2010年高考物理磁場(chǎng)分類匯編.doc

2010年高考物理試題分類匯編磁場(chǎng)（全國(guó)卷1）26（21分）如下圖，在區(qū)域內(nèi)存在與xy平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.在t=0時(shí)刻，一位于坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子源在xy平面內(nèi)發(fā)射出大量同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向與y軸正方向的夾角分布在0180范圍內(nèi)。已知沿y軸正方向發(fā)射的粒子在時(shí)刻剛好從磁場(chǎng)邊界上點(diǎn)離開磁場(chǎng)。求：粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R及粒子的比荷qm；此時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子的初速度方向與y軸正方向夾角的取值范圍；從粒子發(fā)射到全部粒子離開磁場(chǎng)所用的時(shí)間。【答案】 速度與y軸的正方向的夾角范圍是60到120從粒子發(fā)射到全部離開所用 時(shí)間 為【解析】 粒子沿y軸的正方向進(jìn)入磁場(chǎng)，從P點(diǎn)經(jīng)過做OP的垂直平分線與x軸的交點(diǎn)為圓心，根據(jù)直角三角形有解得，則粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的的圓心角為120，周期為粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛侖茲力提供，根據(jù)牛頓第二定律得，化簡(jiǎn)得仍在磁場(chǎng)中的粒子其圓心角一定大于120，這樣粒子角度最小時(shí)從磁場(chǎng)右邊界穿出；角度最大時(shí)從磁場(chǎng)左邊界穿出。角度最小時(shí)從磁場(chǎng)右邊界穿出圓心角120，所經(jīng)過圓弧的弦與中相等穿出點(diǎn)如圖，根據(jù)弦與半徑、x軸的夾角都是30，所以此時(shí)速度與y軸的正方向的夾角是60。角度最大時(shí)從磁場(chǎng)左邊界穿出，半徑與y軸的的夾角是60，則此時(shí)速度與y軸的正方向的夾角是120。所以速度與y軸的正方向的夾角范圍是60到120在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的粒子的軌跡應(yīng)該與磁場(chǎng)的右邊界相切，在三角形中兩個(gè)相等的腰為，而它的高是RRR，半徑與y軸的的夾角是30，這種粒子的圓心角是240。所用 時(shí)間 為。所以從粒子發(fā)射到全部離開所用 時(shí)間 為。(全國(guó)卷2)26（21分）圖中左邊有一對(duì)平行金屬板，兩板相距為d，電壓為V;兩板之間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)應(yīng)強(qiáng)度大小為B0，方向平行于板面并垂直于紙面朝里。圖中右邊有一邊長(zhǎng)為a的正三角形區(qū)域EFG(EF邊與金屬板垂直)，在此區(qū)域內(nèi)及其邊界上也有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面朝里。假設(shè)一系列電荷量為q的正離子沿平行于金屬板面，垂直于磁場(chǎng)的方向射入金屬板之間，沿同一方向射出金屬板之間的區(qū)域，并經(jīng)EF邊中點(diǎn)H射入磁場(chǎng)區(qū)域。不計(jì)重力（1）已知這些離子中的離子甲到達(dá)磁場(chǎng)邊界EG后，從邊界EF穿出磁場(chǎng)，求離子甲的質(zhì)量。（2）已知這些離子中的離子乙從EG邊上的I點(diǎn)（圖中未畫出）穿出磁場(chǎng)，且GI長(zhǎng)為，求離子乙的質(zhì)量。（3）若這些離子中的最輕離子的質(zhì)量等于離子甲質(zhì)量的一半，而離子乙的質(zhì)量是最大的，問磁場(chǎng)邊界上什么區(qū)域內(nèi)可能有離子到達(dá)。解析：（1）在粒子進(jìn)入正交的電磁場(chǎng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子的速度為v，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E0，根據(jù)平衡條件得 由化簡(jiǎn)得 粒子甲垂直邊界EF進(jìn)入磁場(chǎng)，又垂直邊界EF穿出磁場(chǎng)，則軌跡圓心在EF上。粒子運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過EG，說(shuō)明圓軌跡與EG相切，在如圖的三角形中半徑為R=acos30tan15 tan15= 聯(lián)立化簡(jiǎn)得 在磁場(chǎng)中粒子所需向心力由洛倫磁力提供，根據(jù)牛頓第二定律得 聯(lián)立化簡(jiǎn)得 （2）由于1點(diǎn)將EG邊按1比3等分，根據(jù)三角形的性質(zhì)說(shuō)明此軌跡的弦與EG垂直，在如圖的三角形中，有 同理 （10）（3）最輕離子的質(zhì)量是甲的一半，根據(jù)半徑公式離子的軌跡半徑與離子質(zhì)量呈正比，所以質(zhì)量在甲和最輕離子之間的所有離子都垂直邊界EF穿出磁場(chǎng)，甲最遠(yuǎn)離H的距離為，最輕離子最近離H的距離為，所以在離H的距離為到之間的EF邊界上有離子穿出磁場(chǎng)。比甲質(zhì)量大的離子都從EG穿出磁場(chǎng)，期中甲運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過EG上的點(diǎn)最近，質(zhì)量最大的乙穿出磁場(chǎng)的1位置是最遠(yuǎn)點(diǎn)，所以在EG上穿出磁場(chǎng)的粒子都在這兩點(diǎn)之間。（新課標(biāo)卷）25.