2019年高考物理大二轮复习专题三电场和磁场专题跟踪训练9磁场及带电粒子在磁场中的运动

1、谢谢你的观赏专题跟踪训练（九）磁场及带电粒子在磁场中的运动一、选择题1. （2018 全国卷H ）（多选）如图，纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导体 Li、L2, Li 中的电流方向向左，L2中的电流方向向上；Li的正上方有a、b两点，它们相对于L2对称.整 个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为Be,方向垂直于纸面向外.已知 a、一 一 11b两点的磁感应强度大小分别为 §B和/Be,方向也垂直于纸面向外.则 （）baLiA.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为172B）B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为1 B) 12C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强

2、度大小为1 B) 12D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为7 B0 12解析由对称性可知，流经 L的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等，设为B,流经L2的电流在a、b两点产生的磁感应强度大小相等但方向相反，设其大小为R,由磁场叠加原理有 RB 巳=!巳，Bo-B1+B2=1Bd,联立解得B = ：7R,巳=友已，所以A、C 321212正确.答案AC2. （2018 河南六市一联）如图所示，PQB MN水平平行放置的金属导轨，相距L=1m P、M间接有一个电动势为 E= 6 V.内阻不计的电源和一只滑动变阻器，导体棒 ab跨放 在导轨上并与导轨接触良好，棒的质量为m= 0.2

3、kg ,棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量 M= 0.4 kg.棒与导轨的动摩擦因数为科=0.5（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10 m/s2）,匀强磁场的磁感应强度B- 2 T,方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是（）a. 2 aC. 3 aB. 2.5 Qd. 4 a解析对棒ab受力分析可知,其受绳的拉力T= Mg安培力BEL ,十、F安=BIL= "和水平方RR=4 Q;若摩擦力向BEL向的摩擦力.若摩擦力向左，且满足BE-+ wmg= Mg代入数据解得R,一BEL ，右，且满足 it mg= Mg代入数据解得

4、F2= 2.4 Q ,所以R的取值氾围为2.4 Q < R<4 rvQ ,则选A.答案A3. （2018 广东佛山质检）（多选）如图所示，在空间内有垂直纸面向里的匀强磁场，质 子和某种粒子从磁场下边界MN上白O点以相同的速度 vo（vo在纸面内，vo与MN夹角0为锐角）射入磁场中，发现质子从边界上的 F点离开磁场，另一粒子从E点离开磁场.已知百 = 2d, OF = d,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力.下列说法正确的是XXX XXX XXX 乂 乂 X MEXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX*乂. xF O NA.从E点飞出的可能是 a粒子B.从E点飞出的可能是瓶核

5、C.两种粒子在磁场中的运动时间相等D.两种粒子在磁场中的运动轨迹所对应的圆心角相等谢谢您的观赏XXXXX XX XX XX XXXX XLR父产一XFXXXXXX XXXX XX XX XX XX XX X X X吊X-解析设质子在磁场中做圆周运动的轨道半径为ri,另一种粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为2,两种粒子的运动轨迹如图所示，则由几何关系可知,d=2risin 0 , 3d =mvo 一 2r2sin 0 ,两式联立可解得2=3ri,由洛伦兹力提供向心力可得ri = -另一种粒子的半qi B径3器可得I 3m,故从E点飞出的可能是瓶核,选项A错误,B正确；由几何知识可知，两粒子在磁场

6、中运动时，转过的圆心角均为 a = 2（兀- 0 ）,故选项D正确；根据T2 7tm. .0.运可知两种粒子的周期不同,由t=22TT可知,两粒子在磁场中的运动时间不相等,选 项C错误.答案BD4. （2018 安徽示范高中质检）（多选）电磁动力发射装置原理如图所示，把待发射导体放置在强磁场中的M N两平行导轨中并与导轨良好接触，导轨长度为x（不变），再给导体通以大电流，使导体在安培力作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去. 已知磁场方向垂直两导轨所在平面向上，下列说法正确的是（）A.要把导体向右发射出去，应将 N接电源正极，M接电源负极B.在导体质量、电流大小和磁感应强度大小一定时，要增

