2012屆專題卷物理專題八答案與剖析1．【命題立意】主要考察磁場的磁感線散布與磁感覺強(qiáng)度大小的變化的特色。【思路點(diǎn)撥】我們能夠從條形磁鐵和蹄形磁鐵的磁感線散布看出，兩極處磁感線最密，而磁鐵的兩極處磁場最強(qiáng)。所以磁感線的疏密能夠反應(yīng)磁場的強(qiáng)弱，磁感線散布密的地方磁場就強(qiáng)，反之則弱。【答案】C【剖析】磁感線是為了形象地描繪磁場而人為設(shè)想的曲線。其疏密程度反應(yīng)磁場的強(qiáng)弱，磁感線越密的地方磁場越強(qiáng)，沿z軸正方向磁感線由密到疏再到密，即磁感覺強(qiáng)度由大到小再到大，只有C正確。2．【命題立意】主要考察帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑公式、周期公式。【思路點(diǎn)撥】若帶電粒子的速度方向與磁場方向垂直，帶電粒子在垂直于磁感線的平面內(nèi)，以入射速率v做勻速圓周運(yùn)動。①軌道半徑公式：r=mv/qB②周期公式：T=2πm/qB。【答案】AD【剖析】作出表示圖以下圖，依據(jù)幾何關(guān)系能夠看出，當(dāng)粒子從d點(diǎn)射出時，軌道半徑增大為本來的二倍，由半徑公式Rmv可知，速度也增大為本來的二倍，選項(xiàng)AqB正確，明顯選項(xiàng)C錯誤；當(dāng)粒子的速度增大為本來的四倍時，才會從f點(diǎn)射出，選項(xiàng)B錯誤；2m，可見粒子的周期與速度沒關(guān)，在磁場中的運(yùn)動時間取決于其軌據(jù)粒子的周期公式TqB跡圓弧所對應(yīng)的圓心角，所以從e、d射出時所用時間相等，從f點(diǎn)射出時所用時間最短。3．【命題立意】主要考察洛倫茲力的特征。【思路點(diǎn)撥】洛倫茲力的大小f=qvB，條件v⊥B當(dāng)v∥B時，f=0。洛倫茲力的特征：洛倫茲力一直垂直于的方向，所以洛倫茲力必定不做功。【答案】B【剖析】由題意知，粒子從入射孔以45°角射入勻強(qiáng)磁場，粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動。能夠從出射孔射出的粒子恰幸虧磁場中運(yùn)動1周期，由幾何關(guān)系知r＝2R，又r＝mv，解得v＝qBr＝22×1064qBmm/s。4．【命題立意】主要考察安培定章和左手定章。【思路點(diǎn)撥】判斷通電導(dǎo)線安培力方向問題的基本方法：（1）畫出導(dǎo)線所在處的磁場方向；（2）確立電流方向；（3）依據(jù)左手定章確立受安培力的方向。【答案】CD【剖析】導(dǎo)線框經(jīng)過磁場地區(qū)時，依據(jù)安培定章和左手定章，導(dǎo)線框要遇到豎直向上安培力作用，導(dǎo)線框既不可以做自由落體運(yùn)動，也不可以做曲線運(yùn)動，A、B錯。導(dǎo)線框經(jīng)過磁場地區(qū)時要戰(zhàn)勝安培力做功，機(jī)械能會減少，C對。導(dǎo)線框在穿過磁場地區(qū)時，上下兩個導(dǎo)線遇到的安培力方向都向上，D對。5．【命題立意】主要考察通電導(dǎo)線安培力方向問題。【思路點(diǎn)撥】判斷安培力的方向時用左手定章。要注意左手定章與右手定章使用的差別，兩個定章的使用可簡單總結(jié)為：“因電而動”用左手，“因動而電”用右手，因果關(guān)系不行混雜。【答案】AC【剖析】依據(jù)電流的方向判斷能夠知道B中的電流方向是向上的，那么在B導(dǎo)線鄰近的磁場方向?yàn)槟鏁r針方向，即為A磁鐵N極的受力方向；因?yàn)镈磁鐵產(chǎn)生的磁場體現(xiàn)出由N極向外發(fā)散，C中的電流方向是向下的，由左手定章可知C遇到的安培力方向?yàn)轫槙r針。應(yīng)選項(xiàng)AC正確。6．【命題立意】主要考察粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動。【思路點(diǎn)撥】當(dāng)帶電粒子垂直于磁場方向射入磁場時，洛侖茲力供給向心力，粒子將作勻速圓周運(yùn)動。v2，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑為：rmv1【答案】D【剖析】依照qvBm。已知acab，rqB2電子電量為e，電子質(zhì)量不計(jì)。