(18分)如圖所示，在0xa、oy范圍內(nèi)有垂直于xy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一個(gè)粒子源，在某時(shí)刻發(fā)射大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，它們的速度大小相同，速度方向均在xy平面內(nèi)，與y軸正方向的夾角分布在090范圍內(nèi).己知粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑介于到a之間，從發(fā)射粒子到粒子全部離開磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間恰好為粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)周期的四分之一，求最后離開磁場(chǎng)的粒子從粒子源射出時(shí)的：(1)速度大小；(2)速度方向與y軸正方向夾角正弦。 解析：設(shè)粒子的發(fā)射速度為v，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，由牛頓第二定律和洛倫磁力公式，得，解得：當(dāng)Ra時(shí)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的粒子，其軌跡是圓心為C的圓弧，圓弧與磁場(chǎng)的邊界相切，如圖所示，設(shè)該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，依題意，時(shí)，設(shè)最后離開磁場(chǎng)的粒子的發(fā)射方向與y軸正方向的夾角為，由幾何關(guān)系可得：再加上，解得：（上海物理）13. 如圖，長(zhǎng)為的直導(dǎo)線拆成邊長(zhǎng)相等，夾角為的形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為的電流時(shí)，該形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為（A）0 （B）0.5 （C） （D）答案：C解析：導(dǎo)線有效長(zhǎng)度為2lsin30=l，所以該V形通電導(dǎo)線收到的安培力大小為。選C。本題考查安培力大小的計(jì)算。難度：易。（重慶卷）21.如題21圖所示，矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，有5個(gè)帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場(chǎng)邊界進(jìn)入磁塊，在紙面民內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為相應(yīng)的圓弧，這些粒子的質(zhì)量，電荷量以及速度大小如下表所示由以上信息可知，從圖中a、b、c處進(jìn)大的粒子對(duì)應(yīng)表中的編號(hào)分別為A 3、5、4 B4、 2、5C5、3、2 D2、4、5 答案：D【解析】根據(jù)半徑公式結(jié)合表格中數(shù)據(jù)可求得15各組粒子的半徑之比依次為0.52332，說(shuō)明第一組正粒子的半徑最小，該粒子從MQ邊界進(jìn)入磁場(chǎng)逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)。由圖a、b粒子進(jìn)入磁場(chǎng)也是逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，則都為正電荷，而且a、b粒子的半徑比為23，則a一定是第2組粒子，b是第4組粒子。c順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，都為負(fù)電荷，半徑與a相等是第5組粒子。正確答案D。（江蘇卷）9.如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中附加另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，附加磁場(chǎng)位于圖中陰影區(qū)域，附加磁場(chǎng)區(qū)域的對(duì)稱軸OO與SS垂直。a、b、c三個(gè)質(zhì)子先后從S點(diǎn)沿垂直于磁場(chǎng)的方向攝入磁場(chǎng)，它們的速度大小相等，b的速度方向與SS垂直，a、c的速度方向與b的速度方向間的夾角分別為，且。三個(gè)質(zhì)子經(jīng)過附加磁場(chǎng)區(qū)域后能達(dá)到同一點(diǎn)S，則下列說(shuō)法中正確的有w w w.ks5 u .c omA三個(gè)質(zhì)子從S運(yùn)動(dòng)到S的時(shí)間相等B三個(gè)質(zhì)子在附加磁場(chǎng)以外區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心均在OO軸上C若撤去附加磁場(chǎng)，a到達(dá)SS連線上的位置距S點(diǎn)最近D附加磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同答案：CD解析：A.三個(gè)質(zhì)子從S運(yùn)動(dòng)到S的時(shí)間不相等，A錯(cuò)誤；B.三個(gè)質(zhì)子在附加磁場(chǎng)意外區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有b運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心在OO軸上，因?yàn)榘霃较嗟龋鴪A心在初速度方向的垂線上，所以B錯(cuò)誤；C.用作圖法可知，若撤去附加電場(chǎng)，a到達(dá)SS連線上的位置距S點(diǎn)最近，b最遠(yuǎn)；C正確；D.因b要增大曲率，才能使到達(dá)SS連線上的位置向S點(diǎn)靠近，所以附加磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向相同，D正確；本體選CD。本體考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。難度：難。（福建卷）21、（19分）如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌固定在傾角為的絕緣斜面上，導(dǎo)軌上端連接一個(gè)定值電阻。