7、大发射速度，应减小导轨间距和导体直径C.在其他条件不变时，可改变磁感应强度B的方向，使之与导轨所在平面平行来增大发射速度D.在其他条件不变时，可增大电流来增大发射速度解析由左手定则可知，要把导体向右发射出去，导体中的电流方向应垂直纸面向里， 则应将N接电源正极，M接电源负极，A正确；导体发射的过程中，安培力对导体做正功， 则由动能定理BILx = 2m2可知，丫=-，在导体的质量、电流大小和磁感应强度大小 一定时，要增大发射速度，应增大导轨间距和导体直径，B错误；在其他条件不变时，若磁感应强度的方向与导轨所在平面平行，导体所受的安培力在垂直导轨所在平面方向上，则导体不能发射出去，C错误；由v=

8、y2Bmx可知，在其他条件不变时，可增大电流来增大发 射速度，D正确.答案AD带电粒子流5. （2018 衡水中学高三调研）如图所示，纸面内有宽为 L,水平向右飞行的带电粒子流，粒子质量均为 m电荷量均为一q、速率均为V0,不考虑粒子的重力及相互间的作用，要使粒子都会聚到一点，可以在粒子流的右侧虚线框内设计一匀强磁场区域，则磁场区域的形状及对应的磁感应强度可以是哪一种（其中巳=邛，A、C、D选项中曲线均为半径是 L的Tq圆弧，B选项中曲线为半径是L的圆）（）mv解析若带电粒子水平向右射入选项A所示的匀强磁场中，根据洛伦兹力提供向心力，qvoBo=,解得粒子运动的轨迹半径R= L,恰好等于磁场圆

9、形边界的半径，所以可以R使粒子都会聚到一点（梭形磁场区域的最下方点），选项A正确；对于选项B中的图象，粒子运动的轨迹半径是磁场圆半径的2倍，所以带电粒子流无法从磁场区域的同一点离开，选项B错误；同理可知，选项 D的图象也不符合题意，选项 D错误；又选项C的图象分析，可知粒子都从磁场区域的下边界离开，但不能会聚到同一点，选项C错误.答案A6. （2018 石家庄质检一）（多选）如图所示，等腰直角三角形abc区域内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B,直角边bc的长度为L.三个相同的带正电粒子从b点沿bC方向分别以速率V1、V2、V3射入磁场，在磁场中运动的时间分别为tl、t2、t3

10、,且ti ： t2 ： t3=3 ： 3 ： 2.不计粒子的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是（）A.粒子的速率关系一定是vi=v2<v3B.粒子的速率关系可能是v2<vi<v3C.粒子的比荷为q 工mT Bt2D.粒子的比荷为q=端 m 2BL2解析带电粒子在匀强磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力知，qvB= m,解1_ mv ，.一一 一、一一一，.得RU mv,设带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹所对的圆心角为qBm,即运动时间t与运动轨迹所对的圆心角0成正比，可知带电粒子在磁场中运动轨迹所qB对的圆心角01： 0 2 ： 0 3= t 1 ： t 2 ： t 3

11、= 3 ： 3 ： 2,分析可知v3较大，vi和v2的大小关系可能为vi>v2、vi = V2或vi<v2,则选项A错误，B正确；根据题述ti：t2：t3=3：3：2,可知速率为vi和V2的粒子从ab边射出，轨迹所对的圆心角相同，速率为V3的粒子从ac边射出，从ab边射出的粒子的运动轨迹所对的圆心角为,其时间t2=ti = £粒子比荷为9 =消7,22qBm 2Bt2 兀 .一.一选项C错误；速率为v3的粒子的运动轨迹所对的圆心角为工，由几何关系可得 RCos300 = L,32（3mvq J3V3解得R= ¥l,代入R= -h,解得粒子比荷q =朱甲，选项D正

12、确.3qBm 2BL答案BD7. （2018 昆明市高三摸底）（多选）如图所示，在一磁感应强度大小为 R、方向水平向 右的匀强磁场中，有一通电直导线 abc从中点折成夹角为 120°的两段（abc平面位于纸面 内），为使两段通电导线 ab、bc所受安培力大小相等， 在纸面内abc所在区域再加上另一磁 感应强度也为Bo的匀强磁场，此时，合磁场的磁感应强度大小变为B,则（ ）A. B= 3B)C. B= Bo解析假设选项A正确，即B= V3B0,考虑到另一匀强磁场的大小也为B）,应用平行四边形定则可得，合磁场 B的方向与水平方向成30。角，这样将合磁场分别沿着通电导线一一一 33. 一和

