湖南版高中物理高考总复习专题十磁场教学讲练

1、物理高考总复习PAGE PAGE 40学好数理化，走遍天下都不怕专题十磁场【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点内容磁场及其作用1.通过实验,认识安培力。能判断安培力的方向,会计算安培力的大小。了解安培力在生产生活中的应用。2.通过实验,认识洛伦兹力。能判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的大小。3.能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动。了解带电粒子在匀强磁场中的偏转及其应用。本专题的重点内容是:磁感应强度的理解和计算;安培力、洛伦兹力的特点;有界磁场中的临界问题;带电粒子在匀强磁场中的多解问题;带电粒子在组合场和叠加场中的运动。其中,带电粒子在复合场中的运动,高考往往以压轴题的形式

2、出现,用到的知识有:动力学观点(牛顿运动定律)、运动学观点、能量观点(动能定理、能量守恒定律)、电场的观点(类平抛运动的规律)、磁场的观点(带电粒子在磁场中运动的规律)。本专题内容包括磁场的基本性质、安培力的应用、洛伦兹力和带电粒子在磁场中的运动及带电粒子在复合场中的运动等内容。复习时应侧重磁场、磁感应强度、磁感线、地磁场、安培力、洛伦兹力等基本概念的理解,熟练掌握带电粒子在磁场中的受力和运动的分析方法,同时应注意结合牛顿运动定律、运动学知识、圆周运动规律及功和能的关系等知识进行综合分析,提高空间想象能力和运用数学知识解决物理问题的能力。带电粒子在复合场中的运动1.观察阴极射线在磁场中的偏转。

3、2.了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。3.带电粒子在电场、磁场、重力场中的运动情况,以及运用能量观点处理问题的方法。【真题探秘】基础篇固本夯基【基础集训】考点一磁场及其作用 1.如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两细线与竖直方向夹角均为。如果仅改变下列某一个条件,角的相应变化情况是()A.棒中的电流变大,角变大B.两细线长度变短,角变小C.金属棒质量变大,角变大D.磁感应强度变大,角变小答案A2.电流天平是一种测量磁场力的装置,如图所示,两相距很近的通电平行线圈和,线圈固定,线圈置于天平托盘上。当两线圈均无电流通过时,天平

4、示数恰好为零。下列说法正确的是()A.当天平示数为负时,两线圈电流方向相同B.当天平示数为正时,两线圈电流方向相同C.线圈对线圈的作用力大于线圈对线圈的作用力D.线圈对线圈的作用力与托盘对线圈的作用力是一对相互作用力答案A3.如图所示,边长为L的正方形有界匀强磁场ABCD,带电粒子从A点沿AB方向射入磁场,恰好从C点飞出磁场;若带电粒子以相同的速度从AD的中点P垂直AD射入磁场,从DC边的M点飞出磁场(M点未画出)。设粒子从A点运动到C点所用时间为t1,由P点运动到M点所用时间为t2(带电粒子重力不计),则t1t2为()A.21B.23C.32D.32答案C考点二带电粒子在复合场中的运动 4.

5、如图所示,套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球,其质量为m,带电荷量为q,小球可在棒上滑动,现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中。设小球电荷量不变,小球由静止开始下滑的过程中()A.小球加速度一直增大B.小球速度先减小后增大,直到最后不变C.棒对小球的弹力一直减小D.小球所受洛伦兹力一直增大,直到最后不变答案D5.(2016天津理综,11,18分)如图所示,空间中存在着水平向右的匀强电场,场强大小E=53 N/C,同时存在着水平方向的匀强磁场,其方向与电场方向垂直,磁感应强度大小B=0.5 T。有一带正电的小球,质量m=110-6 kg,电荷量q=210-6 C,正以速

6、度v在图示的竖直面内做匀速直线运动,当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象),取g=10 m/s2。求:(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向;(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。答案(1)小球匀速直线运动时受力如图,其所受的三个力在同一平面内,合力为零,有qvB=q2代入数据解得v=20 m/s速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足tan =qEmg代入数据解得tan =3=60(2)3.5 s综合篇知能转换【综合集训】拓展一安培定则的应用和磁场的叠加 1.(2019H11、G10教育联盟联考,5,4分)如图所示,在倾角为30的光滑斜面上,

