专题八磁场复习类

1、学习必备欢迎下载专题八：磁场1（2010安徽省合肥市高三第一次教学质量检测）垂直纸面向里的水平匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。0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，bd沿水平方向。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（D ）电场加速后，进人速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场.下列表电小球，从坐标原点D处以V0度沿直线OP方向运动，为使小球能在以后的

2、运动中垂直OP连线方向通过*fl盲=A.小球能越过与0等高的d点并继续沿环向上运动B.当小球运动到c点时，洛仑兹力最大C.小球从a点到b点，重力势能减小，电势能增大D.小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小山彳-LE2（2010安徽皖南八校高三第一次联考）质谱仪的工作原理示意图如右图所示.带电粒子被加速A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外B.质谱仪是分析同位素的重要仪器C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BM連电场:+ =斗S片T店:fl-+:罠D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷越小述不正确的是（ D ）如图所示， 空间存在水平向左的匀强电场和B和E.平板3（2

3、010浙江省绍兴市高三教学质量调测）如图甲所示，x轴正方向水平向右，y轴正方向竖直向上。在xOy平面内有与y轴平行的匀强电场（电场区域足够大，图中未画出），现在垂直于xOy平面加一足够大的磁场（如图乙所示，设向外为磁场的正方向,Bo知值）。在t=0刻，一个质量为m电量为q带正D(4L,3L）点，取g=10m/s，求:(1)场强的大小和方向;(2)满足条件的t1表达式;学习必备欢迎下载进一步的研究发现，通过D点之后小球的运动具有周期性，试求出此运动的周期。学习必备欢迎下载于圆周运动的半径R，在tl时间内小球由0点匀速运动到C点，对应位移T 125T =-代入得Boq(1)0-tl内无磁场，小球在

4、重力和电场力作用下沿Vo方向做匀速直线运动,有qE-mg-O2分E=mg解得q，方向竖直向上(2)在tl以后的to时间里，小球在洛仑兹r*r*力作用下做匀速圆周运动,设其半径为R，2mvoqBoVo4-*1 i*解得qB01分根据题意，要使小球的运动方向改变270(然后沿直线运动)，只能做匀速运动到D点以后的某个位置，在磁场中运动3/4个周期五(当然可再持续nTo，然后沿直线垂直通过D点，如图CD距离应等S=J(4L)2+(3L)2+R(2分)丄5L +Rt1 =故(2分)ti代入得5L m=-十-VqBo1分(3)由图可知小球做匀速圆周的周期25Boq(2分)to =考虑简单情况：4TO(对

5、应3/4圈),小球做整个大回旋的周期8to4分 J2gs，小球受重力不能忽略）方案1（11分）：方案2（11分）：进入磁场后带电小球在洛仑兹力作用下做圆周运动，mvoqvoB =-S4（2010浙江省台州市高三第二次调考），环的直径略大于小球直径，如图所示.要在竖直向下方向分布匀强电场E（1分）水平方向做匀速运动:2S = ut （2分）竖直方向匀加速运动:2ayt2S=2Vol（2分）mg+qE=may（2分）t=2S解得Vo（2分）一三三严豐无二I J * 7/ *二1 -I I / /冲 Jill*2E=m（V02gS）2sq（2分）加竖直向上匀强电场,在与圆环中心相距S处加垂 直纸面向

6、外的匀强磁场（如图所示）竖直方向mg =qE（2分）E=ma解得q（2分）带电小球从运动开始到进入磁场：t1=Vo（1分）（2分）学习必备欢迎下载（2分）说明：本题是开放性的题目，只要学生答题方案合理均给分。场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，所有粒子都沿+X方向经(1)通过计算，求出符合要求的磁场范围的最小面积;(2)右其中速度为krvo和k2Vo的两个粒子冋时到达N点(1k1k20),求二者发射的时间差。(1(1)在 a a 区域，设任一速度为 v v 的粒子偏转 9090后从(X X, y y)离开磁场，由几何关系有x-R，yR+qB，得yx+qB，上式与R R无关，说明磁场右边