由此可知，離子汲取的電子個數(shù)為q。3e7．【命題立意】主要考察帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)問題。【思路點(diǎn)撥】帶電粒子在磁場中的連續(xù)運(yùn)動，重點(diǎn)在于正確地畫出帶電粒子在不一樣磁場中的運(yùn)動軌跡，而要正確地畫出帶電粒子的運(yùn)動軌跡，則特別需要注意在不一樣磁場交界處帶電粒子的運(yùn)動方向。正確地做出粒子在交界磁場處的速度方向，成為確立帶電粒子運(yùn)動軌跡的重點(diǎn)。22/2，vv022qUmv【答案】AC【剖析】若電子束的初速度不為零，則qU=mv/2-mv0，軌道半徑R，mqB增大偏轉(zhuǎn)磁場的磁感覺強(qiáng)度，軌道半徑減小，電子束偏轉(zhuǎn)到P點(diǎn)外側(cè)；增大加快電壓，軌道半徑增大，電子束偏轉(zhuǎn)回到P點(diǎn)；將圓形磁場地區(qū)向屏幕湊近些，電子束偏轉(zhuǎn)回到P點(diǎn)。正確答案選AC。8．【命題立意】主要考察帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動問題。【思路點(diǎn)撥】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動類題目的解答步驟可歸納為：畫軌跡、找聯(lián)系、用規(guī)律。帶電粒子的受力遵照洛倫茲力公式，粒子的圓周運(yùn)動遵照牛頓第二定律。【答案】BD【剖析】RAcos30°+RA=d，RBcos60°+RB=d，，解得RA1cos603，A錯B對；因RmvRB，1cos3023qB故mRBR，故mA/qA3，C錯D對。qvmB/qB239．【命題立意】主要考察帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動。【思路點(diǎn)撥】解帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動問題，第一要認(rèn)識清楚是如何的復(fù)合場，是磁場、電場與重力場中的哪兩個仍是三個場共存；其次要正確地對帶電粒子進(jìn)行受力剖析；接著要對帶電粒子的運(yùn)動狀況作出正確的判斷。【答案】B【剖析】小球在磁場中的運(yùn)動能夠看作一個水平方向的圓周運(yùn)動和一個豎直方向的勻加快運(yùn)動。2m8h2h2h在磁場中運(yùn)動一周的時間為T，則TqB，在磁場中的運(yùn)動總時間tggg又因?yàn)橐阎?πm2h，所以小球在磁場中做圓周運(yùn)動的圈數(shù)nt，又因?yàn)閳A2.5qBgT周運(yùn)動的半徑mv。投影圖如右圖所示：RqB則xv02h，Sx2(2R)2v02h4m2gg2B2q10．【命題立意】主要考察粒子速度選擇器的原理。【思路點(diǎn)撥】速度選擇器其工作原理：帶電粒子垂直射入正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場的復(fù)合場空間，所受電場力和洛侖茲力方向相反，大小相等。【答案】C【剖析】粒子要想無偏轉(zhuǎn)的經(jīng)過地區(qū)Ⅱ，進(jìn)入采集室的小孔O3，需要知足qE=qvB，即粒子的速度v=E/B，C正確。11．【命題立意】主要考察通電導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動。【思路點(diǎn)撥】判斷通電導(dǎo)線在安培力作用下的運(yùn)動方向問題的基本方法：（1）畫出導(dǎo)線所在處的磁場方向；（2）確立電流方向；（3）依據(jù)左手定章確立受安培力的方向；（4）依據(jù)受力狀況判斷運(yùn)動狀況。(Mm)aV22【答案】磁感強(qiáng)度B=ILV2ILV21221【剖析】由題意知，當(dāng)通以電流I1時，安培力為F1=BI1L（1分）2（1分）三式解得：BI1LMmak=（1分）由牛頓第二定律有：F1-f1=（M+m）a又f1=kv1k2v1當(dāng)電流為I2時，安培力為F2=BI2L（1分）f2=kv2(Mm)aV222（1分）由題知：F2=f2解得：B=ILV2I2LV2（1分）12112．