完整版)2017年高考物理带电粒子在磁场中运动的应用知识点以及经典例题有详细答案,推荐文档

1、只要路是对的就不要怕路远1、如图为离子探测装置示意图。区域I、区域II长均为厶二0.10m,高均为H二0.06m。区域I 可加方向竖直向下、电场强度为E的匀强电场：区域II可加方向垂直纸而向里、磁感应强度 为B的匀强磁场，区域II的右端紧贴着可探测带电粒子位置的竖直屏。质子束沿两板正中间以速度v=1.0X10Ws水平射入，质子荷质比近似为w=1.0X103C/kgo (忽略边界效应，不 计重力)(1) 当区域加I电场、区域II不加磁场时，求能在屏上探测到质子朿的外加电场的最大值(2) 当区域I不加电场、区域II加磁场时，求能在屏上探测到质子束的外加磁场的最大值BmaH:当区域功【1电场E小于中

2、的质子束进入区域II和离开区域II的位苣等高，求区域 II中的磁场B与区域I中的电场E之间的关系式。1只耍路是对的就不要怕路远3第23题图2、某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭发射装置，如图所示。竖直固左在绝 缘底座上的两根长直光滑导轨，间距为乙导轨间加有垂直导轨平面向单的匀强磁场绝 缘火箭支撑在导轨间，总质量为加，其中燃料质量为厂，燃料室中的金 属棒EF电阻为R,并通过电刷与电阻可忽略的导轨良好接触。引燃火箭下方的推进剂，迅速推动刚性金属棒3（电阻可忽略且和 导轨接触良好）向上运动，当回路CEFDC而积减少量达到最大值AS,用 时人此过程激励出强电流，产生电磁推力加速火箭。在/时间内，

3、 电阻R产生的焦耳热使燃料燃烧形成髙温髙压气体.当燃烧室下方的可控 喷气孔打开后。喷出燃气进一步加速火箭。（1）求回路在时间内感应电动势的平均值及通过金属棒EF的电荷疑， 并判断金属棒EF中的感应电流方向：经A /时间火箭恰好脱离导轨.求火箭脱离时的速度沧（不计空 气阻力）火箭脱离导轨时，喷气孔打开，在极短的时间内喷射出质屋为川的燃气，喷岀的燃气相对喷气前火箭的速度为，求喷气后火箭增加的速度厶山（提示：可选喷气前的火箭为参考系）只要路是对的就不要怕路远4、如图所示，在X0平面内存在I、II、III、IV四个场区，y轴右侧存在匀强磁场I, y轴左侧与虚线MN之间存在方向相反的两个匀强电场，II区

4、电场方向竖直向下，III区电场方向竖直向上，P点是MN与兀轴的交点。有一质虽为加，带电荷量+q的带电粒子由原点O,以速度內沿x轴正方向水平射入磁场b已知匀强磁场I的磁感应强度垂 直纸而向里，大小为B,匀强电场II和匀强电场III的电场强度大小昨为丘=仇|如图所示，IV区的磁场垂直纸而向外，大小为图I8/7V j,OP之间的距离珈二I qBo |已知粒13子最后能回到O点。（1）带电粒子从O点飞出后，第一次回到犬轴时的位置和时间;（2）根据题给条件画岀粒子运动的轨迹：（3）带电粒子从O点飞出后到再次回到O点的时间。5、如图所示，光滑导轨固左在水平而上，间距L,其左端接一电阻为R、额宦电压为U的

5、灯泡，其阻值可视作恒迄 在虚线MN的右侧存在竖直向下的、大小为B的匀强磁场。现在 MN左侧的适当位置垂直导轨放置一根电阻r的导体棒。棒在恒左的外力F的作用下，向 右做加速运动，在进入磁场时，恰使灯泡正常发光，随后灯泡逐渐变暗，最终稳上在MXXFXXN第22题国一个不到正常发光的亮度。贝IJ:（1）导体棒进入磁场的速度多大？（2）灯泡亮度稳泄时的导体棒速度是多少?6、如图，空间存在竖直向上的匀强电场，在0点用长L二5m的轻质细线拴一质量mO. 0IKg带电量q二2X10 *C的带正电的小球A （可看做质点），在竖直的平而内以vFlOm/s的速度做顺时针的匀速圆周运动，小球在最低点时恰好和地而不接

