【备战】全国高考物理试题汇编（第四期）K2磁场对运动电荷的作用（含解析）.doc

k2 磁场对运动电荷的作用【题文】（物理卷2015届内蒙古赤峰二中（赤峰市）高三9月质量检测试题（2014.09）8. 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球o点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、o、d三点在同一水平线上已知小球所受电场力与重力大小相等现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是（）a当小球运动到d点时，不受洛伦兹力b小球能越过d点并继续沿环向上运动c小球从b点运动到c点的过程中，经过弧bc中点时速度最大d小球从d点运动到b点的过程中，重力势能减小，电势能减小【知识点】带电粒子在混合场中的运动；重力势能；电势能；洛仑兹力k2 k3【答案解析】ac 解析： a、当小球运动到d点时，速度为零，故不受洛伦兹力，故a正确；b、电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方45，由于合力是恒力，故类似于新的重力，所以ad弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点”关于圆心对称的位置（即bc弧的中点）就是“最低点”，速度最大；由于a、d两点关于新的最高点对称，若从a点静止释放，最高运动到d点；故b错误；c、由于等效重力指向左下方45，故弧bc中点是等效最低点，故小球从b点运动到c点的过程中，经过弧bc中点时速度最大，故c正确；d、由于d、b等高，故小球从d点运动到b点的过程中，重力势能不变，故d错误；故选：ac【思路点拨】电场力与重力大小相等，则二者的合力指向左下方45，由于合力是恒力，故类等效成新的重力，所以ad弧的中点相当于平时竖直平面圆环的“最高点”关于圆心对称的位置（即bc弧的中点）就是“最低点”，速度最大再根据竖直平面内的圆周运动的相关知识解题即可该题要求同学们能够根据受力分析找出做圆周运动在等效重力场中新的最高点和最低点，再根据竖直平面内的圆周运动的知识解题，难度较大【题文】（物理卷2015届内蒙古赤峰二中（赤峰市）高三9月质量检测试题（2014.09）10. 正负电子对撞机的最后部分的简化示意图如图所示（俯视图），位于水平面内的粗实线所示的圆环形真空管道是正、负电子做圆运动的“容器”，经过加速器加速后，质量均为m的正、负电子被分别引入该管道时，具有相等的速率v，他们沿着管道向相反的方向运动在管道控制它们转变的是一系列圆形电磁铁，即图甲中的a1、a2、a3an共有n个，均匀分布在整个圆环上，每组电磁铁内的磁场都是磁感应强度相同的匀强磁场，并且方向竖直向下，磁场区域的直径为d（如图乙），改变电磁铁内电流的大小，就可改变磁场的磁感应强度从而改变电子偏转的角度经过精确的调整，首先实现电子在环形管道中沿图甲中虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域的同一直径的两端，如图乙所示若电子的重力可不计，则下列相关说法正确的是（）a负电子在管道内沿逆时针方向运动b碰撞点为过入射点所在直径的另一端c电子经过每个电磁铁，偏转的角度是= d电子在电磁铁内做圆周运动的半径为r= 【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动k2 k4【答案解析】bd 解析：a、电子在运动的过程中受力的方向指向圆心，根据左手定则可知，电子在管道内沿顺时针方向运动故a错误；b、由题意，首先实现电子在环形管道中沿图甲中虚线所示的轨迹运动，这时电子经过每个电磁场区域时射入点和射出点都是电磁场区域的同一直径的两端，所以碰撞点为过入射点所在直径的另一端故b正确；c、电子经过n个磁场的偏转后转过的角度是2，经过每个电磁铁，偏转的角度是=故c错误；d、由b的分析知电子经过每个电磁铁，偏转的角度是=所以：得：r故d正确故选：bd【思路点拨】（1）根据左手定则即可判断出电子运动的方向；（2）电子经过n个磁场的偏转后转过的角度是2，根据几何关系即可确定电子在电磁铁内做圆周运动的半径为r（3）碰撞点为过入射点所对直径的另一端本题题目描述很繁杂，看上去难度很大，但是越是这样的往往越简单，因为它描述的多已知量相应就多，过程相应就比较详尽，这有助于我们解题，所以遇见这样看似很难的题目不要慌张，仔细读完，梳理出题目的各个过程，各个量的关系，然后建立起物理模型，然后选择相应的物理规律，定律，定理，一般都能解决【题文】（物理卷2015届天津一中高三上学期零月月考（2014.09）22. 如图所示，坐标系xoy在竖直平面内，x轴沿水平方向x0的区域有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为b1；第三象限同时存在着垂直于坐标平面向外的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，磁感应强度大小为b2，电场强度大小为ex0的区域固定一与x轴成=30角的绝缘细杆一个带电小球a穿在细杆上匀速下滑过n点进入第三象限，在第三象限内做匀速圆周运动且垂直经过x轴上的q点已知q点到坐标原点o的距离为，重力加速度为g，b1= 、b2= 空气阻力忽略不计，求：（1）带电小球a的电性及其比荷；（2）带电小球a与绝缘细杆的动摩擦因数；（3）当带电小球a刚离开n点时，从y轴正半轴距原点o为h=的p点（图中未画出）以某一初速度平抛一个不带电的绝缘小球b，b球刚好运动到x轴与向上运动的a球相碰，则b球的初速度为多大？