【命題立意】主要考察洛倫茲力【思路點(diǎn)撥】洛倫茲力與安培力的關(guān)系：洛倫茲力是安培力的微觀實(shí)質(zhì)，安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。所以洛倫茲力的方向與安培力的方向同樣也由左手定章判斷。【答案】（1）電場E的方向與x軸正方向成30°角斜向右上方103m/s（2）3T（3）3.1×10-2m22【剖析】（1）因?yàn)橹亓鲆暡挥?jì)，微粒在第一象限內(nèi)僅受電場力和洛倫茲力，且微粒做直線運(yùn)動，速度的變化會惹起洛侖茲力的變化，所以微粒必做勻速直線運(yùn)動。這樣，電場力和洛侖茲力大小相等，方向相反，電場E的方向與微粒運(yùn)動的方向垂直，即與x軸正方向成30°角斜向右上方。由力的均衡條件有Eq=Bqv（1分）E1.0103得v=m/s=103m/s（1分）B1.0（2）微粒從B點(diǎn)進(jìn)入第二象限的磁場B'中，畫出微粒的運(yùn)動軌跡如右圖。粒子在第二象限內(nèi)做圓周運(yùn)動的半徑為R，由幾何關(guān)系可知20R=cos300cm=cm。（1分）3微粒做圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力供給，即v2（1分）qvB′=mRmv2mvB′=（1分）代入數(shù)據(jù)解得B′=3T（1分）qvRqR2（3）由圖可知，B、D點(diǎn)應(yīng)分別是微粒進(jìn)入磁場和走開磁場的點(diǎn)，磁場B′的最小地區(qū)應(yīng)當(dāng)散布在以BD為直徑的圓內(nèi)。由幾何關(guān)系易得BD=20cm，磁場圓的最小半徑r=10cm。（1分）所以，所求磁場的最小面積為2-22（1分）S=πr×10m=0.01π=3.113．【命題立意】主要考察帶電粒子在有界電磁場中的運(yùn)動問題【思路點(diǎn)撥】帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動是歷年高考考察的熱門之一。剖析問題的重點(diǎn)在于剖析粒子在電場、磁場中運(yùn)動狀態(tài)，各樣運(yùn)動之間的速度關(guān)系如何以及畫出粒子的運(yùn)動軌跡。注意粒子在界限電場、磁場中出進(jìn)磁場的速度大小與方向?yàn)樵擃}求解的打破口。本題考察考生綜合使用學(xué)科內(nèi)知識剖析解決物理問題的能力。【答案】（1）2gLtanv02（2）m（3）m2g2gLtanv022qBqB【剖析】（1）對帶電小球進(jìn)行受力剖析，帶電小球受重力mg和電場力F，F(xiàn)合=Fsinθ，mg=Fcosθ（1分）解得F合=mgtanθ（1分）依據(jù)動能定理F合L1mv21mv02，22解得v2gLtanv02（2分）（2）帶電小球進(jìn)入電磁場地區(qū)后做勻速圓周運(yùn)動，說明電場力和重力均衡，帶電小球只在洛倫茲力作用下運(yùn)動。經(jīng)過幾何知識能夠得出，帶電粒子在磁場中運(yùn)動了1圓周，運(yùn)動時間為4tT12mm（2分）44qB2qB（3）帶電小球在豎直方向運(yùn)動的高度差等于一個半徑，h=R=mv（2分）qB重力做的功為Wmghmgm2gLtanv02m2g2gLtanv02qB（2分）qB14．【命題立意】本題考察帶電粒子在電磁場中運(yùn)動。【思路點(diǎn)撥】本題構(gòu)想奇妙，很好地考察了帶電粒子在電磁場中運(yùn)動的物理模型，對考生的審題能力、建模能力、剖析綜合能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力等都達(dá)到了理想的考察目的。【答案】（1）13gt0；（2）以下列圖所示；（3）9332)2()gt02【剖析】（1）0~t0內(nèi)，小球只受重力作用，做平拋運(yùn)動。當(dāng)同時加上電場和磁場時，電場力：F1=qE0=mg，方向向上（1分）因?yàn)橹亓碗妶隽η∏删猓栽陔妶龊痛艌鐾瑫r存在時小球只受洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動，依據(jù)牛頓第二定律有：qvB0mv2（1分）r2r運(yùn)動周期Tv，聯(lián)立解得T＝2t0（1分）電場、磁場同時存在的時間正好是小球做圓周運(yùn)動周期的5倍，即在這10t0內(nèi)，小球恰巧做了5個完好的勻速圓周運(yùn)動。