2013年高考物理复习卷C（八）（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

如图所示，△ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，磁场垂直纸面向外，比荷为e/m的电子以速度v从A点沿AB方向射入磁场，现欲使电子能经过BC边，则磁感应强度B的取值应为（ ）

A．
B．
C．
D．

2. 难度：中等

如图所示，空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域并沿直线运动，最后从C点离开该区域；如果将磁场撤去，其他条件不变，则粒子从B点离开场区；如果将电场撤去，其他条件不变，则粒子从D点离开场区．已知BC=CD，设粒子在上述三种情况下，从A到B、从A到C和从A到D所用的时间分别是t₁、t₂和t₃，离开三点时的动能分别是E_k1、E_k2、E_k3，粒子重力忽略不计，以下关系正确的是（ ）

A．t₁=t₂＜t₃
B．t₁＜t₂=t₃
C．E_k1＞E_k2=E_k3
D．E_k1=E_k2＜E_k3

3. 难度：中等

电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场（可视为匀强磁场），磁感应强度的大小与I成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的方法是（ ）
A．只将轨道长度L变为原来的2倍
B．只将电流I增加至原来的2倍
C．只将弹体质量减至原来的一半
D．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L变为原来的2倍，其它量不变

4. 难度：中等

如图所示，相同的带正电粒子A和B，同时以v_A和v_B的速度从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的0点分别以60°和30°（与边界的夹角）方向射入磁场，又恰好不从另一边界飞出，则下列说法中正确的是（ ）

A．A、B两粒子的速度之比
B．A、B两粒子在磁场中的位移之比1：1
C．A、B两粒子在磁场中的路程之比1：2
D．A、B两粒子在磁场中的时间之比2：1

5. 难度：中等

垂直纸面的匀强磁场区域里，一离子从原点O沿纸面向x轴正方向飞出，其运动轨迹可能是下图中的（ ）
A．
B．
C．
D．

6. 难度：中等

如图所示，在屏MN的右方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．P为屏上的一小孔，PC与MN垂直．一群质量为m、带电荷量为-q的粒子（不计重力），以相同的速率v从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域．粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内，则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为（ ）

A．
B．
C．
D．

7. 难度：中等

如图所示，a、b是两个匀强磁场边界上的两点，左边匀强磁场的磁感线垂直纸面向里，右边匀强磁场的磁感线垂直纸面向外，两边的磁感应强度大小相等．电荷量为2e的正离子以某一速度从a点垂直磁场边界向左射出，当它运动到b点时，击中并吸收了一个处于静止状态的电子，不计正离子和电子的重力且忽略正离子和电子间的相互作用，则它们在磁场中的运动轨迹是（ ）

A．
B．
C．
D．

8. 难度：中等

如图，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60？的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B．当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为（ ）
A．0
B．0.5BIl
C．BIl
D．2BIl

9. 难度：中等

一块长方体金属导体的宽度为b、厚度为h、长度为l．如图所示，在金属导体上加与侧面垂直的匀强磁场B，并通以电流I，此时测得导体上下表面的电势差为U，已知自由电子的电荷量为e，用此方法可以测得金属导体单位体积内的自由电子数n为（ ）
A．BI/eUh
B．BI/eUl
C．BI/eUb
D．无法确定

10. 难度：中等

如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒．在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能E_k随时间t的变化规律如图乙所示，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．在E_k-t图中应有t₄-t₃＜t₃-t₂＜t₂-t₁
B．加速电压越大，粒子最后获得的动能就越大
C．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大
D．要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的面积

11. 难度：中等

回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示．它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．如果用同一回旋加速器分别加速氚核（₁³H）和α粒子（₂⁴He）比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有（ ）
A．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大
B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小
C．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小
D．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大

12. 难度：中等

如图所示，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5×10^-3kg的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平．在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为（ ）
A．0.1 A
B．0.2 A
C．0.05 A
D．0.01 A

13. 难度：中等

如图所示，长方形abcd长ad=0.6m，宽ab=0.3m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场（边界上无磁场），磁感应强度B=0.25T．一群不计重力、质量m=3×10^-7kg、电荷量q=+2×10^-3C的带电粒子以速度v=5×l0²m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射人磁场区域（ ）

A．从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边
B．从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边
C．从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边
D．从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和bc边

14. 难度：中等

如图所示，虚线框中存在垂直纸面向外的匀强磁场B和平行纸面且与竖直平面夹角为45°的斜向下的匀强电场E，有一质量为m、电荷量为q的带负电的小球在高为h处的P点从静止开始自由下落，当小球运动到复合场内时刚好做直线运动，那么（ ）

A．小球在复合场中一定做匀速直线运动
B．磁感应强度，场强
C．若换成带正电的小球，小球仍可能做直线运动
D．若同时改变小球的比荷与初始下落高度h，小球仍能沿直线通过复合场

