高考物理模拟试题分类汇编 磁场.pdf

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1、高考物理模拟试题分类汇编-磁场1．（2011海淀一模反馈）如图所示，相距为d的狭缝P、Q间存在着方向始终与P、Q平面垂直、电场强度大小为E的匀强电场，且电场的方向按一定规律PQB分时段变化。狭缝两侧均有磁感强度大小为Ar1B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且磁场A1A2A区域足够大。某时刻从P平面处由静止释放3一个质量为m、带电荷为q的带负电粒子（不计重力），粒子被加速后由A点进入Q平面右侧磁场区，以半径r1做圆运动，此时电场的方向已经反向，当粒子由A点自右向左通1过Q平面后，使粒子再次被加速进入P平面左侧磁场区做圆运动，此时

2、电场又已经反向，粒子经半个圆周后通过P平面进入PQ狭缝又被加速，……。以后粒子每次通过PQ间都被加速。设粒子自右向左穿过Q平面的位置分别是A、A、A、……A……，求：123n(1）粒子第一次在Q右侧磁场区做圆运动的半径r的大小；1(2）粒子第一次和第二次通过Q平面的位置A和A之间的距离；12(3）设A与A间的距离小于r/3，则n值为多大。nn+11(1）r=m2qEd；（2）2（3-2）m2qEd；（3）n>51BqmBqm2．（2011朝阳一模）（18分）如图所示为某种质谱仪的结构示意图。其中加速电场的电压为U，静电分析器

3、中与圆心O等距各点的电场强度大小相同，方向沿径向指向圆心O。磁分析器中以O为圆心、圆心角112为90°的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的正离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后，从M点沿垂直于该点的场强方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为R的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从N点射出静电分析器。而后离子由P点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从Q点射出，并进

4、入收集器。测量出Q点与圆心O的距离为d。2(1）求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度E的大小；(2）求磁分析器中磁场的磁感应强度B的大小和方向；(3）通过分析和必要的数学推导，请你说明如果离子的质量为0.9m，电荷量仍为q，其他条件不变，这个离子射出电场和射出磁场的位置是否变化。解：（1）离子在静电分析器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有v2qEm①R设离子进入静电分析器时的速度为v，离子在加速电场中加速的过程中，由动能定理有1qUmv2②2由①②解得2UE③6分R(2）离子在磁分析器中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律

5、有v2qvBm④r由题意可知，圆周运动的轨道半径r=d⑤由②④⑤式解得12mUB⑥dq磁场方向为垂直纸面向外。6分(3）设质量为0.9m的离子经加速电场加速后，速度为v′，由动能定理可得1qU0.9mv2⑦2由②⑦式可得0.9mv'2mv2⑧新离子进入电场时与O的距离仍为R，新离子如果在电场中做半径为R1的匀速圆周运动，所需要的向心力v'2F0.9m⑨向R由①⑧⑨式可得FqE向即该离子所受电场力，恰好等于它若做匀速圆周运动的向心力，因此这个离子仍然在静电分析器中做半径为R的匀速圆周运动，仍从N点射出。12mU由

6、②④式可知，离子在磁分析器中做匀速圆周运动的半径r，与离子的质量有关，Bq所以不能沿原来的轨迹从Q点射出磁场。6分3．（2011丰台一模）（18分）1932年美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点，解决了粒子的加速问题。现在回旋加速器BD1被广泛应用于科学研究和医学设备中。R出口处A高频电源某型号的回旋加速器的工作原理如图甲所示，图为俯视图乙。回D旋加速器的核心部分为D形盒，D形盒装在真空容器中，整个装置放1在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中，磁场可以认为是匀强在场，图甲图乙且与D形盒盒面

7、垂直。两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计。D形盒半径为R，磁场的磁感应强度为B。设质子从粒子源A处时入加速电场的初速度不计。质子质量为m、电荷量为+q。加速器接一定涉率高频交流电源，其电压为U。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。(1)求质子第1次经过狭缝被加速后进入D形盒运动轨道的半径r；1(2)求质子从静止开始加速到出口处所需的时间t；(3)如果使用这台回旋加速器加速α粒子，需要进行怎样的改动？请写出必要的分析及推理。解析:(1)(6分）设质子第1次经过狭缝被加速后的速度为v11①(2分）qUmv221v

8、2qvBm1②(2分）1r1联立①②解得：12mUr(2分）1Bq(2)(8分）设质子从静止开始加速到出口处被加速了n圈，质子在出口处的速度为v12nqUmv2③(2分）2v2qvBm④(1分）R2m⑤(2分）TqBtnT⑥(1分）BR2联立③④⑤⑥解得t(2分）2U(3