【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动 i4 k2 k4【答案解析】：（1）（2）；（3） 解析：（1）粒子在第3象限做匀速圆周运动，重力和电场力平衡，故电场力向上，故粒子带正电，根据平衡条件，有：mg=qe解得：（2）带电小球在第3象限做匀速圆周运动，有：qb2vm由几何关系，有：r+rsin=解得：v=带电小球在杆上匀速运动时，根据平衡条件，有：mgsin=（qb1v-mgcos）解得：=（3）带电小球在第三象限内做匀速圆周运动，有：t=带电小球第一次在第二象限竖直上下运动的总时间为：t0=绝缘小球b平抛运动到x轴上的时间为：t=两球相碰，有：t= +n(t0+)解得：n=1设绝缘小球b平抛的初速度为v0，则：lv0t解得：v0=【思路点拨】（1）粒子在第3象限做匀速圆周运动，重力和电场力平衡，洛伦兹力提供向心力，根据平衡条件求解电场强度；（2）带电小球在第3象限做匀速圆周运动，画出轨迹，结合几何关系得到半径，然后结合牛顿第二定律求解速度；带电小球a穿在细杆上匀速下滑，受重力、支持力和洛伦兹力，三力平衡，根据共点力平衡条件并结合合成法列式求解；（3）绝缘小球b做平抛运动，根据平抛运动的分运动公式求解运动到x轴的时间；小球a在第3象限做圆周运动，第2象限做竖直上抛运动，分阶段求解出其经过x轴的时间，然后根据等时性列式本题多物体、多过程、多规律，是典型的三多问题；关键是明确两个小球的运动规律，然后分阶段根据牛顿第二定律、平衡条件、运动学公式、平抛运动的分运动公式列式求解，较难【题文】（物理卷2015届浙江省“温州八校”高三返校联考（2014.08）19（12分）“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图1所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为o，外圆弧面ab的半径为l，电势为1，内圆弧面cd的半径为l/2，电势为2。足够长的收集板mn平行边界acdb，o到mn板的距离op为l。假设太空中漂浮着质量为m，电量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到ab圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响。（1）求粒子到达o点时速度的大小：（2）如图2所示，在边界acdb和收集板mn之间加一个半圆形匀强磁场，圆心为o，半径为l磁场方向垂直纸面向内，则发现从ab圆弧面收集到的粒子有2/3能打到mn板上（不考虑过边界acdb的粒子再次返回），求所加磁感应强度的大小；（3）随着所加磁场大小的变化，试定量分析收集板mn上的收集效率与磁感应强度b的关系。【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动；带电粒子在匀强电场中的运动 i3 k2 k3【答案解析】 （1）（2）（3）见解答 解析：（1）带电粒子在电场中加速时，电场力做功，得：quu=1-2所以：图1 n（2）从ab圆弧面收集到的粒子有2/3能打到mn板上，则刚好不能打到mn上的粒子从磁场中出来后速度的方向与mn平行，则入射的方向与ab之间的夹角是60，在磁场中运动的轨迹如图1，轨迹圆心角=600。根据几何关系，粒子圆周运动的半径：r=l由洛伦兹力提供向心力得：qvb联合解得：（3）磁感应强度增大，则粒子在磁场中运动的轨道半径减小，由几何关系知，收集效率变小设粒子在磁声中运动圆弧对应的圆心角为，如图2由几何关系可知，收集板mn上的收集效率当时，收集效率【思路点拨】（1）根据动能定理即可求出粒子到达o点的速度；（2）做出粒子运动的轨迹，结合轨迹求出粒子的半径，然后由洛伦兹力提供向心力即可求解；（3）抓住粒子在竖直方向上的总位移为零，确定正确的方案本题考查了带电粒子在电场中的加速和磁场中的偏转，综合性较强，对学生的能力要求较高，关键作出粒子的运动轨迹，选择合适的规律进行求解【题文】（物理卷2015届吉林省长春市高三上学期第一次模拟考试（2014.09）6. 如图所示，带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从o点射入宽度为d的有界匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30和60，且同时到达p点a、b两粒子的质量之比为（）a1：2b2：1c3：4d4：3【知识点】带电粒子在匀强磁场中的运动k2 k3【答案解析】 d 解析：根据题意画出a、b粒子的轨迹如图所示，则a、b粒子的圆心分别是和，设磁场宽度为d，由图可知，粒子a的半径，粒子b的半径为由可得：，即由qvb=可得：，又a粒子轨迹长度为，粒子b的轨迹长度为，所以 ，联立以上各式解得，所以c正确，abd错误故选：c【思路点拨】求解本题的关键是画出来粒子的轨迹图，并确定圆心、求出半径和圆心角，然后根据动能相等的条件以及相等的运动时间并结合圆周运动公式联立即可求解求解有关带电粒子在有界磁场中的运动问题的关键是画出轨迹图，并根据几何知识确定圆心求出半径和圆心角，再结合圆周运动的有关规律联立即可求解【题文】（物理卷2015届吉林省长春市高三上学期第一次模拟考试（2014.09）17.如图所示，在虚线所示的宽度范围内，存在竖直向下的电场强度为e的匀强电场，某种正离子以初速度垂直于左边界射入，离开右边界时的偏转角为 ，在同样宽度范围内，若只存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，使该粒子以原来的初速度穿过该区域，偏转角扔为，（不计离子的重力），求：（1）匀强磁场的磁感应强度大小（2）离子穿过磁场和电场时间之比【知识点】带点粒子在匀强磁场、电场中运动 i7 k2 k3【答案解析】(1) (2) 解析：(1) 设虚线宽度为d