1、 世紀金榜 圓您夢想 本卷第 PAGE 17頁（共 NUMPAGES 17頁）_ _山東世紀金榜書業有限公司山東青州一中2012屆高三一輪物理復習（人教版）第8章 磁場 一、選擇題(本大題共12小題，每小題4分，共48分，每小題至少有一個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1取兩個完全相同的長導線，用其中一根繞成如圖1甲所示的螺線管，當該螺線管中通以電流大小為I的電流時，測得螺線管內中部的磁感應強度大小為B，若將另一根長導線對折后繞成如圖乙所示的螺線管，并通以電流大小也為I的電流，則在該螺線管內中部的磁感應強度大小為圖1A0B0.5BCB D2B解析乙為雙繞線圈，兩

2、通電導線產生的磁場互相抵消，管內磁感應強度為零，故選A.答案A2(2010北京海淀期末)有兩根長直導線a、b互相平行放置，如圖2所示為垂直于導線的截面圖在圖示的平面內，O點為兩根導線連接的中點，M、N為兩根導線附近的兩點，它們在兩導線的中垂線上，且與O點的距離相等若兩導線中通有大小相等、方向相同的恒定電流I，則關于線段MN上各點的磁感應強度的說法中正確的是圖2AM點和N點的磁感應強度大小相等、方向相同BM點和N點的磁感應強度大小相等、方向相反C在線段MN上各點的磁感應強度都不可能為零D在線段MN上只有一點的磁感應強度為零解析由安培定則及矢量合成法則可知，兩導線在M點、N點的合磁感應強度大小相同

3、、方向相反，選項A錯誤而B對；在線段MN上中點O的磁感應強度為零，選項C錯而D對答案BD3如圖3所示，一環形線圈沿條形磁鐵的軸線從磁鐵N極的左側A處運動到磁鐵S極的右側B處，A、B兩處關于磁鐵的中心對稱，則在此過程中，穿過環形線圈的磁通量將圖3A先增大，后減小B先減小，后增大C先增大，后減小，再增大，再減小D先減小，后增大，再減小，再增大解析磁感線從N極和S極發散開來，所以當線圈從A向B運動的過程中，穿過線圈的磁通量先增大后減小，所以A正確答案A圖44如圖4所示，用兩根相同的細繩水平懸掛一段均勻載流直導線MN，電流I方向從M到N，繩子的拉力均為F，為使F0，可能達到要求的方法是A加水平向右的磁

4、場B加水平向左的磁場C加垂直于紙面向里的磁場D加垂直于紙面向外的磁場解析為使F0，則F安必豎直向上且F安mg，由左手定則可判定磁場一定是垂直紙面向里，故選項C正確答案C5(2009全國)如圖5所示，一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L，且abcbcd135.流經導線的電流為I，方向如圖中箭頭所示導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力圖5A方向沿紙面向上，大小為(eq r(2)1)ILBB方向沿紙面向上，大小為(eq r(2)1)ILBC方向沿紙面向下，大小為(eq r(2)1)ILBD方向沿紙面向下，大小為(e

5、q r(2)1)ILB解析每段導線所受安培力的大小為FBIL，受力情況如圖所示F合Feq r(2)F(eq r(2)1)BIL.方向沿紙面向上，A對答案A6一個重力可忽略的帶正電的粒子射入某一區域后做勻速圓周運動，則這一區域可能有A勻強電場，且電場方向跟粒子的運動方向垂直B勻強電場，且電場方向跟粒子的運動方向平行C勻強磁場，且磁場方向跟粒子的運動方向垂直D勻強磁場，且磁場方向跟粒子的運動方向平行解析不計重力的帶電粒子不可能在勻強電場中做勻速圓周運動，因為其受到的電場力是恒力，A、B錯誤；若帶電粒子的速度方向與磁場方向平行，則粒子不受洛倫茲力的作用，將做勻速直線運動，D錯誤，C正確答案C圖67如

