的计算题出现难 高从近两年高考看涉及本考点的命题常以构新颖高难度的压轴题形式出现在复习中要高度重视特别是带电粒子在复合 会生产科技实际来着重考查综合分析能力知识迁移和创新应用能力情景新颖数理结合联系实际将是本考点今年高考命