2015高三物理第一轮复习磁场专题（含解析）难题解析

2015高三物理第一轮复习 磁场专题(含解析)

15．[2014·新课标全国卷Ⅰ] 关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是( )

A．安培力的方向可以不垂直于直导线 B．安培力的方向总是垂直于磁场的方向

C．安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关

D．将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半

15．B [解析] 本题考查安培力的大小和方向．安培力总是垂直于磁场与电流所决定的平面，因此，安培力总与磁场和电流垂直，A错误，B正确；安培力F＝BILsinθ，其中θ是电流方向与磁场方向的夹角，C错误；将直导线从中点折成直角，导线受到安培力的情况与直角导线在磁场中的放置情况有关，并不一定变为原来的一半， D错误．

16．[2014·新课标全国卷Ⅰ] 如图所示，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未面出)，一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变．不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( )

A．2 B.2 C．1 D.2 2

mv2B1r2v1

16．D [解析] 本题考查了带电粒子在磁场中的运动．根据qvB＝有＝· ，

rB2r1v2

v1r21B1

穿过铝板后粒子动能减半，则＝2，穿过铝板后粒子运动半径减半，则＝，因此＝

v2r12B2

2

，D正确． 2

18．[2014·山东卷] 如图所示，场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd，水平边ab长为s，竖直边ad长为h.质量均为m、带电荷量分别为＋q和－q的两粒子，由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区(两粒子不同时出现在电场中)．不计重力．若两粒子轨迹恰好相切，则v0等于( )

A.C.

s2

2qE2qE B.mh2 D.mh4

ssqE mhqE mhs4

18．B [解析] 两个粒子都做类平抛运动．两个粒子在竖直方向上都做加速度大小相等的匀加速直线运动，因为竖直位移大小相等，所以它们的运动时间相等．两个粒子在水平方向上都做速度大小相等的匀速直线运动，因为运动时间相等，所以水平位移大小相

1

等．综合判断，两个粒子运动到轨迹相切点的水平位移都为，竖直位移都为，由＝

2222mshhEqsst2，＝v0t得v0＝

2

2Eq，选项B正确． mh20． [2014·新课标Ⅱ卷] 图为某磁谱仪部分构件的示意图．图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹．宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子．当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是( )

A．电子与正电子的偏转方向一定不同

B．电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同

C．仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子 D．粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小

20．AC [解析] 电子、正电子和质子垂直进入磁场时，所受的重力均可忽略，受到的洛伦兹力的方向与其电性有关，由左手定则可知A正确；由轨道公式R＝知 ，若电子与正电子与进入磁场时的速度不同，则其运动的轨迹半径也不相同，故B错误．由R＝＝2mEk

知，D错误．因质子和正电子均带正电，且半径大小无法计算出，故依据粒子运动轨

mvBqmvBqBq迹无法判断该粒子是质子还是正电子，C正确．

9．[2014·江苏卷] 如图所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为IH，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UH＝kIHB，式中k为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离．电阻R远大于RL，霍d尔元件的电阻可以忽略，则( )

A．霍尔元件前表面的电势低于后表面 B．若电源的正负极对调，电压表将反偏 C．IH与I成正比

D．电压表的示数与RL消耗的电功率成正比

9．CD [解析] 由于导电物质为电子，在霍尔元件中，电子是向上做定向移动的，根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力方向向后表面，故霍尔元件的后表面相当于电源的负极，霍尔元件前表面的电势应高于后表面，A选项错误；若电源的正负极对调，则IH与B都反向，由左手定则可判断电子运动的方向不变，B选项错误；由于电阻R和RL都是固定的，且R和RL并联，故IH＝

2

IHBI，则C正确；因B与I成正比，IH与I成正比，则UH＝kR＋RLdRL

∝I，RL又是定值电阻，所以D正确．

2

18．[2014·安徽卷] “人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞．已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，为约束更高温度的等离子体，则需要更强的磁场，以使带电粒子在磁场中的运动半径不变．由此可判断所需的磁感应强度B正比于( )

A.T B．T

32

C.T D．T

18．A [解析] 本题是“信息题”：考查对题目新信息的理解能力和解决问题的能

v2mv力．根据洛伦兹力提供向心力有qvB＝m解得带电粒子在磁场中做圆周运动的半径r＝.

