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1、1 全国各地高考招生物理试题汇编全国各地高考招生物理试题汇编-磁场磁场 5(20132013 重庆卷重庆卷)如题 5 图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为 a 和 b， 内有带电量为 q 的某种自由运动电荷。导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁 场中，内部磁感应强度大小为 B。当通以从左到右的稳恒电流 I 时，测得导电材料上、 下表面之间的电压为 U，且上表面的电势比下表面的低。由 此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电 荷的正负分别为 A，负 B，正 aUq IB aUq IB C，负 D，正 bUq IB bUq IB 答案答案:C:C 21【2013 广
2、东高考】 如图 9，两个初速度大小相同的同种离子 a 和 b，从 O 点沿垂直磁场 方向进人匀强磁场，最后打到屏 P 上。不计重力。下列说法正确的有 Aa、b 均带正电 Ba 在磁场中飞行的时间比 b 的短 Ca 在磁场中飞行的路程比 b 的短 Da 在 P 上的落点与 O 点的距离比 b 的近 答案：答案：ADAD 13【2013【2013 上海高考上海高考】 如图，足够长的直线 ab 靠近通电螺 线管，与螺线管平行。用磁传感器测量 ab 上各点的磁 感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图像是 答案：答案：C C 15【2013【2013 江苏高考江苏高考】. (16 分)在科学研究中,可以
3、通过施加适当的电场和磁场来实现对带 电粒子运动的控制. 如题 15-1 图所示的 xOy 平面处于匀强电场和匀强磁场中,电场强度 E 和磁感应强度 B 随时间 t 作周期性变化的图象如题 15-2 图所示. x 轴正方向为 E 的正方 向,垂直纸面向里为 B 的正方向. 在坐标原点 O 有一粒子 P,其质量和电荷量分别为 m 和+q. 不计重力. 在 t = 时刻释放 P,它恰能沿一定轨道做往复运动. 2 T (1)求 P 在磁场中运动时速度的大小 v0; (2)求 B0 应满足的关系; 2 (3)在 t0(00)，质量为 m 的粒子沿平行 于直径 ab 的方向射人磁场区域，射入点与 ab 的
4、距离为 R/2。已知粒子射出磁场与射入磁 场时运动方向间的夹角为 600。 ，则粒子的速率为(不计重力 ) A qBR/2m BqBR/m C 3qBR/2m D 2qBR/m 答案：答案：B B 解析：带电粒子沿平行于直径解析：带电粒子沿平行于直径 abab 的方向射人磁场区域做匀速圆周运动，运动轨迹如图。设的方向射人磁场区域做匀速圆周运动，运动轨迹如图。设 运动半径为运动半径为 r r，圆心为，圆心为 OO，连接，连接 OCOC、OOOO，OOOO垂直平分弦长垂直平分弦长 CDCD。已知粒子射出磁场与。已知粒子射出磁场与 射入磁场时运动方向间的夹角为射入磁场时运动方向间的夹角为 60600
5、 0，所以，所以CC OD=60OD=600 0， 又又 CE=CE= R/2R/2，所以，所以CC OE=30OE=300 0， 则则CC O O O=CO=C OO=OO= 30300 0，C C O=COO=CO，即，即 r=Rr=R。再根据洛仑兹力提供向心力有，。再根据洛仑兹力提供向心力有， 4 解得解得，所以，所以 B B 选项正确。选项正确。 R v mqvB 2 m qBR v 15(2013(2013 安徽高考安徽高考) )图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面积位于正 方形的四个顶点上，导线中通有大小相等的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方 形中心 O
6、点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是 A向上 B向下 C向左 D向右 【答案】B 23(2013(2013 安徽高考安徽高考) )（16 分） 如图所示的平面直角坐标系xoy，在第象限内有平行于轴的匀强电场，方向沿yy 正方向；在第象限的正三角形区域内有匀强电场，方向垂直于xoy平面向里，正三abc 角形边长为 L，且边与y轴平行。一质量为、电荷量为 q 的粒子，从y轴上的abm 点，以大小为的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的( , )p o h 0 v 点进入第象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第象限，且速度与y轴负方(2 , )ah o 向成 45角，不计粒子
7、所受的重力。求： （1）电场强度 E 的大小； （2）粒子到达点时速度的大小和方向；a （3）区域内磁场的磁感应强度的最小值。abcB 【答案】 （1）（2）方向指向第 IV 象限与x轴正方向成 450角 2 0 2 mv qh 0 2v （3） 0 2mv qL 【解析】 （1）设粒子在电场中运动的时间为 t，则有 0 2xv th 2 1 2 yathqEma 联立以上各式可得 2 0 2 mv E qh （2）粒子到达a点时沿负 y 方向的分速度为 0y vatv 所以 方向指向第 IV 象限与x轴正方向成 450角 22 00 2 y vvvv （3）粒子在磁场中运动时，有 2 v q
8、vBm r 当粒子从 b 点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有 x a b c B y O P E v0 r 450 x a b c B y O P E v0 5 所以 2 2 rL 0 2mv B qL （2） （20132013 山东理综）山东理综）霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研 究上取得了突破性进展。如图丙所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外 加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压， 且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数。 d IB KUH 某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。 若