13、垂直通电导线分解，则Fab= Bcos30 IL=2®IL, Fbc=Bcos30 - IL=2BoIL,符合题设要求，因此，选项 A正确；同理可分析，选项 C正确，B D均错误.答案AC8. （2018 沈阳市高三质检一 ）（多选）如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场区域宽度为d,纵向范围足够大.现有一群电子从坐标原点 O以相同的速率v沿纸面不同方向进入磁场, 并从右侧射出.若电子在磁场中运动的轨迹半径为d,忽略电子间的相互作用，则下列判断正确的是（ ）A.右边界有电子射出的范围为一d<y<dB.右边界有电子射出的范围为0<yw dC. .% d电子在磁场内运动的最短

14、时间为D.电子在磁场内运动的最短时间为记解析沿y轴正方向射入磁场的电子从右边界上y = d处射出，沿x轴正方向射入磁场的电子运动轨迹刚好与右边界在y=- d处相切，所以右边界有电子射出的范围为一3Vd<y<d,选项A正确，B错误；电子射入点和射出点的连线越短，电子在匀强磁场中运动轨迹所对的圆心角越小， 运动时间越短，当电子射出点在 x轴上时运动轨迹所对的最小圆心角为0=-,电子在磁场中运动的最短时间t=* 工选项C正确,D错误.答案AC9. （多选）如图所示，在正方形abcd内充满方向垂直纸面向里、磁感应弓虽度为B的匀强间ti从d点射出磁场，乙粒子沿与磁场.a处有比荷相等的甲、乙两

15、种粒子，甲粒子以速度 vi沿ab方向垂直射入磁场，经时ab成30°角的方向以速度 V2垂直射入磁场经时间 t2垂直cd射出磁场，不计粒子重力和粒子间的相互作用力，则下列说法中正确的是A. vi ： V2 = 1 ： 2C. ti ： t2 = 2 : 1B. vi ： V2= 口 : 4D. 11 ： 12= 3 ： 1解析甲、乙两粒子的运动轨迹如图所示，粒子在磁场中的运行周期为T=法£因Bq为甲、乙两种粒子的比荷相等，故T甲=丁乙.设正方形的边长为 L,则由图知甲粒子运行半径为心，运行时间为g"乙粒子运行半径为r2=cos3o-,运行时间为匕4,而rmv的所以

16、V1 ： V2= r12=43 : 4,选项A错误、B正确；t1 ： t2=3： 1,选项 C错误、D正确.答案BD二、非选择题离子源I口U*II XII X"TXM1：XX X X X X X X X X XX X X X10. (2018 全国卷出)如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直.已知甲种离子射入磁场的速度大小为V1,并在磁场边界的 N点射出；乙种离子在 MN的中点射出；MN£为I.不计重力影响和离子间的相互作用.求(1)磁场的磁感应强度大小；(2

17、)甲、乙两种离子的比荷之比.解析(1)设甲种离子所带电荷量为 印、质量为m,在磁场中做匀速圆周运动的半径 为R,磁场的磁感应强度大小为B,由动能定理有12 GqiU= 2mvi 2Vi由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有q1V1B= m15R由几何关系知2R = l,4 4U_由式得B=Iv i(2)设乙种离子所带电荷量为q2、质量为m2,射入磁场的速度为V2,在磁场中做匀速圆周运动的半径为R.同理有12q?U= 2m2V2 2V2 cq2V2B= m2R Co由题给条件有2R = ；由式得，甲、乙两种离子的比荷之比为：仁1：4m m24U答案诏(2)1 ：411. (2018 江苏卷)如图所示，真

18、空中四个相同的矩形匀强磁场区域，高为4d,宽为d, 中间两个磁场区域间隔为 2d,中轴线与磁场区域两侧相交于 O O'点，各区域磁感应强度大小相等.某粒子质量为 m电荷量为+ q,从O沿轴线射入磁场.当入射速度为 V0时，粒d子从 O上万2处射出磁场.取 sin53 = 0.8 , cos53 = 0.6.J1|IX X X X 1x X X X!x X X X1IX X X X1X X X X1O fl X xxx ""A 1X X X4d|X X X Xlx X X X1(X X X X 1IX XXX 1;x x x xIf 1, 1«,*, 一d hH2d> , , , , X X X XX X X XX X X XX X