15. 难度：中等

如图所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为B₁=2B₂，一带电荷量为+q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入B₁磁场，则经过多长时间它将向下再一次通过O点（ ）

A．
B．
C．
D．

16. 难度：中等

如图所示，在平面直角坐标系的第一象限中，有垂直于xOy平面的匀强磁场，在坐标原点O有一个粒子发射源，可以沿x轴正方向源源不断地发出速度不同的同种带正电的粒子，不计粒子的重力．在坐标系中有一点B，在x轴正方向上有一点A，连接OB、AB恰可构成一个直角三角形，则关于粒子在该三角形区域中的运动情况下列说法正确的是（ ）

A．出射速度越大的粒子，在三角形区域内运动的时间越长
B．出射速度越大的粒子，在三角形区域内运动的轨迹越长
C．所有从发射源射出后能够到达OB边的粒子，从射出至到达OB边的运动时间都相等
D．所有从发射源射出后能够到达AB边的粒子，从射出至到达AB边的运动时间都相等

17. 难度：中等

如图所示，带电荷量为+q的金属圆环质量为m，套在固定的水平长直绝缘圆柱体上，环与圆柱体间的动摩擦因数为μ，环的直径略大于圆柱体的直径，整个装置处在垂直于纸面向里的范围足够大的匀强磁场中．现给环向右的水平初速度v，设环在运动过程中带电荷量保持不变，则环运动过程中的速度图象可能是下图中的（ ）

A．
B．
C．
D．

18. 难度：中等

如图所示，一个质量为m、电荷量为+q的带电粒子，不计重力．在a点以某一初速度水平向左射入磁场区域Ⅰ，沿曲线abcd运动，ab、bc、cd都是半径为R的圆弧．粒子在每段圆弧上运动的时间都为t．规定由纸面垂直向外的磁感应强度为正，则磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感应强度B随x变化的关系可能是图中的（ ）
A．
B．
C．
D．

19. 难度：中等

如图所示，边界0A与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界OA上有一粒子源S．某一时刻，从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电荷的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间后，有大量粒子从边界OC射出磁场．已知∠AOC=60°，0S间距为l，从边界0C射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于T（T为粒子在磁场中运动的周期），则下列说法正确的是（ ）

A．一定有粒子从0点经过
B．粒子运动轨迹和0C边界的交点到0点的最远距离为2l
C．粒子在磁场中的运动时间可能为
D．粒子在磁场中的运动时间可能为

20. 难度：中等

环型对撞机是研究高能粒子的重要装置．正、负离子由静止经过电压U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B．两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞．为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的（ ）
A．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大
B．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小
C．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子在磁场中运动的周期都不变
D．对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子在磁场中运动的周期越小

21. 难度：中等

如图所示为磁流体发电机的原理图：将一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，如果射入的等离子体速度均为v，两金属板的板长为L，板间距离为d，板平面的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间．当发电机稳定发电时，电流表示数为I，那么板间电离气体的电阻率为（ ）
A．
B．
C．
D．

22. 难度：中等

电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面．不加磁场时，电子束将通过磁场中心O点而打到屏幕上的中心M，加磁场后电子束偏转到P点外侧．现要使电子束偏转回到P点，可行的办法是（ ）

A．增大加速电压
B．增加偏转磁场的磁感应强度
C．将圆形磁场区域向屏幕靠近些
D．将圆形磁场的半径增大些

二、解答题

23. 难度：中等

一导体材料样品的体积为a×b×c，A'、C、A、C'为其四个侧面，如图所示．已知导体样品中载流子是自由电子，且单位体积中的自由电子数为n，电阻率为ρ，电子的电荷量为e．沿x方向通有电流I．
（1）导体A'、A两个侧面之间的电压大小为______，导体中自由电子定向移动的速率是______．
（2）将该导体样品放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴正方向，则导体样品侧面C的电势______侧面C'的电势（填“高于”、“低于”或“等于”）．
（3）在（2）中，达到稳定状态时，沿x方向电流仍为I，若测得C、C'两面的电势差为U，计算匀强磁场的磁感应强度．

24. 难度：中等

在真空中，半径为r的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在此区域外围空间有垂直纸面向内的磁感应强度大小也为B的匀强磁场．一个带电粒子从边界上的P点沿半径向外，以速度v进入外围磁场，已知带电粒子质量m=2×10^-10kg，带电荷量q=+5×10^-6 C，不计重力，磁感应强度B=1T，粒子运动速度v=5×10³ m/s，圆形区域半径r=0.2m，求粒子第一次回到P点所需时间．（结果用π表示）