6、触。现有另一质量mFO. 02Kg的不带电的小球B,向右以v2=5m/s的速度做匀速直线运动，它们恰好在最低点相碰，碰撞的一瞬间场强大小变成6X103N/C.方向不变，A球的电量不变，并且碰撞以后A. B两球结合成一个整体。已知 g=10m/s2o 求:（1）原场强的大小。（2）碰撞后一瞬间，整体对绳子拉力多大。（3）整体到最高点时对绳子拉力的大小。7、如图1所示，平行长直光滑金属导轨水平放宜，间距L=0. 4m,导轨右端接有阻值1Q的电阻，导体棒垂直导轨放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计。 导轨间有一方向竖直向下的匀强磁场，磁场区域的边界满足曲线方程y=0. 4sin （削）

7、（OxO. 4m, y的单位：m）,磁感应强度B的大小随时间/变化的 规律如图2所示。零时刻开攵生棒从导轨左端开始向右匀速运动，Is后刚好进入磁 场，若使棒在外力F作用下始终以速度v=2m,/s做匀速宜线运动，求：（1）棒进入磁场前，回路中的电流的方向：（2）棒在运动过程中外力F的最大功率：（3）棒通过磁场区域的过程中电阻R上产生的焦耳热。8、某装置用磁场控制带电粒子的运动，工作原理图如图所示。装宜的长 门2&1上下两 个相同的矩形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小相同、方向与纸而垂直且相反， 两磁场的间距为d,装巻右端有一收集板，N、P为板上的两点，N、P分別位于下方磁 场的上、下边界上。一

8、质量为也、电荷量为y的粒子静I匕在A处，经加速电场加速后， 以速度內沿图中的虚线从装置左端的中点O射入，方向与轴线成60角。可以通过改 变上下矩形区域内的磁场强弱（两磁场始终大小相同、方向相反），控制粒子到达收集 板上的位置。不计粒子的重力。(1) 试求出加速电压的大小:（2）若粒子只经过上方的磁场区域一次，恰好到达收集板上的P点，求磁场区域的宽 度力；（3）欲使粒子经过上下两磁场并到达收集板上的N点，磁感应强度有多个可能的值， 试求出其中的最小值Bo只要路是对的就不要怕路远22.( 1)质子在电场屮做类平抛运动巧二皿二止厶m vg亠=：卫吗v mtr质子到达区域I杆下端时有#kmot=/2U

9、LQ得小野20fWm(2质子存磁场屮运动有R二器根据儿何关系冇卅- (RM2 )W?得B=nuJfq（LM 讥）=5.5x10 T(3)质子运动轨迹如图所示:设质子进入磁场时的速率为t/.r;, - al _ （Eq/m ）（Lh: _ EqL a,not-t/一引.d由几何关系甸_L/2 IJZ BqL命/（他）-2阳*得B化V只要路是对的就不要怕路远23.（1）根据电磁感应足律有Ar /?A5-/Ar=21电流方向向右 d平均感应电淤平均安堵力了二 MlB?L 3ni R（3）以火箭为参考系设竖瓦向上为正.中动超守恒定律一m*十（m-n/二0彳寻 tmm2、3、（1）开关分别宜于a. b时

10、电动势相同，令a = b =则=h （Ri + r）（1分）= ；2（/?2+r）（1分）得=12V r = 2Q （各 1 分）（2）=BLvx =E= （1 分）（1分）开关it于 a 处匀速时sin 37v = /2 （/? + r） = / = 4i i ivi开关置于方处至速度又一次达v过程 加g sin 37S =一w+ 0 （1分）1 2 1（1分）4、（1）带电粒子在磁场I中运动的半径为R = /Z7V1莎带电粒子在I磁场中运动了半个圆，回到y轴的坐标）=2用=2如 （1分） qBo带电粒子在II场区作类平抛运动, 根据牛顿第二立律得带电粒子运动的加速度 =也=叭心,m 4m竖

11、直方向y= at2 .水平位移x=vt, （1分） k0（1分）（1分）联立得2竺9qBot =4叫+ 2加qBo qBo4/7? V 2第一次回到X轴的位置0）（1分）qBo（2）根据运动的对称性画岀粒子在场区III的运动轨迹如图所示。带电粒子在场区IV运 动的半径是场区I运动半径的2倍，画出粒子的运动轨迹，同样根据运动的对称性画出粒子 回到0点的运动轨迹如图所示。（2分）（3）带电粒子在I磁场中运动的时间正好为1个周期，故“=弓（1分）_ 16？带电粒子在II、III两个电场中运动的时间f2 =4Z = （1分）qBo2 m带电粒子在IV场中运动的时间为半个周期&卞 1分）（4 +16）加