7、用细线悬挂一质量为m、长度为L的导体棒,细线处于竖直状态,导体棒中通有垂直纸面向里,大小为I的电流,导体棒周围存在一平行于纸面且与斜面成30斜向上的匀强磁场,磁感应强度的大小B=mgIL,则下列分析正确的是(A.导体棒受四个力作用B.斜面对导体棒的支持力大小一定等于3mgC.地面对斜面体的摩擦力为0D.若撤去磁场,细线仍竖直,导体棒受三个力作用答案B2.(2018雅礼中学月考,6,4分)在地球赤道上进行实验时,用磁传感器测得赤道上P点地磁场磁感应强度大小为B0,将一条形磁铁固定在P点附近的水平面上,让N极指向正北方向,如图所示,此时用磁传感器测得P点的磁感应强度大小为B1;现将条形磁铁以P点为

8、轴旋转90使其N极指向正东方向,此时用磁传感器测得P点的磁感应强度的大小应为(可认为地磁南、北极与地理北、南极重合)()A.B1-B0B.B1+B0C.B02+答案D拓展二通电导体在磁场中运动情况的判定 3.(2018常德期末检测,8,4分)在绝缘圆柱体上a、b两位置固定有两个金属圆环,当两环通有图示电流时,b处金属圆环受到的安培力为F1;若将b处金属圆环移到位置c,通有电流为I2的金属圆环受到的安培力为F2。今保持b处金属圆环原来位置不变,在位置c再放置一个同样的金属圆环,并通有与a处金属圆环同向、大小为I2的电流,则在a位置的金属圆环受到的安培力()A.大小为|F1-F2|,方向向左B.大

9、小为|F1-F2|,方向向右C.大小为|F1+F2|,方向向左D.大小为|F1+F2|,方向向右答案A4.(2019长郡中学一模,20,6分)(多选)央视是真的吗节目做了如下实验,用裸露的钢导线绕制成一根无限长螺旋管,将螺旋管固定在绝缘水平桌面上,用一节干电池和两磁铁制成一个“小车”,两导电磁铁的同名磁极粘在电池的正、负两极上,只要将这辆小车推入螺旋管中,小车就会加速运动起来,如图所示。关于小车的运动,以下说法正确的是()A.图中小车的加速度方向向右B.小车加速运动的能量源于安培力做功C.将小车上两磁铁均改为S极与电池粘连,小车的加速度方向会改变D.将小车上两磁铁均改为S极与电池粘连,小车的加

10、速度方向不会改变答案BC拓展三带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动 5.(2018三湘名校教育联盟联考,16,6分)如图所示,在间距为d的竖直虚线MN、PQ区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,一质量为m,电荷量为+q的带电粒子沿与竖直方向成60的方向,从A点以速度v0进入匀强磁场。不计粒子的重力,若要使粒子从MN飞出磁场,则磁感应强度的最小值为()A.B=mv02C.B=23mv答案D6.(2019湖南师大附中考前演练六,19,6分)(多选)如图所示,一半径为R的圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场,CD是该圆的一条直径,一质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力),自A点沿平行于CD的方向以初速度v0

11、射入磁场中,恰好从D点飞出磁场,A点到CD的距离为R2,则(A.粒子在磁场中运动的轨迹圆半径为3RB.磁感应强度为mC.粒子在磁场中的飞行时间为(D.粒子在磁场中的飞行时间为2答案BC7.(2019长郡中学月考,11,4分)(多选)在光滑绝缘水平桌面上有三个质量均为m的小球A、C、D,其中只有A球带电,带电荷量为-q,其余的球均不带电,三个小球的初始位置分别位于如图所示的a、c、d三处,它们构成一个直角三角形,A、C相距2L,acd=3,adc=2。水平桌面上存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B,现给A球一个沿水平方向的初速度,使其在磁场中运动,之后依次与C、D两球发生碰撞,假设碰撞时间