rqB122mEk

由动能的定义式Ek＝mv，可得r＝，结合题目信息可得B∝T，选项A正确。

2qB16． [2014·北京卷] 带电粒子a、b在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，它们的动量

大小相等，a运动的半径大于b运动的半径．若a、b的电荷量分别为qa、qb，质量分别为ma、mb，周期分别为Ta、Tb.则一定有( )

A. qa

C. Ta

16．A 本题考查带电粒子在磁场中的运动和动量定义．带电粒子在匀强磁场中做匀速

qaqbmambv2

圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即qvB＝m，p＝mv，得p＝qBr，两粒子动量相等，则

rqaBra＝qbBrb，已知ra>rb，则qa

25． [2014·全国卷] 如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(xy平面)向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向．在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d，0)点沿垂直于x轴的方向进入电场．不计重力．若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，求：

(1 )电场强度大小与磁感应强度大小的比值； (2)该粒子在电场中运动的时间．

12d2

25．[答案] (1)v0tanθ (2) 2v0tan θ

[解析] (1)如图，粒子进入磁场后做匀速圆周运动．设磁感应强度的大小为B，粒子质

量与所带电荷量分别为m和q，圆周运动的半径为R0.由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得

v20

qv0B＝m①

R0

由题给条件和几何关系可知R0＝d②

设电场强度大小为E，粒子进入电场后沿x轴负方向的加速度大小为ax，在电场中运动的时间为t，离开电场时沿x轴负方向的速度大小为vx.由牛顿定律及运动学公式得

Eq＝max③ vx＝axt④

3

vx2

t＝d⑤

由于粒子在电场中做类平抛运动(如图)，有

tan θ＝⑥

联立①②③④⑤⑥式得

vxv0

E12

＝v0tan θ⑦ B2

(2)联立⑤⑥式得

2dt＝⑧ v0tan θ

22．[2014·福建卷Ⅰ] 如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽为d、高为h，上下两面是绝缘板．前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连．整个管道置于磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向的匀强磁场中．管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体(有大量的正、负离子)，且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v0沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变．

(1)求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小U0； (2)求开关闭合前后，管道两端压强差的变化Δp； (3)调整矩形管道的宽和高，但保持其他量和矩形管道的横截面积S＝dh不变，求电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比的值．

2

Ldv0B2LSv2LR0B22．(1)Bdv0 (2) (3)

LhR＋dρ4ρρ

dh[解析] (1)设带电离子所带的电荷量为q，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，U0

保持恒定，有qv0B＝q①

得U0＝Bdv0②

(2)设开关闭合前后，管道两端压强差分别为p1、p2，液体所受的摩擦阻力均为f，开关闭合后管道内液体受到的安培力为F安，有p1hd＝f③

p2hd＝f＋F安④ F安＝BId⑥

根据欧姆定律，有

U0dU0

I＝⑥ R＋r两导体板间液体的电阻

r＝ρ

由②③④⑤⑥⑦式得

d⑦ LhLdv0B2

Δp＝⑧

LhR＋dρ

(3)电阻R获得的功率为

P＝I2R⑨

4

?Lv0B?2P＝?LRρ?R⑩ ?＋??dh?

当＝时，?

hρ电阻R获得的最大功率

2

LSv20BdLRPm＝

4ρ

.?

36．[2014·广东卷] (18分)如图25 所示，足够大的平行挡板A1、A2竖直放置，间距

6L.两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，以水平面MN为理想分界面，Ⅰ区的磁感应强度为B0，方向垂直纸面向外. A1、A2上各有位置正对的小孔S1、S2，两孔与分界面MN的距离均为L.质量为m、电荷量为＋q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从S1进入Ⅰ区，并直接偏转到MN上的P点，再进入Ⅱ区，P点与A1板的距离是L的k倍，不计重力，碰到挡板的粒子不予考虑．

(1)若k＝1，求匀强电场的电场强度E；

(2)若2

222qB0L（k＋1）qB0Lk36．(1) (2)v＝ B＝B0

2md2m3－k[解析] (1)粒子在电场中，由动能定理有

qEd＝mv2 －0

粒子在Ⅰ区洛伦兹力提供向心力

1

2

v2

qvB0＝m

r当k＝1时，由几何关系得

r＝L

解得

22qB0LE＝.

2md(2)由于2

222

(r－L)＋(kL)＝r

k2＋1

解得r＝L

2

v2

又qvB0＝m，则

r 5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/09ff.html