7、界是 条直线得:mv0B =qS（1分)2Timt4qBTlS2v0（2分）小球到达圆环总时间t=t1+t2=V0(1 +JI2）（1分）方案3:加水平向左分布匀强电场（2分）竖直方向自由落体运动:s*2（1分）水平方向做匀减速运动:-axt2S=u0t2（2分）解得E=m（V0五2gS）qE=max（2分）（2分）sq5如图，在直角坐标系xoy中，点M(0，1)处不断向+y方向发射出大量质量为m、带电量为-q的粒子，粒子的初速度大小广泛分布于零到V0之间。已知这些粒子此后所经磁2-mvomvoqBqB过b区域，都沿-y的方向通过点N(3，0)。MNiNi学习必备欢迎下载解得v =2妊Bq左边

8、界是速度为 V V0的粒子的轨迹：qvjB =mVL，R0 =R0mvoqB此后粒子均沿+X+X 方向穿过 b b 区域，进入 c c 区域，由对称性知,其磁场区域如图。磁场的面积(2(2)如图所示，速度为 k kiV Vo的粒子在 a a 区域磁场的时间为tiTim2qB两个阶段的直线运动的时间共为t2=在 c c 区域磁场的时间为t3=2qB彳mv。2口0qBqB所以这两个粒子的发射时间差只与t t2有关kiVo4 -2)mkiqB4m速度为 k k2V V0的粒子在直线运动阶段的时间为t2=(二 一2)旦k2qBk24(kj-kJ mkkqB6(2010天津市六校高三第三次联考)如图所示

9、宽度为d的区域上方存在垂直纸面、方向向内、磁感应强度大小为B的无限大匀强磁场，现有一质量为m，带电量为+q的粒子在纸面内以某一速度从此区域下边缘上的A点射入，其方向与下边缘线成30角，粒子能回到A点，(不计重力)试求:(1)速度V的大小。(2)粒子从A点出发，再次回到A点时所用的时间。(1)粒子运动如图所示，由图示的几何关系可知r =2d /tan3o = 273d粒子在磁场中的轨道半径为r，mv2则有qvB =r学习必备欢迎下载此时粒子可按图中轨道返到A点。学习必备欢迎下载的最长时间是多少?(3)改变磁感应强度的大小， 可以再延长粒子在磁场中的运动时间,求粒子在磁场中运动的极限时间。(不计粒

10、子与ED板碰撞的作用时间。设粒子与ED板碰撞前后，电量保持不变并以相同的速率反弹)24MU(1)依题意，粒子经电场加速射入磁场时的速度为1由qu =2mv2（2分）(1分)粒子在磁场中做匀速圆周运动其圆心在E点，如图所示，半径r,=a(1分)由洛仑兹力提供向心力:(2)进入磁场前粒子匀速直线运动的距离匀速直线运动的时间1dv(1)若粒子恰好垂直于EC边射出磁场，求磁场的磁感应强度B为多少?进入磁场后就粒子做匀速圆周运动的时间5JIt2 J27imT =-qB从磁场出来到A点的时间ts =1总时间T+s + sqB5Hm7(201吉林市普通中学高三下学期期中)如图所示，在一底边长为2a,日=3的

11、等腰三角形区域(D在底边中点)，有垂直纸面向外的匀强磁场。现有一质量为m,电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从D点垂直于EF进入磁场，不计重力和与空气阻力的影响。(2)改变磁感应强度的大小，粒子进入磁场偏转后能打到ED板，求粒子从进入磁场到第一次打到ED板学习必备欢迎下载（2分）(2)粒子速率恒定，从进入磁场到第一次打到ED板的圆周轨迹到EC边相切时，路程最长，运动时间最长。如图，设圆周半径为由图中几何关系:2qvB = m r1由式得:r2r2+ =a（2分）得:I I + + a aX X c c12 = a3最长时间(1分）（2分）由式得:t*（2分）(3)解法一

