1、1全国各地高考招生物理试题汇编-磁场5(2013 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aqIBaUqIC ，负 D ，正bUI bI答案:C21【2013 广东高考】 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
2、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：AD13【2013 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：C15【2013 江苏高考】. (16 分)在科学研究中,可以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
3、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.2T(1)求 P 在磁场中运动时速度的大小 v 0;(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：B解析：
4、带电粒子沿平行于直径 ab 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 r，圆心为 O，连接 OC、OO，OO垂直平分弦长 CD。已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为 600，所以C OD=60 0， 又 CE= R/2，所以C OE=300，则C O O=C OO= 300，C O=CO，即 r=R。再根据洛仑兹力提供向心力有，4解得 ，所以 B 选项正确。RvmqB2qR15(2013 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 点沿垂
5、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】B23(2013 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(,)poh0v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2a向成 45角，不计粒子所受的重力。求：（1）电场强度
6、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。bcB【答案】 （1） （2） 方向指向第 IV 象限与 x 轴正方向成 450角0mvqh0（3） 0L【解析】 （1）设粒子在电场中运动的时间为 t，则有02xvth21yathqEma联立以上各式可得 0v（2）粒子到达 a 点时沿负 y 方向的分速度为 0yvat所以 方向指向第 IV 象限与 x 轴正方向成 450角200yvv（3）粒子在磁场中运动时，有2vqBmr当粒子从 b 点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有xabcByOPEv0r450xabcByOPEv05所以2rL02m
7、vBqL（2） （2013 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。IKUH某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。若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
8、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） 。1310TAmV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，S 1、S 2均为单刀双掷开关，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”）, S 2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
9、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） 2b，c；S 1， E（或 S2，E） 323（2013 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
10、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 ，0t 0v过 Q 点时速度的大小为 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yv，由牛顿第二定律得maqE= 1由运动学公式得201td 2=v 30aty 42+yv 50=tan
11、6联立 式得 1 2 3 4 5 6mqEdv 745= 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，1R1O由几何关系可知 O1OQ 为等腰直角三角形，得dR1 9由牛顿第二定律得120=vmqB107联立 式得 7 910 qdmEB2=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， 、2R2O是粒子做圆周运动的圆心， Q、 F、 G、 H 是轨迹与两坐2O标轴的交点，连接 、 ，由几何关系知，2O和 均为矩形，进而知 FQ、 GH 均为直径，2FGHQFGH 也是矩形，又 FH GQ，可知 QFGH 是正方形， QOG为等腰
12、直角三角形）可知，粒子在第一、第三象限的轨迹均为半圆，得dR2=12粒子在第二、第四象限的轨迹为长度相等的线段，得2HQFG13设粒子相邻两次经过 Q 点所用的时间为 t，则有vRt2+=14联立 得 7121314qEmdt)( 1522(2013 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
13、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： =122 =2（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有：，将上述 代入解得： =2 =2 =1224(2013 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
14、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，要在解题时做必要的说明）解析：1 设 时间内通过导体横截面的电量为 ，由电流定义，有 = =2 每个自由电子所受的洛伦兹力 洛 =设导体中共有 N 个自由电子，则 =导体内自由电子所受洛伦兹力大
15、小的总和 合 =洛 =由安培力公式，有 ，将中的电流式代入有安 = 安 =可得 安 =合 =洛（2）如右图所示，取以器壁上的面积 S 为底、以 为高构成的柱体，由题设可知，柱体内的粒子在 时间内将有 的粒子与器壁 S 发生碰撞，碰撞粒子总数为16 =16每一个粒子与器壁碰撞一次给器壁的冲量为 =29时间内粒子给器壁的冲量为=132面积为 S 的器壁受到的粒子压力为=器壁单位面积所受粒子压力 =13226(2013 全国卷大纲版) （20 分）如图，虚线 OL 与 y 轴的夹角 =60，在此角范围内有垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。一质量为 m、电荷量为 q（q0）的粒子从左侧平行于 x 轴射入磁场，入射点为 M。粒子在磁场中运动的轨道半径为 R。粒子离开磁场后的运动轨迹与 x 轴交于 p点（图中未画出）且Error!=R。不计重力。求 M 点到 O 点的距离和粒子在磁场中运动的时间。26 答案109(2013 海南卷)三条在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，在导线中通过的电流均为 I，方向如图所示。a、b 和 c 三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将 a、b 和 c 处的磁感应强度大小分别记为 B1、B 2和 B3，下列说法正确的是 Icb ccacIcIc