6、圖6所示，質子以一定的初速度v0從邊界ab上的A點水平向右射入豎直、狹長的矩形區域abcd(不計質子的重力)當該區域內只加豎直向上的勻強電場時，質子經過t1時間從邊界cd射出；當該區域內只加水平向里的勻強磁場時，質子經過t2時間從邊界cd射出，則At1t2Bt1t2Ct1t2Dt1、t2的大小關系與電場、磁場的強度有關解析只加豎直方向的勻強電場時，質子在電場中做類平拋運動，在水平方向上做勻速直線運動，速度大小始終等于初速度v0，如果只加勻強磁場時，質子在磁場中做勻速圓周運動，在運動過程中，沿水平方向的速度逐漸減小，所以當加磁場時，用的時間長，故A、C、D錯誤，B項正確答案B8如圖7所示，一束電

7、子以大小不同的速率沿圖示方向飛入橫截面是一正方形的勻強磁場，下列判斷正確的是圖7A電子在磁場中運動的時間越長，其軌跡越長B電子在磁場中運動的時間越長，其軌跡線所對應的圓心角越大C在磁場中運動時間相同的電子，其軌跡線一定重合D電子的速率不同，它們在磁場中運動的時間一定不相同解析由于Req f(mv,Bq)，而電子束以不同速率進入同一磁場，m、B、q相同，v大者偏轉半徑大右圖中表示幾種不同速率的電子在磁場中的運動軌跡由3、4、5可知，三者運動時間相同，但軌跡長短不同，所以A選項和C選項肯定錯又由3、4、5可知，電子的速率不同，但在磁場中的運動時間可能相同故D選項錯；另由公式teq f(,)eq f

8、(,f(2,T)eq f(T,2)，Teq f(2m,Be)與速率無關所以，電子在磁場中的運動時間t僅與軌跡所對應的圓心角有關，圓心角越大，時間t越長，故B選項正確答案B9如圖8所示，帶電粒子以初速度v0從a點進入勻強磁場，運動中經過b點，OaOb，若撤去磁場加一個與y軸平行的勻強電場，仍以v0從a點進入電場，粒子仍能通過b點，那么電場強度E與磁感應強度B之比eq f(E,B)為圖8Av0 B.eq f(1,v0)C2v0 D.eq f(v0,2)解析設OaObd，因為帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，所以圓周運動的半徑正好等于d，即req f(mv0,qB)d，得到Beq f(mv0,qd).

9、如果換成勻強電場，水平方向上以速度v0做勻速直線運動，豎直方向上沿y軸負方向做勻加速運動，即deq f(1,2)eq f(qE,m)eq blc(rc)(avs4alco1(f(d,v0)2，得到Eeq f(2mvoal(2,0),qd)，所以eq f(E,B)2v0，選項C正確答案C圖910如圖9所示，一質量為m、電荷量為q的圓環可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑動，細桿處于磁感應強度為B的勻強磁場中，不計空氣阻力，現給圓環向右的初速度v0，在以后的運動過程中，圓環運動的速度圖象可能是圖10中的圖10解析帶電圓環在磁場中受到向上的洛倫茲力，當重力與洛倫茲力相等時，圓環將做勻速直線運動，A正確

10、；當洛倫茲力大于重力時，圓環受到摩擦力的作用，并且隨著速度的減小而減小，圓環將做加速度減小的減速運動，最后做勻速運動，D正確；如果重力大于洛倫茲力，圓環也受摩擦力作用，且摩擦力越來越大，圓環將做加速度增大的減速運動，故B、C錯誤答案AD11(2010北京朝陽區高三聯考)環形對撞機是研究高能粒子的重要裝置，其核心部件是一個高真空的圓形環的空腔若帶電粒子初速度可視為零，經電壓為U的電場加速后，沿圓環切線方向注入對撞機的圓環狀空腔內，空腔內存在著與圓環平面垂直的勻強磁場，磁感應強度大小為B.帶電粒子將被局限在圓環狀空腔內運動要維持帶電粒子在圓環狀空腔內做半徑確定的圓周運動，下面的說法中正確的是(重力

11、不計)A對于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，磁感應強度B越小B對于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運動的周期都不變C對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應強度B越大D對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應強度B越小解析粒子在加速電場中被加速，由動能定理有：qUeq f(1,2)mv2，在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律有：Bqveq f(mv2,r)，又veq f(2r,T)，由式聯立可得：r eq r(f(2mU,B2q).要維持粒子在圓環內做半徑確定的圓周運動，即r一定，由式可知，對于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，磁感應強度