12、很短,每次碰后都结合在一起,则(A.A球的初速度方向与cd边垂直B.三个小球碰后,仍能回到a点C.小球从a点到c点的时间与从c点到d点的时间之比为21D.A、C、D三个小球结合到一起后速度的大小为qBL答案BD拓展四带电粒子在复合场中运动的典型实例 8.(2019长郡中学调研,8,4分)如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图,此质谱仪由以下几部分构成:离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器,静电分析器通道中心线半径为R,通道内有均匀辐射电场,在中心线处的场强大小为E;磁分析器中分布着方向垂直于纸面、磁感应强度为B的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷

13、量为q的正离子(初速度为零,重力不计),经加速电场加速后进入静电分析器,沿中心线MN做匀速圆周运动,而后由P点进入磁分析器中,最终经过Q点进入收集器。下列说法中正确的是()A.磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向内B.加速电场中的加速电压U=12C.磁分析器中圆心O2到Q点的距离d=mERD.任何离子若能到达P点,则一定能进入收集器答案B9.(2018长郡中学调研,7,4分)质谱仪可以测定有机化合物分子结构,现有一种质谱仪的结构可简化为如图所示,有机物的气体分子从样品室注入离子化室,在高能电子作用下,样品气体分子离子化或碎裂成离子。若离子化后的离子带正电,初速度为零,此后经过高压电源区、圆形磁场

14、室(内为匀强磁场)、真空管,最后打在记录仪上,通过处理就可以得到离子比荷qm,进而推测有机物的分子结构。已知高压电源的电压为U,圆形磁场区的半径为R,真空管与水平线夹角为,离子进入磁场室时速度方向指向圆心。则下列说法正确的是(A.高压电源A端应接电源的正极B.磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里C.若离子化后的两同位素X1、X2(X1质量大于X2质量)同时进入磁场室后,出现图中的轨道和,则轨迹一定对应X1D.若磁场室内的磁感应强度大小为B,当记录仪接收到一个明显的信号时, 与该信号对应的离子比荷qm=答案D拓展五带电物体在叠加场中有约束的运动 10.(2019湖南重点名校大联考,17,6分)一质量

15、为m、电荷量为-q的圆环,套在与水平面成角的足够长的粗糙细杆上,圆环的直径略大于杆的直径,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,现给圆环一沿杆左上方方向的初速度v0(取初速度v0方向为正方向),以后的运动过程中圆环运动的速度图像不可能是()答案C11.(2019湖南重点名校大联考,21,6分)(多选)如图所示:绝缘中空轨道竖直固定,圆弧段COD光滑,对应圆心角为120,C、D两端等高,O为最低点,圆弧圆心为O,半径为R;直线段AC、HD粗糙,与圆弧段分别在C、D端相切;整个装置处于方向垂直于轨道所在平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中,在竖直虚线MC左侧和ND右侧还分别存在着场强大小相等、方向水

16、平向右和向左的匀强电场。现有一质量为m、电荷量恒为q、直径略小于轨道内径、可视为质点的带正电小球,从轨道内距C点足够远的P点由静止释放。若PC=L,小球所受电场力等于其重力的33,重力加速度为g,则(A.小球第一次沿轨道AC下滑的过程中,先做加速度减小的加速运动,后做匀速运动B.小球在轨道内受到的摩擦力可能大于23C.经足够长时间,小球克服摩擦力做的总功是43D.小球经过O点时,对轨道的弹力可能为2mg-qBgR答案AD应用篇知行合一应用一探究有边界磁场的处理方法【应用集训】 1.(2019H、G10教育联盟联考,9,4分)(多选)如图所示,两方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场被边长为L

17、的等边三角形ABC分开,三角形内磁场垂直纸面向里,三角形顶点A处有一质子源,能沿BAC的角平分线发射速度不同的质子(质子重力不计),所有质子均能通过C点,质子比荷qm=k,则质子的速度可能为(A.2BklB.BkL2C.3BkL2答案BD2.(2019湖南师大附中模拟一,20,6分)(多选)如图所示,环状匀强磁场的内半径为R1,外半径为R2,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,在环状磁场围成的中空区域中存在大量电荷量为q,质量为m的带电粒子,若这些带电粒子的速度与纸面平行,但速度大小,方向都不确定,不计粒子的重力,则下列说法正确的是()A.粒子沿环状磁场的半径方向射入磁场,不能穿越磁场的最大