12、因此带电粒子从0点飞出后到再次回到0点的时间如=h+t2+t3= -一一 （ 1分）5、【答案】（共8分）(1)U (R +/)BIR（4分）(2)（4分）B2l2【解析】试题分析：（1）令金属棒进入磁场时的速度为V,由于灯泡正常发光，有：E= Blv（1分）U= e（1R + r分）分）分）解得:U (R +r)BIR(2（2）令金属棒最终稳左速度为2 ,由于稳定时棒子将匀速，有:(2解得:(2分） 考点：电磁感应电路【命题意图】考察电磁感应电路与平衡相结合的问题舟6、【答案】（共12分）(1) b = 2xlO3?/C（2分(2) T = ON (4分)(3)Tf= 1.8/V (6 分)

13、【解析】试题分析: 因球A在竖直的平而内能做顺时针的匀速圆周运动，II齊=皿（1分）E = F = 2xMN/C oq一（1 分当场强变化后,f F合=qE - (jha + me )g = 0.6N只要路是对的就不要怕路远23（1分）碰撞以后 ?小4 一 MB VB = （M + MB 有 W = 5加 / S （1分）2而需要的向心力 尸向=（出+b）；=03N ,K（1 分）因为：F向F合，A、B组成的整体不能做圆周运动，而是先做类平抛运动。此时绳子应处在松弛状态，绳子拉力TfO.（1 分）（3）假定t时间绳子拉紧，有x = vt、一 qE-(mA + niB )g 2 iha + tr

14、iB x2+(Ry)2 = R2带入数据可得:t=ls（2分）所以，可知x = y = R = 5m 此时，整体止好处仙阴心竽高的f在此位置，vy=lQm/s ,此后，整体化縄/的牵引卜做圆周运动（1分）有:（1分）伽 + m )v2 一 (？ + m )v 2 =2 a B2 A Byn + m)A BTi + (iha + mu )g -qE= (hia + mu)只要路是对的就不要怕路远O3F)#只要路是对的就不要怕路远带入数据可得：TL8N根据牛顿第三沱律，整体对绳子拉力大小是T2=T2=i.SN27（1分） 考点：电场、动虽、能量综合问题【命题意图】考察电场中的圆周运动，与动虽、能量

15、相结合的问题。（2分）7、（1）进入磁场前，闭合回路中感应电流的方向：逆时针（2）棒进入磁场后，当棒在磁场中运动02m时，棒切割磁感线的有效长度最长，为乙此时回路中有最大电动势：E = BLV=OAV（1分）最大电流:最大安培力:最大外力:最大功率:= 0.4AF，=B/L = 0.08N心= /=008NP=F$=06W（1分）（1分）（3）棒通过磁场区域过程中电动势的有效值E.V（1分）V2 V2棒通过磁场区域过程中的时间Z=-= 02s（ 1分）v棒通过磁场区域过程中电阻R上产生的焦耳热心討.6WJ分）8、（1）由动能定理可知：qU=X_mv222分）（1分）（2）设带电粒子在磁场中运动

16、的轨道半径为G依题意作出带电粒子的运动轨迹如下图所zjl O由图中几何关系有：L = 3厂sin63+3x=一 tan 60（2分）h = r(l-cos60)（1分）解得：h=d/2（1分）（3）当B为最小值时，粒子运动的轨道半径r则为最大值，即粒子只经过上方和下方的磁场 区域各一次，恰好到达收集板上的N点。设带电粒子此时运动的轨逍半径为X ,带 电粒子的运动轨迹如下图所示。（2分）由图中几何关系有:L = 4/sin 60 + 3 xtan 60根据牛顿第二霍律和洛伦兹力大小公式有:B = in o（2分）联立以上各式解得:B=3dq（1分）知g 山稔盼大徑TW 来南傥曾说总，“燼含尊习6

17、人4U坏哮尬6人”。441-佔较也人仪中，尊 习抑鬼桓6沁理仆含強文灵缺就我見加习Q吨要枚“人用仏，工密何好，必务工 J礪习才彼畑JJ盹（J乙，爲&各丈从乂人X2號右期6勺学习，歹犹茲祈他袒关知汉，Mi.上企丈发层 步代，才鳩许也劄扌彳总用专妬6勺熔衣，4文他乜电巾农工仆密老乂人久编辑，文桔冲可脳含玄隔淡，MHil 陆您卅止，不卅感职！At the end, Xiao Bian gives you a passage. Minand once saidpeople who learn to learn are very happy people. In every wonderful life, learning is an eternal theme. As a professional clerical and teaching position, I understand the importance of continuous learning, vvlife is diligent, nothing can be gained9, only continuous learning can achieve better self. Only by constantly learning and mastering the latest relevant kn