所以小球在t1=12t0時刻的速度相當(dāng)于小球做平拋運(yùn)動t＝2t0時的末速度。vy1=g·2t0=2gt0（1分）所以12t0末v1vx2vy1213gt0（1分）（2）24t0內(nèi)運(yùn)動軌跡的表示圖如右圖所示。（2分）（3）剖析可知，小球在30t0時與24t0時的地點(diǎn)同樣，在24t0內(nèi)小球做了t2=3t0的平拋運(yùn)動，和半個圓周運(yùn)動。23t0末小球平拋運(yùn)動的豎直分位移大小為：y21g3t29gt02（1分）豎直分速度（1分）202vy2=3gt0所以小球與豎直方向的夾角為θ＝45°，速度大小為v232gt0（1分）mv2502今后小球做勻速圓周運(yùn)動的半徑r20（1分）qB0m30t0末小球距x軸的最大距離：y3y2(1cos45)r＝(9332))gt02（1分）2215．【命題立意】帶電粒子在電磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)。【思路點(diǎn)撥】帶電粒子在電場中的運(yùn)動有三種種類：第一種，當(dāng)帶電粒子沿磁場方向射入磁場時，不受洛侖茲力作用，粒子只作勻速直線運(yùn)動；第二種，當(dāng)帶電粒子與磁場方向有必定夾角（夾角）不等于90°）入射時，帶電粒子將作螺旋線運(yùn)動；第三種，當(dāng)帶電粒子垂直于磁場方向射入磁場時，洛侖茲力供給向心力，粒子將作勻速圓周運(yùn)動。3L3mv0243mv0【答案】（1）6（2）3qLqL【剖析】（1）帶電粒子在電場中遇到電場力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，做類平拋運(yùn)動。豎直方向：走開電場時的速度vy=v0tan30°（1分）粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)的位移ydvyt（1分）2水平方向：粒子勻速運(yùn)動的時間tL（1分）聯(lián)立以上幾式解得，d3L（1分）v06（2）在電場中粒子遇到電場力，由牛頓第二定律得，qE=ma（1分）依據(jù)運(yùn)動學(xué)公式有，vy=at（1分）又因?yàn)榱Ｗ舆\(yùn)動時間L，所以E3mv2t=0（1分）v03qL帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動，洛倫茲力供給向心力，即：qvBmv2（1分）r粒子走開電場時的速度vv02vy2（1分）粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如右圖所示（1分）由幾何關(guān)系得，drcos30（1分）解得，43mv0（1分）2BqL16．【命題立意】本題考察帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動問題。【思路點(diǎn)撥】第一要認(rèn)識清楚是如何的復(fù)合場，是磁場、電場與重力場中的哪兩個仍是三個場共存；其次要正確地對帶電粒子進(jìn)行受力剖析；接著要對帶電粒子的運(yùn)動狀況作出正確的判斷；若帶電粒子受力均衡，它將靜止或作勻速直線運(yùn)動；若帶電粒子受合外力恒定，它將作勻變速運(yùn)動；在對粒子的運(yùn)動形式作出正確判斷以后，可聯(lián)合其受力特色，或運(yùn)用運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)公式、或用動量知識、或用動能定理和能量守恒列出方程求解。【答案】（1）qmg2mRg；（3）sx2z22R227R。，小球帶正電；（2）PO的最小距離為：y2rEqB【剖析】（1）小球進(jìn)入第一象限正交的電場和磁場后，在垂直磁場的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，說明重力與電場力均衡，qE＝mg①（1分）得qmg②小球帶正電。（1分）E（2）小球在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)勻速圓周運(yùn)動的速度為v、軌道半徑為r。v2③