名校联考分类汇编磁场专题

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1、磁场磁场 1 【2012【2012 届厦门市届厦门市 5 5 月市质检月市质检】显像管原理的示意图如图 所示,当没有磁场时,电子束将打在荧光屏正中的O点, 安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场,使电子束发生 偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向,若使高速 电子流打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点,下 列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是A B C D2 【2012【2012 届福州市届福州市 3 3 月市质检月市质检】如图所示,在平行线MN、PQ之间存在竖直向上的匀强 电场和垂直纸面的磁场(未画出) ,磁场的磁感应强度从左到右逐渐增大。一带电微 粒进入该区域时,由于受到空气阻力作用,恰好

2、能沿水平直线OO通过该区域。带 电微粒所受的重力忽略不计,运动过程带电量不变。下列判 断正确的是A微粒从左向右运动,磁场方向向里B微粒从左向右运动,磁场方向向外C微粒从右向左运动,磁场方向向里D微粒从右向左运动,磁场方向向外 3 【宁德市宁德市 20122012 届高三上单科质检届高三上单科质检】利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和 自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度 B 垂直于霍尔元 件的工作面向下,通入图示方向的电流 I,C、D 两侧面会形成电压 U,下列说法中正 确的是( )A电压 U 仅与材料有关B若元件的载流子是自由电子,则 C 侧面电势高于 D 侧面

3、电势 C在测地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平D在测地球两极上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平 4 【厦门市厦门市 20122012 届高三上期末质检届高三上期末质检】如图是回旋加速器示意图,其核心部分是两个 D 形 金属盒,两金属盒置于匀强磁场中,并分别与高频电源相连。现分别加速氘核 (q1、m1)和氦核(q2、m2) 。已知 q2=2q1,m2 =2m1,下列说法中正确的是( ) A它们的最大速度相同 B它们的最大动能相同 C仅增大高频电源的电压可增大粒子的最大动能 D仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能5 【三明市三明市 20122012 届高三上联考届高三上

4、联考】图甲是回旋加速器的原理示意图。其核心部分是两个D型金属盒, 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) ,OB0-B0t0BtOB0-B0t0BtOB0-B0t0BtOB0-B0t0Bt电子枪偏转线圈电子束荧光屏abO并分别与高频电源相连。加速时某带电粒子的动能EK随时间t变化规律如下图乙所示,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离子由加速器的中心附近进入加速器B高频电源的变化周期应该等于tntn-1C粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大 DD 形盒中的高频电源电压越大,粒子获得的最大动能越大6 【龙岩市龙岩市 20122012 届高三上期末

5、质检届高三上期末质检】如图所示,在光滑水平面上轻质弹 簧的左端与挡板固定,右端与条形磁铁相连,此时磁铁对水平面的压力为 N1。现在磁铁正中央上方固定一导体棒,导体棒中通有垂直纸面向外的电 流,此时磁铁对水平面的压力为 N2。则以下说法正确的是( )A弹簧长度将变长,N1N2 B弹簧长度将变长,N1N2 D弹簧长度将不变,N1T) (式中mReBU2203 ,T已知) ,质量为m、电荷量为e的质子连续不断地经s1进入M、N间的电场,接着通过s2进 入磁场。 (质子通过M、N的过程中,板间电场可视为恒定,质子在s1处的速度可视 为零,质子的重力及质子间相互作用均不计。 ) (1)若质子在t T时刻

6、进入s1,为使质子能打到收集屏的中心需在圆形磁场区域 加上一个匀强电场,求所加匀强电场的大小和方向? (2)质子在哪些时间段内自s1处进入板间,穿出磁场后均能打到收集屏PQ上? (3)若毎秒钟进入s1的质子数为n,则收集屏PQ电势稳定后的发热功率为多少?4、 (共 20 分)解: (1)在电场中,由动能定理得(2 分)2 001 2eUmv为使质子做匀速直线运动,有(2 分)0eEev B解得E= (1 分)26eB R m方向竖直向下 (1 分) (2)质子在板间运动,根据动能定理,有0212 0mveUMN(2 分)r0OUMNtT2T3T乙乙U0+eBMNOP2Q甲甲s2s1v0 m质子

7、在磁场中运动,根据牛顿第二定律,有rmvevB2 0 (2 分)若质子能打在收集屏上,轨道半径r与半径R应满足的关系:Rr3 (2 分) 解得mReBUMN2322 (1 分) 结合图象可知:质子在6Tt 65T和tT之间任一时刻从 s1处进入电场,均能打到收集屏上 (1 分) (3)稳定时, 收集屏上电荷不再增加,即在tT 时刻以后,此时,0MNUU,收集屏与地面电势差恒为U,U=Ir0 单位时间到达收集板的质子数 n单位时间内,质子的总能量为2 0001 2PnmvneUIU总(2 分)单位时间内屏上发热功率为=-PP P屏总热 (1 分)消耗在电阻上的功率为2 0PI r热(2 分)所以