導(dǎo)體棒a和b放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直并良好接觸。斜面上水平虛線PQ以下區(qū)域內(nèi)，存在著垂直穿過斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。現(xiàn)對(duì)a棒施以平行導(dǎo)軌斜向上的拉力，使它沿導(dǎo)軌勻速向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)放在導(dǎo)軌下端的b棒恰好靜止。當(dāng)a棒運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)的上邊界PQ處時(shí)，撤去拉力，a棒將繼續(xù)沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)一小段距離后再向下滑動(dòng)，此時(shí)b棒已滑離導(dǎo)軌。當(dāng)a棒再次滑回到磁場(chǎng)邊界PQ處時(shí)，又恰能沿導(dǎo)軌勻速向下運(yùn)動(dòng)。已知a棒、b棒和定值電阻的阻值均為R,b棒的質(zhì)量為m，重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。求（1）a棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)的過程中，a棒中的電流強(qiáng)度I，與定值電阻R中的電流強(qiáng)度IR之比；（2）a棒質(zhì)量ma；（3）a棒在磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的拉力F。解析：（1）a棒沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，a棒、b棒及電阻R中的電流分別為Ia、Ib、IR，有解得：（2）由于a棒在PQ上方滑動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，因而a棒在磁場(chǎng)中向上滑動(dòng)的速度大小v1與在磁場(chǎng)中向下滑動(dòng)的速度大小v2相等，即v1=v2=v設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)體棒長(zhǎng)為L(zhǎng)乙，a棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Blv當(dāng)a棒沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)向下勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a棒中的電流為Ia、則 由以上各式聯(lián)立解得：（3）由題可知導(dǎo)體棒a沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受拉力（廣東卷）36.(18分)如圖16（a）所示，左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置，由水平轉(zhuǎn)軸及兩個(gè)薄盤N1、N2構(gòu)成，兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直，相距為L(zhǎng)，盤上各開一狹縫，兩狹縫夾角可調(diào)（如圖16（b）；右為水平放置的長(zhǎng)為d的感光板，板的正上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同、帶正電的粒子沿水平方向射入N1，能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場(chǎng)。 O到感光板的距離為，粒子電荷量為q,質(zhì)量為m，不計(jì)重力。（1）若兩狹縫平行且盤靜止（如圖16（c），某一粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，豎直向下打在感光板中心點(diǎn)M上，求該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；（2）若兩狹縫夾角為 ，盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖16（b）.要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1P2連線上。試分析盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的取值范圍（設(shè)通過N1的所有粒子在盤轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)都能到達(dá)N2）。解：（1）分析該粒子軌跡圓心為P1，半徑為，在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過的圓心角為，因而運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：（2）設(shè)粒子從N1運(yùn)動(dòng)到N2過程歷時(shí)為t，之后在磁場(chǎng)中運(yùn)行速度大小為v，軌跡半徑為R則：在粒子勻速過程有：L=vt 粒子出來(lái)進(jìn)入磁場(chǎng)的條件： 在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)有： 設(shè)粒子剛好過P1點(diǎn)、P2點(diǎn)時(shí)軌跡半徑分別為：R1、R2則： 由得：（山東卷）25（18分）如圖所示，以兩虛線為邊界，中間存在平行紙面且與邊界垂直的水平電場(chǎng)，寬度為d，兩側(cè)為相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向里。