12、B越大，對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應強度B越小，故A、C錯誤，D正確由式聯立可得：Teq f(2m,qB).對于給定的粒子其比荷q/m一定，影響周期的只有磁感應強度B，由上面的分析可知，給定的粒子加速電壓U越大磁感應強度B越大，而B越大周期T越小，即U影響B，進而影響到粒子的周期T，故B錯誤答案D12(2010浙江金華模擬)真空區域中存在如圖11所示形式變化的均勻磁場，該磁場的磁感應強度大小不變、方向隨時間做周期性變化一電荷量q5107 C、質量m51010 kg的帶電粒子，位于該真空區域中某點處，在t0時刻以初速度v0 m/s沿垂直于磁場的方向開始運動不計粒子重力的作

13、用，不計磁場的變化可能產生的一切其他影響則帶電粒子在磁場中運動N個(N為整數)周期的時間內的平均速度的大小等于圖11A m/s B.eq f(,2) m/sC2 eq r(2) m/s D.eq r(2) m/s解析帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑為req f(mv0,Bq)0.01 m，周期為Teq f(2m,Bq)0.02 s，則T/40.005 s5103 s，對應磁場磁感應強度隨時間的變化規律可知此段時間內磁感應強度不變，粒子恰好完成eq f(1,4)個圓周運動作出粒子的運動軌跡示意圖如圖所示，所以帶電粒子在磁場中運動N個(N為整數)周期的時間內的平均速度的大小eq xto(v)eq

14、f(4 r(2)r,T)2 eq r(2) m/s，C正確答案C13 （2011海南）自然界的電、熱和磁等現象都是相互聯系的，很多物理學家為尋找它們之間的聯系做出了貢獻。下列說法正確的是A.奧斯特發現了電流的磁效應，揭示了電現象和磁現象之間的聯系B.歐姆發現了歐姆定律，說明了熱現象和電現象之間存在聯系C.法拉第發現了電磁感應現象，揭示了磁現象和電現象之間的聯系D.焦耳發現了電流的熱效應，定量得出了電能和熱能之間的轉換關系解析：考察科學史，選ACD二、計算題(本大題共4小題，共52分要有必要的文字說明和解題步驟，有數值計算的要注明單位)14(2010北京海淀檢測)(10分)如圖12所示，水平放置

15、的兩塊帶電金屬極板a、b平行正對極板長度為l，板間距為d，板間存在著方向豎直向下、場強大小為E的勻強電場和垂直于紙面向里的勻強磁場假設電場、磁場只存在于兩板間一質量為m、電荷量為q的粒子，以水平速度v0從兩極板的左端正中央沿垂直于電場、磁場的方向射入極板間，恰好做勻速直線運動不計粒子的重力及空氣阻力圖12(1)求勻強磁場磁感應強度B的大小；(2)若撤去磁場，粒子能從極板間射出，求粒子穿過電場時沿電場方向移動的距離；(3)若撤去電場，粒子能從極板間射出，求粒子穿過磁場時沿垂直極板方向移動的距離解析(1)帶電粒子勻速通過場區時受到的電場力與洛倫茲力平衡，qEqv0B，解得磁感應強度Beq f(E,

16、v0)(2)粒子通過電場區偏轉的距離yeq f(1,2)at2eq f(qEl2,2mvoal(2,0)(3)粒子在磁場中做勻速圓周運動，有qv0Beq f(mvoal(2,0),R)由幾何知識知粒子移動距離yReq r(R2l2)解得yeq f(mv0,Bq) eq r(blc(rc)(avs4alco1(f(mv0,Bq)2l2)答案(1)eq f(E,v0)(2)eq f(qEl2,2mvoal(2,0)(3)eq f(mv0,Bq) eq r(blc(rc)(avs4alco1(f(mv0,Bq)2l2)15(10分)在電視機的設計制造過程中，要考慮到地磁場對電子束偏轉的影響，可采用某

17、種技術進行消除為確定地磁場的影響程度，需先測定地磁場的磁感應強度的大小，在地球的北半球可將地磁場的磁感應強度分解為水平分量B1和豎直向下的分量B2，其中B1沿水平方向，對電子束影響較小可忽略，B2可通過以下裝置進行測量如圖13所示，水平放置的顯像管中電子(質量為m，電荷量為e)從電子槍的熾熱燈絲上發出后(初速度可視為0)，先經電壓為U的電場加速，然后沿水平方向自南向北運動，最后打在距加速電場出口水平距離為L的屏上，電子束在屏上的偏移距離為d.圖13(1)試判斷電子束偏向什么方向；(2)試求地磁場的磁感應強度的豎直分量B2.解析(1)利用左手定則，可得電子束向東偏(2)由題意作出電子的運動軌跡如