18、速度为qBB.沿环状磁场的半径方向射入磁场而不能穿越磁场的粒子周期都相同,但运动时间与速率有关C.所有粒子都不能穿越磁场的最大速度为qBD.若某粒子不管以任何方向射入磁场,一定能穿越磁场,该粒子的速度不小于qB答案BCD应用二探究带电粒子在磁场中运动的多解问题【应用集训】 1.(2018湖南六校联考,20,6分)(多选)如图所示,两方向相反,磁感应强度大小均为B的匀强磁场由半径为R的圆形边界分开,圆形内磁场方向垂直纸面向里,圆上点A处有一电子源,能沿圆心方向发射速度大小不同的电子(电子重力不计),电子比荷em=k,能通过C点的电子的速度大小可能为(A.kBRB.33kBRC.(2+3)kBRD

19、.3答案ABC2.(2019H11、G10教育联盟联考,17,16分)在竖直平面内,以虚线为界分布着如图所示的匀强电场和足够大的匀强磁场,各区域磁场的磁感应强度大小均为B,匀强电场方向竖直向下,大小为E=Bv03;倾斜虚线与x轴之间的夹角为60,一带正电的C粒子从O点以速度v0(与y轴成30角)射入左侧磁场,粒子经过倾斜虚线后进入匀强电场,恰好从图中A点(虚线与x轴交点处)射入右侧x轴下方磁场。已知带正电粒子的电荷量为q,质量为m(粒子重力忽略不计(1)带电粒子通过倾斜虚线时的位置坐标;(2)粒子到达A点时速度的大小和方向以及匀强电场的宽度L;(3)若在C粒子从O点出发的同时,一不带电的D粒子

20、从A点以速度v沿x轴正方向匀速运动,最终两粒子相碰,求D粒子速度v的可能值。答案(1)洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:qv0B=mv02R由几何知识,则有:x1=R cos 30=32R=y1=R(1+sin 30)=32R=所以所求位置坐标为:3(2)由几何关系可知粒子垂直电场线进入匀强电场并做类平抛运动,由牛顿第二定律有:a=qEm由运动学公式有:vy=2ay粒子到达A点的速度大小:v=v02+v设速度与x轴的夹角为,则tan =vy解得:=45,由vy=at1;解得:t1=3mqB,x2=v0联立以上各式解得:L=x1+x2=3(3)粒子在磁场中的运动周期:T=2由几何关系可知,C

21、粒子在左侧磁场运动的轨迹为13圆周,运动时间t0=1由几何关系可知,C粒子在右侧磁场运动轨迹可能为多个14圆弧如图,C粒子到达x轴时可能运动时间:t2=n14T(n=1,2,3,C粒子在右侧磁场运动轨迹半径为:R1=2D粒子在x轴与C粒子相遇时距A点的可能距离:s=n2R1(n=1,2,3,)所以,D粒子速度v的可能值:v=st0+t1应用三探究带电粒子在交变电、磁场中的运动【应用集训】 1.(2019长郡中学周考,21,6分)(多选)如图(a)所示,在半径为R的虚线区域内存在周期性变化的磁场,其变化规律如图(b)所示。薄挡板MN两端点恰在圆周上,且MN所对的圆心角为120。在t=0时,一质量

22、为m、电荷量为+q的带电粒子,以初速度v从A点沿直径AOB射入磁场区,运动到圆心O后,做一次半径为R2的完整的圆周运动,再沿直线运动到B点,在B点与挡板碰撞后原速率返回(碰撞时间不计,电荷量不变),运动轨迹如图(a)所示。粒子的重力不计,不考虑变化的磁场所产生的电场,下列说法正确的是(图(a)图(b)A.磁场方向垂直纸面向外B.图(b)中B0=mvC.图(b)中T0=(D.若t=0时,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v从A点沿AO入射,偏转、碰撞后,不能返回到A点答案CD2.(2019长郡中学、雅礼中学等四校联考,25,18分)电了扩束装置由电子加速器、偏转电场和偏转磁场组成。偏转电