一質(zhì)量為、帶電量+q、重力不計(jì)的帶電粒子，以初速度垂直邊界射入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，后進(jìn)入電場(chǎng)做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后第二次進(jìn)入磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，此后粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中交替運(yùn)動(dòng)。已知粒子第二次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，以此類推。求粒子第一次經(jīng)過電場(chǎng)子的過程中電場(chǎng)力所做的功。粒子第n次經(jīng)過電場(chǎng)時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。粒子第n次經(jīng)過電場(chǎng)子所用的時(shí)間。假設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)區(qū)域場(chǎng)強(qiáng)為零。請(qǐng)畫出從粒子第一次射入磁場(chǎng)至第三次離開電場(chǎng)的過程中，電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線（不要求寫出推導(dǎo)過程，不要求標(biāo)明坐標(biāo)明坐標(biāo)刻度值）。解析：（1）根據(jù)，因?yàn)?，所以，所?（2）=，所以。（3），所以。(4)（北京卷）23.（18分）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖1，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直至于磁場(chǎng)B中，在薄片的兩個(gè)側(cè)面、間通以電流時(shí)，另外兩側(cè)、間產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動(dòng)電荷受洛倫茲力的作用相一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累，于是、間建立起電場(chǎng)，同時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢(shì)差。當(dāng)電荷所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力處處相等時(shí)，和達(dá)到穩(wěn)定值，的大小與和以及霍爾元件厚度之間滿足關(guān)系式，其中比例系數(shù)稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)。（1）設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度（、間距）為，請(qǐng)寫出和的關(guān)系式；若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的，請(qǐng)判斷圖中、哪端的電勢(shì)高；（2）已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為，電子的電荷量為，請(qǐng)導(dǎo)出霍爾系數(shù)的表達(dá)式。（通過橫截面積的電流，其中是導(dǎo)電電子定向移動(dòng)的平均速率）；（3）圖2是霍爾測(cè)速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著個(gè)永磁體，相鄰永磁體的極性相反。霍爾元件置于被測(cè)圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號(hào)圖像如圖所示。.若在時(shí)間內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為，請(qǐng)導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速的表達(dá)式。.利用霍爾測(cè)速儀可以測(cè)量汽車行駛的里程。除除此之外，請(qǐng)你展開“智慧的翅膀”，提出另一個(gè)實(shí)例或設(shè)想。解析：（1）由 得 當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力相等時(shí) 得 將 、代入，得 （2） a.由于在時(shí)間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，則 P=mNt圓盤轉(zhuǎn)速為 N=b.提出的實(shí)例或設(shè)想 （天津卷）12.（20分）質(zhì)譜分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各前沿科學(xué)領(lǐng)域。湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的質(zhì)譜裝置示意如圖，M、N為兩塊水平放置的平行金屬極板，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板右端到屏的距離為D，且D遠(yuǎn)大于L，OO為垂直于屏的中心軸線，不計(jì)離子重力和離子在板間偏離OO的距離。以屏中心O為原點(diǎn)建立xOy直角坐標(biāo)系，其中x軸沿水平方向，y軸沿豎直方向。（1）設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m0、電荷量為q0的正離子以速度v0沿OO的方向從O點(diǎn)射入，板間不加電場(chǎng)和磁場(chǎng)時(shí)，離子打在屏上O點(diǎn)。若在兩極板間加一沿+y方向場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，求離子射到屏上時(shí)偏離O點(diǎn)的距離y0;(2)假設(shè)你利用該裝置探究未知離子，試依照以下實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算未知離子的質(zhì)量數(shù)。