25. 难度：中等

如图所示在某空间实验室中有两个靠在一起的有界匀强磁场，圆形磁场区域的磁感应强度B₁=0.10T，磁场区域半径，圆心为O，磁场方向垂直纸面向里，右侧矩形磁场区域的磁感应强度B₂=0.20T，磁场方向垂直纸面向外，磁场宽度d=0.5m．两区域的切点为C．今有质量为m=3.2×10^-26kg、带电荷量q=1.6×10^-19C的某种离子，从左侧区域边缘的A点以速度v=10⁶m/s正对O点的方向垂直磁场射入，它将穿越C点后再从矩形磁场区右侧穿出．试求该离子通过两磁场区域所用的时间．

26. 难度：中等

如图所示，中轴线PQ将矩形区域MNDC分成上下两部分，上部分充满垂直纸面向外的匀强磁场，下部分充满垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度皆为B．一质量为m，带电量为q的带正电粒子从P点进入磁场，速度与边MC的夹角θ=30°．MC边长为a，MN边长为8a，不计粒子重力．求：
（1）若要该粒子不从MN边射出磁场，其速度最大值是多少？
（2）若要该粒子恰从Q点射出磁场，其在磁场中的运行时间最少是多少？

27. 难度：中等

如图所示，空间分布着有理想边界的匀强电场和匀强磁场，已知左侧匀强电场的场强大小为E、方向水平向右，其宽度为L；中间区域匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外；右侧匀强磁场的磁感应强度大小也为B、方向垂直纸面向里．一个带正电的粒子（质量为m、电荷量为q，不计重力）从电场左边缘a点由静止开始运动，穿过中间磁场区域进入右侧磁场区域后，又回到了a点，然后重复上述运动过程．求：
（1）中间磁场区域的宽度d．
（2）带电粒子从a点开始运动到第一次回到a点时所用的时间t．

28. 难度：中等

如图所示，以y轴为边界，右边是水平向左的匀强电场，左边是正交的匀强电场和匀强磁场．已知E₁=E₂=1.0×10⁴N/C，B=×10⁴T．坐标为（0.1，0.1）的A点处有一个质量为m=1.0g、带电荷量为q=1.0×10^-6C的小颗粒，现在由静止释放，求它第1次和第2次经过y轴时的位置坐标．（g=10m/s²）

29. 难度：中等

如图a所示，水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场，现将一重力不计、比荷=10⁶C/kg的正电荷置于电场中的O点由静止释放，经过×10^-5s后，电荷以v=1.5×l0⁴m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场，磁场与纸面垂直，磁感应强度B按图b所示规律周期性变化（图b中磁场以垂直纸面向外为正，以电荷第一次通过MN时为t=0时刻）．求：
（1）匀强电场的电场强度E
（2）图b中t=×10^-5s时刻电荷与O点的水平距离
（3）如果在O点右方d=68cm处有一垂直于MN的足够大的挡板，求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间．（sin37°=0.60，cos37°=0.80）

30. 难度：中等

如图所示在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ、II象限存在沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E，第 III、Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上距原点O为d的P点以速度v垂直于y轴射入第Ⅰ象限的电场，经x轴射入磁场，已知，．不计粒子重力，求：
（1）粒子在磁场中运动的半径，画出带电粒子运动的轨迹．
（2）从粒子射入电场开始，求粒子经过x轴时间的可能值．

31. 难度：中等

如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，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+q、质量为m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：
（1）匀强电场场强E的大小；
（2）粒子从电场射出时速度ν的大小；
（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R．

32. 难度：中等

如图所示，在xOy坐标的第一象限内分布有垂直xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B=2.5×10^-2T．在第二象限紧贴y轴和x轴放置一对平行金属板MN（中心轴线垂直y轴），极板间距d=0.4m，极板与左侧电路相连接，通过移动滑动头P可以改变极板MN间的电压．a、b为滑动变阻器的最下端和最上端（滑动变阻器的阻值分布均匀），a、b两端所加电压．在MN中心轴线上距y轴距离为L=0.4m处，有一粒子源S沿x轴正方向连续射出比荷为、速度为的带正电的粒子，粒子经过y轴进入磁场，经过磁场偏转后从x轴射出磁场．（忽略粒子的重力和粒子之间的相互作用）
（1）当滑动头P在a端时，求粒子在磁场中做圆周运动的半径R；
（2）滑动头P的位置不同则粒子在磁场中运动的时间也不同，求粒子在磁场中运动的最长时间．

33. 难度：中等

如图甲所示，一个质量为m，电荷量为+q的微粒（不计重力），初速度为零，经两金属板间电场加速后，沿y轴射入一个边界为矩形的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．磁场的四条边界分别是y=0，y=a，x=-1.5a，x=1.5a．两金属板间电压随时间均匀增加，如图乙所示．由于两金属板间距很小，微粒在电场中运动时间极短，可认为微粒在加速运动过程中电场恒定．
（1）求微粒分别从磁场上、下边界射出时对应的电压范围；
（2）微粒从磁场左侧边界射出时，求微粒的射出速度相对其进入磁场时初速度偏转角度的范围，并确定在左边界上出射范围的宽度d．