18、圖所示，電子經電場加速，由動能定理得：eUeq f(1,2)mv2，電子在磁場中做圓周運動，利用幾何知識得：R2(Rd)2L2.洛倫茲力提供向心力evB2meq f(v2,R)，得：Req f(mv,eB2).由以上各式得：B2eq f(2dr(2emU),ed2L2).答案(1)東(2)eq f(2dr(2emU),ed2L2)16(14分)如圖14所示，x軸上方為垂直于平面xOy向里的勻強磁場，磁感應強度為B，x軸下方為方向平行于x軸但大小一定(設為E0)、方向做周期性變化的勻強電場，在坐標(R，R)處和第象限中某點各有一質量為m、帶電荷量為q的正點電荷P和Q，現使P在勻強磁場中開始做半徑

19、為R的勻速圓周運動，同時釋放Q，要使兩點電荷總是以相同的速度同時通過y軸，不計電荷重力，求：圖14圖15(1)場強E0的大小及其變化周期T；(2)在圖15所示的Et圖中作出該電場的變化圖象(以釋放點電荷P時為初始時刻，x軸正方向作為場強的正方向)，要求至少畫出兩個周期的圖象解析(1)正點電荷P做勻速圓周運動Bv0qmeq f(voal(2,0),R)，v0eq f(BqR,m).由題意知P點電荷開始是向上運動，則繞圓心(0，R)做勻速圓周運動，運動周期T0eq f(2m,Bq)，P點電荷在一個周期內兩次以相反的速度通過y軸，Q點電荷每次與P點電荷以相同速度經過y軸，所以電場強度變化的周期TT0

20、eq f(2m,Bq).由Fma即qE0meq f(v00,f(T0,4)得E0eq f(4mv0,qT0)eq f(2B2qR,m).(2)圖象如下圖所示：答案(1)eq f(2B2qR,m)eq f(2m,Bq)(2)見解析圖17(2010東北三校第一次聯考)(18分)如圖16所示，管長為L的豎直光滑絕緣管固定在水平地面上的小車上，管內底部有一小球，直徑比管的內徑略小，小球質量m0.2 g，電荷量q8105 C，在管口所在水平面MN的下方存在著垂直紙面向里、磁感應強度B115 T的勻強磁場，MN面上方存在著垂直紙面向外、磁感應強度B215 T的勻強磁場，MN上下的整個區域還存在著豎直向上、

21、場強E25 V/m的勻強電場現讓小車始終保持v2 m/s的速度勻速向右運動，一段時間后，小球運動到管口，此時測得小球對管側壁的彈力FN2.410 N取g10 m/s2，不計空氣阻力求：圖16(1)小球剛進入磁場B1時的加速度大小a；(2)絕緣管的長度L；(3)小球離開管后每次經過水平面MN時小球距管口的距離x.解析(1)以小球為研究對象，豎直方向小球受重力、電場力和恒定的豎直方向的洛倫茲力，加速度設為a，則qB1vqEmgma解得：aeq f(qB1vEqmg,m)12 m/s2.(2)小球在管中豎直方向做勻加速直線運動，在小球運動到管口時，FN2.4103 N，設v1為小球豎直分速度，水平方

22、向有：FNqv1B10解得：v1eq f(FN,qB1)2 m/s豎直方向有：veq oal(2,1)2aL解得：Leq f(voal(2,1),2a)eq f(1,6) m.(3)小球離開管口進入復合場，其中qEmg2103 N，電場力與重力平衡，小球在復合場中做勻速圓周運動，合速度v與MN成45角，軌道半徑為R，qvB2eq f(mv2,R)解得Req f(mv,qB2)eq f(r(2),3) m小球離開管口開始計時，到再次經過MN所通過的水平距離： x12Rsin 45eq r(2)Req f(2,3) mTeq f(2R,v)eq f(2m,qB2)對應時間有：teq f(1,4)T