上述裝置中，保留原電場(chǎng)，再在板間加沿-y方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)有電荷量相同的兩種正離子組成的離子流，仍從O點(diǎn)沿OO方向射入，屏上出現(xiàn)兩條亮線。在兩線上取y坐標(biāo)相同的兩個(gè)光點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的x坐標(biāo)分別為3.24mm和3.00mm，其中x坐標(biāo)大的光點(diǎn)是碳12離子擊中屏產(chǎn)生的，另一光點(diǎn)是未知離子產(chǎn)生的。盡管入射離子速度不完全相同，但入射速度都很大，且在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)OO方向的分速度總是遠(yuǎn)大于x方向和y方向的分速度。解析：（1）離子在電場(chǎng)中受到的電場(chǎng)力離子獲得的加速度離子在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間到達(dá)極板右邊緣時(shí)，離子在方向的分速度離子從板右端到達(dá)屏上所需時(shí)間離子射到屏上時(shí)偏離點(diǎn)的距離由上述各式，得（2）設(shè)離子電荷量為，質(zhì)量為，入射時(shí)速度為，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，磁場(chǎng)對(duì)離子的洛倫茲力已知離子的入射速度都很大，因而離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間甚短，所經(jīng)過的圓弧與圓周相比甚小，且在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)，方向的分速度總是遠(yuǎn)大于在方向和方向的分速度，洛倫茲力變化甚微，故可作恒力處理，洛倫茲力產(chǎn)生的加速度是離子在方向的加速度，離子在方向的運(yùn)動(dòng)可視為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)極板右端時(shí)，離子在方向的分速度離子飛出極板到達(dá)屏?xí)r，在方向上偏離點(diǎn)的距離當(dāng)離子的初速度為任意值時(shí)，離子到達(dá)屏上時(shí)的位置在方向上偏離點(diǎn)的距離為，考慮到式，得由、兩式得其中上式表明，是與離子進(jìn)入板間初速度無(wú)關(guān)的定值，對(duì)兩種離子均相同，由題設(shè)條件知，坐標(biāo)3.24mm的光點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是碳12離子，其質(zhì)量為，坐標(biāo)3.00mm的光點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是未知離子，設(shè)其質(zhì)量為，由式代入數(shù)據(jù)可得故該未知離子的質(zhì)量數(shù)為14。（浙江卷）23. （20分）如圖所示，一矩形輕質(zhì)柔軟反射膜可繞過O點(diǎn)垂直紙面的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其在紙面上的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，垂直的為L(zhǎng)2。在膜的下端（圖中A處）掛有一科行于轉(zhuǎn)軸，質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)3的導(dǎo)體棒使膜*成平面。在膜下方水平放置一足夠大的太陽(yáng)能光電池板，能接收到經(jīng)反射膜反射到光電池板上的所有光能，并將溝通轉(zhuǎn)化成電能。光電池板可等效為一個(gè)一電池，輸出電壓恒定為U；輸出電流正比于光電池板接收到的光能（設(shè)垂直于入身光單位面積上的光功率保持恒定）。導(dǎo)體棒處在方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，并與光電池構(gòu)成回路，流經(jīng)導(dǎo)體棒的電流垂直紙面向外（注：光電池與導(dǎo)體棒直接相連，連接導(dǎo)線未畫出）。（1）再有一束平等光水平入射，當(dāng)反射膜與豎直方向成60時(shí)，導(dǎo)體棒牌受力平衡狀態(tài)，求此時(shí)電流強(qiáng)度的大小和光電池的輸出功率。（2）當(dāng)變成45時(shí)，通過調(diào)整電路使導(dǎo)體棒保持平衡，光電池除維持導(dǎo)體棒國(guó)學(xué)平衡外，不能輸出多少額外電功率？解析：（1）導(dǎo)體棒所受安培力 導(dǎo)體棒有靜力平衡關(guān)系 解得 所以當(dāng)=60時(shí)，光電池輸出功率為 （2）當(dāng)時(shí)，根據(jù)式可知維持靜力平衡需要的電流為 根據(jù)幾何關(guān)系可知 可得 （四川卷）20.如圖所示，電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌固定在一絕緣斜面上，兩相同的金屬導(dǎo)體棒a、b垂直于導(dǎo)軌靜止放置，且與導(dǎo)軌接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過導(dǎo)軌平面?，F(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的恒力F作用在a的中點(diǎn)，使其向上運(yùn)動(dòng)。若b始終保持靜止，則它所受摩擦力可能A變?yōu)? B先減小后不變 C等于F D先增大再減小答案：AB【解析】對(duì)a棒所受合力為Fa=FFfmgsinBIl說(shuō)明a做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度為0后勻速運(yùn)動(dòng)，所以a所受安培力先增大后不變。如果F=Ff+2mgsin，則最大安培力為mgsin，則b所受摩擦力最后為0，A正確。如果FFf+2mgsin，則最大安培力小于mgsin，則b所受摩擦力一直減小最后不變，B正確。