9、该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流 与磁场方向如图丙所示，该同学用电压表测量UH时，应将电 压表的“+”接线柱与_(填“M”或“N”)端通过导 线相连。 已知薄片厚度d=0.40mm，该同学保持磁感应强度B=0.10T 不变，改变电流I的大小，测量相应的UH值，记录数据如下 表所示。 根据表中数据在给定区域内（见答题卡）画出UHI图线，利用图线求出该材料的霍 尔系数为_（保留 2 位有效数字） 。 113 10 TAmV 该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测 量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误 差，为此该同学设计了如图丁所示的测量电路，S1、S2均
10、为 单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出） 。为使电流 从 Q 端流入，P 端流出，应将 S1掷向_（填“a”或 “b” ）, S2掷向_（填“c”或“d” ） 。 为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适 的定值电阻串联在电路中。在保持其它连接不变的情况下， 该定值电阻应串联在相邻器件_和_(填 器件代号)之间。 21 答案（2）M 1 如右图所示，1.5（1.4 或 1.6） 2 b，c；S1，E（或 S2，E） 3 23（20132013 山东理综）山东理综）.（18 分）如图所示，在坐标系xoy的第一、第三象限内存在相同的 匀强磁场，磁场方向垂直于xoy面向里；第四象限内
11、有沿 y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E. 一质量为m、 带电量为q的粒子自y轴的P点沿x轴正方向射入第四象 6 限，经x轴上的Q点进入第一象限，随即撤去电场，以后仅保留磁场。已知OP=d,OQ=2d, 不计粒子重力。 （1）求粒子过Q点时速度的大小和方向。 （2）若磁感应强度的大小为一定值B0，粒子将以垂直y轴的方向进入第二象限，求B0； （3）若磁感应强度的大小为另一确定值，经过一段时间后粒子将再次经过Q点，且速度与 第一次过Q点时相同，求该粒子相邻两次经过Q点所用的时间。 23.解：（1）设粒子在电场中运动的时间为，加速度的大小为a，粒子的初速度为， 0 t 0 v 过Q点时速度的大
12、小为v，沿y轴方向分速度的大小为，速度与x轴正方向间的夹角为 y v ，由牛顿第二定律得 maqE = 1 由运动学公式得 2 0 2 1 =atd 2 00 =2tvd 3 0 = atvy 4 22 0 += y vvv 5 0 =tan v v y 6 联立式得 1 2 3 4 5 6 m qEd v2= 7 45= 8 （2）设粒子做圆周运动的半径为，粒子在第一象限的运动轨迹如图所示，为圆心， 1 R 1 O 由几何关系可知O1OQ为等腰直角三角形，得 dR22= 1 9 由牛顿第二定律得 1 2 0 = R v mqvB 10 7 联立式得 7 9 10 qd mE B 2 = 0
13、11 （3）设粒子做圆周运动的半径为，由几何分析（粒子运动的轨迹如图所示，、 2 R 2 O 是粒子做圆周运动的圆心，Q、F、G、H是轨迹与两坐 2 O 标轴的交点，连接、，由几何关系知， 2 O 2 O 和均为矩形，进而知FQ、GH均为直径， 22 OFGO 22 OQHO QFGH也是矩形，又FHGQ，可知QFGH是正方形，QOG 为等腰直角三角形）可知，粒子在第一、第三象限的轨迹 均为半圆，得 dR22=2 2 12 粒子在第二、第四象限的轨迹为长度相等的线段，得 2 2=RHQFG 13 设粒子相邻两次经过Q点所用的时间为t，则有 v RHQFG t 2 2+ = 14 联立得 7 1
14、21314 qE md t 2 )+2(= 15 22(2013(2013 北京高考北京高考) ) （16 分）如图所示，两平行金属板间距为 ，电势差为 ，板间电场可 视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为 B 的匀强磁场。带电量为+ 、质量为的粒 子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重 力的影响，求： 匀强电场场强 E 的大小； 粒子从电场射出时速度 的大小； 粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 R。 解析：匀强电场的电场强度的大小： = 8 （2）根据动能定理有： ，解得： = 1 2 2 = 2 （3）粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心
15、力，有： ，将上述代入解得： = 2 = 2 = 1 2 24(2013(2013 北京高考北京高考) ).（20 分） 对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行分析研究，找出其内在 联系，从而更加深刻地理解其物理本质。 一段横截面积为 S、长为 L 的直导线，单位体积内有 n 个自由电子，电子电量为 e。该导 线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为 V。求导线中的电流 I 将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度 B，导线所受安培力大小为 F安， 导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为 F，推导 F安=F。 正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为 m，单位体积内粒子数量 n 为恒量。 为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为 V，且与器壁各面碰撞的机会均 等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识， 导出器壁单位面积所受粒子压力 f 与 m、n 和 v 的关系。 （注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，