23、场的极板由相距为d的两块水平平行放置的导体板组成,如图甲所示。大量电子由静止开始,经加速电场加速后,连续不断地沿平行板的方向从两板正中间OO射入偏转电场。当两板不带电时,这些电子通过两板之间的时间为2t0;当在两板间加最大值为U0、周期为2t0的电压(如图乙所示)时,所有电子均能从两板间通过,然后进入竖直宽度足够大的匀强磁场中,最后打在竖直放置的荧光屏上。已知磁场的水平宽度为L,电子的质量为m、电荷量为e,其重力不计。(1)求电子离开偏转电场时的位置到OO的最远位置和最近位置之间的距离;(2)要使所有电子都能垂直打在荧光屏上,求匀强磁场的磁感应强度的大小B;求垂直打在荧光屏上的电子束的宽度y。

24、图甲图乙答案(1)由题意可知,从0、2t0、4t0、等时刻进入偏转电场的电子离开偏转电场时的位置到OO的距离最大,在这种情况下,电子的最大距离为:ymax=12at02+vyt0=12从t0、3t0、等时刻进入偏转电场的电子离开偏转电场时的位置到OO的距离最小,在这种情况下,电子的最小距离为:ymin=12at0最远位置和最近位置之间的距离:y1=ymax-ymin=U(2)设电子从偏转电场中射出时的偏向角为,由于电子要垂直打在荧光屏上,所以电子在磁场中运动半径应为R=Lsin设电子离开偏转电场时的速度为v1,垂直偏转极板的速度为vy,sin =vyv1,式中vy=又:R=m解得:B=U由于各

25、个时刻从偏转电场中射出的电子的速度大小相等,方向相同,因此电子进入磁场后做圆周运动的半径也相同,都能垂直打在荧光屏上。由第(1)问知电子离开偏转电场时的位置到OO的最大距离和最小距离的差值为:y1,所以垂直打在荧光屏上的电子束的宽度为:y=y1=U创新篇守正出奇【创新集训】1.如图所示,在坐标系xOy内有一半径为a的圆形区域,圆心坐标为O1(a,0),圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场,在直线y=a的上方和直线x=2a的左侧区域内,有一沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,一质量为m、电荷量为+q(q0)的粒子以速度v从O点垂直于磁场方向射入,当入射速度方向沿x轴方向时,粒子恰好从O1点正上方的

26、A点射出磁场,不计粒子重力,求:(1)磁感应强度B的大小;(2)粒子离开第一象限时速度方向与y轴正方向的夹角正切值;(3)若将电场方向变为沿y轴负方向,场强大小不变,粒子以速度v从O点垂直于磁场方向、并与x轴正方向夹角=30射入第一象限,求粒子从射入磁场到最终离开磁场的总时间t。答案(1)mvqa(2)2Eqamv022.如图所示,一质量为m的带正电为q的小球在离地高为h的地方O点以初速度v0水平向右射入复合场,空间有竖直向下的匀强磁场,O点的正下方地面有一个小洞,若要让小球落地时正好落入小洞中,请问匀强磁场B要满足什么条件?答案分析可知,小球受竖直向下的重力mg和水平方向的洛伦磁力qv0B的

27、作用。则小球做曲线运动就可以用竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速圆周运动这两个分运动来等效替代。根据运动的独立性和等时性可知h=12gtT=2t=nT(n=1,2,)可知B=n2mqg名师点评可见这个复杂的曲线运动用一个自由落体和匀速圆周运动等效替代了,解决问题方便。体现了化繁为简的物理思想。【五年高考】A组基础题组 1.(2019课标,17,6分)如图,等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成,固定于匀强磁场中,线框平面与磁感应强度方向垂直,线框顶点M、N与直流电源两端相接。已知导体棒MN受到的安培力大小为F,则线框LMN受到的安培力的大小为()A.2FB.1.5FC.0.5FD.

28、0答案B2.(2019天津理综,4,6分)笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作;当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态。如图所示,一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,通入方向向右的电流时,电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中,于是元件的前、后表面间出现电压U,以此控制屏幕的熄灭。则元件的()A.前表面的电势比后表面的低B.前、后表面间的电压U与v无关C.前、后表面间的电压U与c成正比D.自由电子受到的洛伦兹力大小为eU答案D3.