12、：设粒子运动圆周半径为mvr =,当r越小，最后一次打到ED板的点越靠近E端点,qB在磁场中圆周运动累积路程越大,时间越长。 当r为无穷小，经过n个半圆运动，最后一次打到E点。有:an =2r（1分）最长的极限时间tm由式得:tm解法二：当r为无穷小,（1分)（1花2-2v分)（1分）经过无穷多个半圆运动，最后一次打到E点。累积运动的路程S最长，等于学习必备欢迎下载半径为a/2的半圆弧长。学习必备欢迎下载（2分）区域内，分别存在场强大小均为E的匀强电场I和II，电场I的方向沿X轴正方向，电场II的方向沿丫轴的正方向。在第三象限内存在垂直于Oxy平面的匀强磁场III,Q点的坐标为(-x0,0)。

13、已知电子的电量为-e,质量为m(不计电子所受重力)。Ek=eE（x + y）而X + yA Jxy（当x=y时取=”2S = nSiSi = TI TiS= 2（2分）时间的极限值8(2010安徽省合肥市高三第一次教学质量检测)如图所示，在Oxy平面的第一象限和第二象限(1)在第一象限内适当位置由静止释放电子，电子经匀强电场I和II后恰能通过Q点。 求释放占的位置坐标x、y应满足的关系式;(2)若要电子经匀强电场I和II后过Q点时动能最小，电子应从第一象限内的哪点由静止释放？求该点的位置和过Q点时的最小动能。(3)在满足条件(2)的情况下，若想使电子经过Q后再次到达y轴时离D D 1 1补j

14、.H*H*O OU1U1坐标原点的距离为X0,求第三象发内的匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向。Q点，到达y轴时的速度为Vo，由动能定理得：eEx = mv：21分若能到达Q,则应满足：y二丄戌221分X0 =V0t1分eE a = m21分联立得:x0 xy -1分(2)由动能定理得：电子从P由静止释放，经匀强电场I和II后过Q点时动能:学习必备欢迎下载由得：Ek二2eEjxy = eEx0,当x = y=2时取=”X X所以电子从第一象限内的P（才，寸）点由静止释放过Q点时动能最小，最小动能是eE沢（3）若区域III中的匀强磁场方向垂直纸面向里，则电子左偏，不会再到达垂直纸面向外。运动轨迹

15、如图，则:Vxy轴，所以匀强磁场方向( (-f-fJ eE而vygyvx#V mvy在满足条件（2）的情况下tane=丄=1所以0 =45Vx设在区域III中做匀速圆周运动的半径为r,到达y轴上的A点运动的轨迹应为以QA为直径的半圆,OA=x0，由几何知识知:r-2 Xo设到达Q点的速度为V1，则eExo =mv122根据牛顿第二定律：evjB = mr解得Bmvier把v1ftr的值代入，第三象限内的匀强磁场的磁感应强度9（2010安徽皖南八校高三第一次联考）1分结合题中条件可推知2分(11)1分(12)1分(13)2分电子在幸亏中exo如图所示，在平面直角坐标系xOy内, 第I象限以ONH

16、学习必备欢迎下载为直径的半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.第n象限存在沿x轴正方向的匀强电场，一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从x轴负半轴x=L的M点，以初速度Vo垂直于x轴射人电场，经y轴上y =2 L处的P点进人磁场,最后以垂直于x轴的方向射出磁场.不计粒子重力.求:（1）电场强度的大小.学习必备欢迎下载带电粒皿电场中运动的时叭弋拉予ttattttatt场中运必的周期设粒子在场中运功的时间为H H由图结合几何知识可得丁-需咼二物理测试题带电粒子的运动专题一. 选择题（4X 10,每题至少有一个答案正确，错选或不选得0分,漏选得2分）1.带电粒子在只考虑已知

17、场力的情况下可能所处的状态是（AB ）A在磁场中处于平衡状态B.在电场中做匀速圆周运动C.在匀强磁场中做抛体运动D.在匀强电场中做匀速直线运动2如右图所示，悬线下挂着一个带正电的小球，它的质量为 电场中，电场强度为E,小球静止。（AD）A小球平衡时，悬线与竖直方向夹角的正切函数值为B.若剪纸断悬线，则小球做曲线运动（2）粒子在磁场中运动的轨道半径.（3）粒子从进人电场到离开磁场经历的总时间.由牛覽第宦律有/?亠玳4 4由上三式求 ft!（2 2设耗进人*场时速燈为 S 由动能定理得t tPP D D1 1 1313呼-厶4 1?4mA. 44mB,今有质量C.理4mqBL5qBL- v -4m