23、eq f(m,2qB2)eq f(,12) s，小車運動距離為x2，則x2vteq f(,6) m若小球再經過MN時，xn(x1x2)eq f(n,3)eq blc(rc)(avs4alco1(2f(,2) m(其中n1,2,3)答案(1)12 m/s2(2)eq f(1,6) m(3)eq f(n,3)eq blc(rc)(avs4alco1(2f(,2) m(其中n1,2,3)18 （2011天津）（20分）回旋加速器在核科學、核技術、核醫學等高新技術領域得到了廣泛應用，有力地推動了現代科學技術的發展。（1）當今醫學成像診斷設備PET/CT堪稱“現代醫學高科技之冠”，它在醫療診斷中，常利用

24、能放射電子的同位素碳11為示蹤原子，碳11是由小型回旋加速器輸出的高速質子轟擊氮14獲得，同時還產生另一粒子，試寫出核反應方程。若碳11的半衰期為20min，經2.0h剩余碳11的質量占原來的百分之幾？（結果取2位有效數字）（2）回旋加速器的原理如圖，D1和D2是兩個中空的半徑為R的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為f的交流電源上，位于D1圓心處的質子源A能不斷產生質子（初速度可以忽略，重力不計），它們在兩盒之間被電場加速，D1、D2置于與盒面垂直的磁感應強度為B的勻強磁場中。若質子束從回旋加速器輸出時的平均功率為P，求輸出時質子束的等效電流I與P、B、R、f的關系式（忽略質子在電場中運動的

25、時間，其最大速度遠小于光速）（3）試推理說明：質子在回旋加速器中運動時，隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差是增大、減小還是不變？解析：（1）核反應方程為設碳11原有質量為m0，經過t=2.0h剩余的質量為mt，根據半衰期定義，有：（2）設質子質量為m，電荷量為q，質子離開加速器時速度大小為v，由牛頓第二定律知：質子運動的回旋周期為：由回旋加速器工作原理可知，交變電源的頻率與質子回旋頻率相同，由周期T與頻率f的關系可得：設在t時間內離開加速器的質子數為N，則質子束從回旋加速器輸出時的平均功率輸出時質子束的等效電流為：由上述各式得若以單個質子為研究對象解答過程正確的同樣給分（3）方法一

26、：設k（kN*）為同一盒子中質子運動軌道半徑的序數，相鄰的軌道半徑分別為rk，rk+1（rkrk+1），在相應軌道上質子對應的速度大小分別為vk，vk+1，D1、D2之間的電壓為U，由動能定理知由洛倫茲力充當質子做圓周運動的向心力，知，則整理得 因U、q、m、B均為定值，令，由上式得相鄰軌道半徑rk+1，rk+2之差同理 因為rk+2 rk，比較，得說明隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差減小方法二：設k（kN*）為同一盒子中質子運動軌道半徑的序數，相鄰的軌道半徑分別為rk，rk+1（rkrk+1），在相應軌道上質子對應的速度大小分別為vk，vk+1，D1、D2之間的電壓為U由洛倫茲

27、力充當質子做圓周運動的向心力，知，故由動能定理知，質子每加速一次，其動能增量以質子在D2盒中運動為例，第k次進入D2時，被電場加速（2k1）次速度大小為同理，質子第（k+1）次進入D2時，速度大小為綜合上述各式可得整理得，同理，對于相鄰軌道半徑rk+1，rk+2，整理后有由于rk+2 rk，比較，得說明隨軌道半徑r的增大，同一盒中相鄰軌道的半徑之差減小，用同樣的方法也可得到質子在D1盒中運動時具有相同的結論。19 （2011北京）（18分）利用電場和磁場，可以將比荷不同的離子分開，這種方法在化學分析和原子核技術等領域有重要的應用。如圖所示的矩形區域ACDG(AC邊足夠長)中存在垂直于紙面的勻強磁場，A處有一狹縫。離子源產生的離子，經靜電場加速后穿過狹縫沿垂直于GA邊且垂直于磁場的方向射入磁場，運動到GA邊，被相應的收集器收集。整個裝置內部為真空。已知被加速的兩種正離子的質量分別是m1和m2(m1m2)，電荷量均為q。加速電場的電勢差為U，離子進入電場時的初