如果Ff+3mgsinFFf+2mgsin，則最大安培力大于mgsin小于2mgsin，則b所受摩擦力先減小后增大最后不變?？梢钥闯鯾所受摩擦力先變化后不變，CD錯(cuò)誤。（四川卷）24.（19分）如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)。內(nèi)阻，電阻。間距的兩平行金屬板水平放置，板間分布有垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。閉合開關(guān)，板間電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，將一帶正電的小球以初速度沿兩板間中線水平射入板間。設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為Rx，忽略空氣對(duì)小球的作用，取。（1）當(dāng)Rx=29時(shí)，電阻消耗的電功率是多大？（2）若小球進(jìn)入板間做勻速圓周運(yùn)動(dòng)并與板相碰，碰時(shí)速度與初速度的夾角為，則Rx是多少？【答案】0.6W；54。【解析】閉合電路的外電阻為 根據(jù)閉合電路的歐姆定律 A R2兩端的電壓為 V R2消耗的功率為 W 小球進(jìn)入電磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明重力和電場(chǎng)力等大反向，洛侖茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律 連立化簡(jiǎn)得 小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的初末速的夾角等于圓心角為60，根據(jù)幾何關(guān)系得 連立帶入數(shù)據(jù) V 干路電流為 A （安徽卷）20如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩個(gè)邊長(zhǎng)相等的但匝閉合正方形線圈和，分別用相同材料，不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制（為細(xì)導(dǎo)線）。兩線圈在距磁場(chǎng)上界面高處由靜止開始自由下落，再進(jìn)入磁場(chǎng)，最后落到地面。運(yùn)動(dòng)過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場(chǎng)上邊界。設(shè)線圈、落地時(shí)的速度大小分別為、，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量分別為、。不計(jì)空氣阻力，則A B C D答案：D解析：由于從同一高度下落，到達(dá)磁場(chǎng)邊界時(shí)具有相同的速度v，切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流同時(shí)受到磁場(chǎng)的安培力，又（為材料的電阻率，l為線圈的邊長(zhǎng)），所以安培力，此時(shí)加速度，且 (為材料的密度)，所以加速度是定值，線圈和同步運(yùn)動(dòng)，落地速度相等v1 =v2。由能量守恒可得：，(H是磁場(chǎng)區(qū)域的高度)，為細(xì)導(dǎo)線m小，產(chǎn)生的熱量小，所以Q1B.相互排斥， C.相互吸引， D.相互排斥，0）的粒子從P點(diǎn)瞄準(zhǔn)N0點(diǎn)入射，最后又通過P點(diǎn)。不計(jì)重力。求粒子入射速度的所有可能值。解析：設(shè)粒子的入射速度為v,第一次射出磁場(chǎng)的點(diǎn)為,與板碰撞后再次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置為.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,有粒子速率不變,每次進(jìn)入磁場(chǎng)與射出磁場(chǎng)位置間距離保持不變有粒子射出磁場(chǎng)與下一次進(jìn)入磁場(chǎng)位置間的距離始終不變,與相等.由圖可以看出設(shè)粒子最終離開磁場(chǎng)時(shí),與檔板相碰n次(n=0、1、2、3).若粒子能回到P點(diǎn),由對(duì)稱性,出射點(diǎn)的x坐標(biāo)應(yīng)為-a,即由兩式得若粒子與擋板發(fā)生碰撞,有聯(lián)立得n0）和初速度v的帶電微粒。發(fā)射時(shí)，這束帶電微粒分布在0y0。解析：本題考查帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。帶電粒子平行于x軸從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，說(shuō)明帶電微粒所受重力和電場(chǎng)力平衡。設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，由 可得 方向沿y軸正方向。帶電微粒進(jìn)入磁場(chǎng)后，將做圓周運(yùn)動(dòng)。 且 r=R如圖（a）所示，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。由 得 方向垂直于紙面向外（2）這束帶電微粒都通過坐標(biāo)原點(diǎn)。方法一：從任一點(diǎn)P水平進(jìn)入磁場(chǎng)的帶電微粒在磁場(chǎng)中做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其圓心位于其正下方的Q點(diǎn)，如圖b所示，這束帶電微粒進(jìn)入磁場(chǎng)后的圓心軌跡是如圖b的虛線半圓，此圓的圓心是坐標(biāo)原點(diǎn)為。方法二：從任一點(diǎn)P水平進(jìn)入磁場(chǎng)的帶電微粒在磁場(chǎng)中做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。如圖b示，高P點(diǎn)與O點(diǎn)的連線與y軸的夾角為，其圓心Q的坐標(biāo)為（-Rsin，Rcos）,圓周運(yùn)動(dòng)軌跡方程為得 x=0 x=-Rsin y=0 或 y=R(