18、4m5如图所示，一带负电q如测得油滴在电场中达到最高点A.在A点的正上方C.在A点的右上方6.如图所示，的油滴，从A点以速度Vo与水平方向成0角射入水平方向的匀强电场中,B时的速度大小仍为Vo,贝y B点的位置（B ）B.在A点的左上方D无法判断a、b是一对平行的金属板，分别接到直流电源的两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d在较大范围内存在着匀强磁场，磁感应强度的大小为B,方向垂直纸面向里，且在a、b两板间还存在着匀强电场，从两板左侧中点C处射入一束正离子，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔中射出后分成三束，则这些正离子的（AD ）A.从d点射出的速度相同B.质量一定有三种不同的值C.电

19、量一定有三种不同的值D.荷质比一定有三种不同的值7.如图所示空间的某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域；如果这个区域只有电场，则粒子从B *点离开场区；如果这个区域只有磁场，则粒子从D点离开场区；设粒子在上述三种情:况下，从A到B点、A到C点和A到D点所用的时间分别是ti、t2和t3,比较ti、t2丄匕 和t3的大小，则有（粒子重力忽略不计）（C ）jA.t1=t2=t3B.t2t1t3iC.t1=t2t2&如图所示，一对水平放置的平行金属板通过开关S与电源相连接，一个带电微粒从金属板正上方的点释放后，自由落下，通过上

20、金属板上的小孔，进入两个平行金属板间，到达 向上移到虚线处再从0点释放带电微粒，则有（AD）A.若保持开关闭合状态移动上金属板，带电微粒落下后， 仍能到达P点后返回B.若保持开关闭合状态移动上金属板，带电微粒落下后，尚未到达P点就返回C.若将开关断开后移动上金属板，带电微粒落下后，仍能到达D.若将开关断开后移动上金属板，带电微粒落下后，尚未到达p点后返回p点就返回9如图所示是示波器的原理图，电子在电压为Ui的加速电场加速后射入电压为U2的偏转电场，离开偏转电场后电子打在荧光屏上的P点，P点与X ?_如zzr-r-i Bit_LFIPIPOP点后返回.若将上金属板U2学习必备欢迎下载学习必备欢迎

21、下载0点的距离叫做偏转距离，而单位偏转电压引起的偏转距离称之为示波器的灵敏度。要提高示波器的灵敏 度，可以采取以下哪些方法：A.提高加速电压Ui；C.增大偏转电场极板长度10在“太阳风暴”中有一个质子以3.6 105km/h速度垂直射向北纬60的水平地面，经过此地面上空100km处时，质子速度方向与该处地磁场方向间的夹角为30,该处磁感应强度19C）贝y（ B ）19A.该质子在此处受洛伦兹力方向向东，大小约为4.8X 10 NB该质子不会落到北纬60的地面上C.太阳风暴中射向地球的大多数带电粒子可被地磁场“挡住”而不落到地面上D.该质子的运动轨迹与磁感线方向相同二.实验题（20分）11.（5

22、分）下图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。设法使某有机化合物的气态分子导入如图所示的容器A中，使它受到电子束的轰击，失去一个电子而成为正一价分子离子。 分子离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区（初速度不计），加速后再从狭缝S2、S3射入磁感应强度为B的匀强磁场，方向 垂直磁场区边界pQo最后分子离子打在感光片上，形成垂直于纸面且平行于狭缝S3的细线。若测得细线到S3的距离为d，则分子离子的质量m表达式为12.（10分）回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它获得很大动能的仪器，其核心 部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间的窄 缝中形成一匀强电场，