8、收集板发热功率 022 002 0renneUrIIUPPP 总 总总 总总 总总 总总 总总 总(1 分)(用其他正确解法同样给分) 。 5.(19 分) 【漳州市漳州市 20122012 年年 5 5 月适应性练习月适应性练习】如图所示,在xoy平面内,直线MN与x轴 正方向成 300角,MN下方是垂直于纸面向外的匀强磁场,MN与y轴正方向间存在电场强度E=105N/C 的匀强电场,其方向与y轴正方向成 600角且指向左上方,一34重力不计的带正电粒子,从坐标原点O沿x轴正方向进入磁场,已知粒子的比荷=107C/kg,结果均保留两位有效数字,试问:mq(1)若测得该粒子经过磁场的时间t1=

9、,求磁感应强度的大小B;s1036(2)粒子从坐标原点开始到第一次到达y轴正半轴的时间t;(3)若粒子的速度v0=1.0106m/s,求粒子进入电场后最终离开电场时的位置坐标?(1)由几何关系可知:(2 分)651Tt 又 (1 分)BqmT2联立式解得 B=0.5T (1 分)(2)设粒子在磁场中运动的半径为r,速度为v,由几何关系可知,POQ030QPO为等腰三角形,所以PO=OQ=r,PQ=,故r3(3 分)vrtt31(1 分)rmvBqv2 由式联立得 (2 分)s104 . 136 1Bqmtt0x/my/mEMN3006000xyEMN nmPQ300600A(0,d)(3)粒子

10、进入电场后做类平抛,设垂直于电场方向的距离为m,电场方向的距离为n, 粒子离开电场时经过y轴,其位置坐标为A(0,d) ,所以(1 分)2 21atn (1 分)tvm0(1 分)mEqa (1 分)030tanmn又 (1 分)rmvBqv2 0 011(2 分)dnr030sin12联立式得d=2.0m (2 分)1112136 (18 分) 【2012【2012 届厦门市届厦门市 3 3 月市质检月市质检】在平面直角坐标系 xOy 中,第一象限存在如图 所示的匀强电场,场强方向与 y 轴负方向成 角。第四象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,磁感应强度 B=0.4T。一荷质比=5.0105C

11、/kg 的带正电的粒子从 y 轴负半轴上的 P 点以速度 v0=4.0l03m/s 垂直于 y 轴射入磁场,经 x 轴上的 N 点与 x 轴负方向也成 角射入电场,最后恰好从坐标原点 O 射出,已知 = 60,不计粒子重力。求: (1)粒子在磁场中运动的轨道半径 r; (2)粒子在磁场中从 P 点运动到 N 点的时间 t; (3)匀强电场场强 E 的大小。7 (20 分) 【2012【2012 届泉州市届泉州市 3 3 月质检月质检】如图所示的 xOy 平面,y 轴左侧存在匀强电场,电 场方向与 x 轴夹角为 30,y 轴右侧固定一个与 y 轴相切的薄圆筒,圆心 O的坐标为,圆筒上有小孔 a,

12、O、a、O共线且与 x 轴夹角也为 30,圆筒内存在磁感应强度大小为 B、方向垂直 xOy 平面向里的匀强磁场。在坐标为的 P 点将一质量为 m、带电荷量为+q 的粒子由静止释放,不计粒子的重力。(1)若电场强度大小为 Ei,求粒子离开电场时速度 v1的大小;(2)若粒子从 a 孔进入磁场与筒壁发生两次碰撞后刚好从 a 孔返回电场,粒子与筒 壁碰撞时电荷量和动能均无损失,求粒子从 P 点出发到第一次返回 P 点的时间 t;(3)为使粒子从 a 孔进入磁场后均能从 a 孔返回电场,求电场强度 E2大小的可能值。8 【福州市福州市 20122012 届高三第一学期期末质量检查届高三第一学期期末质量

13、检查】(15 分)如图 a 所示,一个质量为m = 2.O1O-11kg,电荷量q =1.O1O-5C 的带负电粒子(重力忽略不计),从静止开始经 U1=100V 电压加速后,垂直于场强方向进入两平行金属板间的匀强偏转电场。偏转电场的电压U2=100V,金属板长L=20cm,两板间距d =1Ocm3(1)粒子进人偏转电场时的速度v0大小;(2)粒子射出偏转电场时的偏转角;(3)在匀强电场的右边有一个足够大的匀强磁场区域。若以粒子进入磁场的时刻为t =0,磁感应强度B的大小和方向随时间的变化如图 b 所示,图中以磁场垂直于纸面向内 为正。如图建立直角坐标系(坐标原点为微粒进入偏转电场时初速度方向

14、与磁场的交边界点)。求在t =10-6s 时粒子的位置坐标(X,Y)。(答案可以用根式表示,如用小数,4 3p请保留两位有效数字) 解:(1)粒子在加速电场中由动能定理得解得v0=1.0104m/s (3 分)2 0121mvqU (2)粒子在偏转电场中做类平抛运动,有 (1 分) , (1 分) mdqUa20vLaatvy飞出电场时,速度偏转角的正切:(2 分) 31 2tan120dULU vvy解得 =30 (1 分) 飞出电场时,偏转距离(1 分)m303m3101 42112 22dULUaty(3)进入磁场时粒子的速度 (1 分)m/s10332 cos40vv设粒子在磁场中做圆周运动的周期为T,圆周运动半径为r。则由rmvqBv2 得 (1 分)22 310 m3mvrqBr r y x O v (1 分) s10226 BqmT依题意,知粒子在t=0 到t内和在t到t时间内s10326s10326s10346在磁场中转过的圆弧所对的圆心角均为,粒子

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