23、高频交流电源的周期与带电粒子在D形盒中的运动周期相同，使粒子每穿过窄缝都得到加速（尽管粒子的速率和半径一次比一次增大，运动周期 却始终不变），两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，磁场的磁感应强度为B,离子源置于D形盒的中心附近，若离子源射出粒子的电量为q,质量为m,最大回转半径为R其运动轨道如图所示，则：B2ed2m =-8uO（1） 两盒所加交流电的频率为f 427im（2） 粒子离开回旋加速器时的动能为L (BqR)2t电=BdR，粒子在整个回旋加速器中加速所用u间t电为（3）设两D形盒间电场的电势差为U，盒间窄缝的距离为d其电场均匀，粒子在电场中加速所用的时t总=的时间t总为BR(

24、2d+兀R)BTiR2-ft-2u2u13.（5分）若在示波器的“丫输入”和“地”之间加上如图甲所示的电压，而扫描范围旋钮置于“外则此时屏上应出现的情形是下图乙中的（x”档,甲C）（C ）B.提高偏转电压U2；D.增大偏转电场极板间的距离5B=6 X 10 T,(e=1.6 W酚e片学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载三.计算题14.（14分）如图所示，一质量为m,电量为+q的带电小球以V的初速度射入水 平方向的匀强电场中，小球恰能在电场中作直线运动，若电场的场强大小不变， 方向改为相反，同时加一垂直纸面向外的匀强磁场，小球仍以原来的初速度重新 射入，发现小球恰好又能做直线运动。求：电场强度E及磁

25、感应强度B的大小？15.（14分）如图所示，x轴上方为一垂直于平面xoy的匀强磁场，磁感应强度为x轴下方为一平行于x轴、大小一定，方向周期性变化的电场，在坐标（x轴下方的某处（电场中的某一位置）各有一质量为B,和m,带电量为q的点电荷P、Q,现使P在匀强磁场中开始作半径为R的匀速圆周运动，同时释放Q,要使两电 荷总是以同样的速度同时通过y轴，求x轴下方电场的场强大小及方向变化的周期。R, ,R)16.（15分）如图11-39所示，足够长的绝缘斜面与水平面间的夹角为a（sinot=0.6）,放在水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度E=50V/m,方向水平向左，磁场方向垂直于纸面向外.一个带电

26、量q = +4.0 x10_0.40kg的光滑小球，以初速V0=20m/s从斜面底端A冲上斜面，经过求磁场的磁感应强度.（取g =10m/s2）17.（15分）如图1119所示，abed是一个正方形的盒子，在cd边的中点有一小孔e,方向的匀强电场，场强大小为E, 一粒子源不断地从a处的小孔沿ab方向向盒内发射相同的带电粒子， 子的初速度为V0,经电场作用后恰好从e处的小孔射出，现撤去电场，在盒子中加一方向垂直于纸面的匀 强磁场，磁感应强度大小为B（图中未画出），粒子仍恰好从e孔射出（带电粒子的重力和粒子之间的相互作用力均可忽略不计），（1）所加的磁场的方向如何？（2） 电场强度E与磁感应强度B

27、的比值为多大？盒子中存在着沿ad粒学习必备欢迎下载学习必备欢迎下载18.(16分)如图所示，M、N为两块带等量导种电荷的平行金属板, 有两个宽度均为d的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为 域右侧有一个荧光屏， 射出的热电子经小孔(1)当两板间电势差为(2)求两金属板间电势差U在什么范围内，电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上(3)若电子能够穿过磁场区域而打到荧光屏上，试在答题卡的图上定性地画出电子运动的轨迹。(4)求电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差U的函数关系。! ! *B*B ! B B ! !t tI Ik k19. (16分)平行的两个金属板M、N相距d,两板上有两个正对的小孔A和在两个金属板上加有如图所示的交流电压U,交流电的周期为T,在t=0时，个带正电的微粒质量为m,带电量为q，经电压为U (uUc时，带电微粒能够沿一个方向运动，一直到从 出，求Uc的大小？(2)加速电压U多大时？带电微粒不会从B孔射出？图1119Si、S2为板上正对的小孔，N板右侧B，方向分别垂直于纸面向外和向里，磁场区取屏上与S1、S2共线的0点为原点，向上为正方向建立x轴.M板左侧电子抢发S1进入两板