29、(2017上海单科,11,4分)如图,一导体棒ab静止在U形铁芯的两臂之间。开关闭合后导体棒受到的安培力方向()A.向上B.向下C.向左D.向右答案D4.(2015海南单科,1,3分)如图,a是竖直平面P上的一点。P前有一条形磁铁垂直于P,且S极朝向a点。P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下,在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间,条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()A.向上B.向下C.向左D.向右答案A5.(2019课标,17,6分)如图,边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面(abcd所在平面)向外。ab边中点有一电子发射源O,

30、可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为k。则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为()A.14kBl,54kBlB.14C.12kBl,54kBlD.12答案B6.(2015课标,18,6分)(多选)指南针是我国古代四大发明之一。关于指南针,下列说法正确的是()A.指南针可以仅具有一个磁极B.指南针能够指向南北,说明地球具有磁场C.指南针的指向会受到附近铁块的干扰D.在指南针正上方附近沿指针方向放置一直导线,导线通电时指南针不偏转答案BC7.(2018课标,20,6分)(多选)如图,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1

31、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B0,方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为13B0和12B0,方向也垂直于纸面向外。则(A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为712BB.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112BC.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112BD.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B答案AC8.(2017课标,19,6分)(多选)如图,三根相互平行的固定长直导线L1、L2和L3两两等距,均通有电流I,L1中电流方向与L2中的相同,与L3中的相反。下列说法正确的是(

32、)A.L1所受磁场作用力的方向与L2、L3所在平面垂直B.L3所受磁场作用力的方向与L1、L2所在平面垂直C.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为113D.L1、L2和L3单位长度所受的磁场作用力大小之比为331答案BC9.(2019课标,24,12分)如图,在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场,磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后,沿平行于x轴的方向射入磁场;一段时间后,该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点,N点在y轴上,OP与x轴的夹角为30,粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d,不计重力。求

33、(1)带电粒子的比荷;(2)带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。答案(1)4UB2d2(2)BB组综合题组1.(2019课标,18,6分)如图,在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为12B和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子垂直于x轴射入第二象限,随后垂直于y轴进入第一象限,最后经过x轴离开第一象限。粒子在磁场中运动的时间为(A.5m6C.11m6答案B2.(2017课标,21,6分)(多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出,并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属

34、支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将()A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉答案AD3.(2017课标,18,6分)如图,虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点,在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1,这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上;若粒子射入速率为v2,相应的出射点分布在三分之一圆周上。不

35、计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2v1为()A.32B.21C.31D.32答案C4.(2016课标,18,6分)平面OM和平面ON之间的夹角为30,其横截面(纸面)如图所示,平面OM上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m,电荷量为q(q0)。粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场,速度与OM成30角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从OM上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为()A.mv2qBB.3mvqBC.答案D5.(2016课标,15,6分)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的

36、离子,其示意图如图所示,其中加速电压恒定。质子在入口处从静止开始被加速电场加速,经匀强磁场偏转后从出口离开磁场。若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速,为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场,需将磁感应强度增加到原来的12倍。此离子和质子的质量比约为()A.11B.12C.121D.144答案D6.(2017课标,16,6分)如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等,质量分别为ma、mb、mc。已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,b在纸面内向右做匀速直线运动,c在纸面内向左做匀速

37、直线运动。下列选项正确的是()A.mambmcB.mbmamcC.mcmambD.mcmbma答案B7.(2017课标,24,12分)如图,空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场。在x0区域,磁感应强度的大小为B0;x1)。一质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子以速度v0从坐标原点O沿x轴正向射入磁场,此时开始计时。当粒子的速度方向再次沿x轴正向时,求(不计重力)(1)粒子运动的时间;(2)粒子与O点间的距离。答案(1)mB0q(1+1)8.(2018课标,25,20分)一足够长的条状区域内存在匀强电场和匀强磁场,其在xOy平面内的截面如图所示:中间是磁场区域,其边界与y轴垂直,宽度

38、为l,磁感应强度的大小为B,方向垂直于xOy平面;磁场的上、下两侧为电场区域,宽度均为l,场强的大小均为E,方向均沿x轴正方向;M、N为条状区域边界上的两点,它们的连线与y轴平行。一带正电的粒子以某一速度从M点沿y轴正方向射入电场,经过一段时间后恰好以从M点入射的速度从N点沿y轴正方向射出。不计重力。(1)定性画出该粒子在电磁场中运动的轨迹;(2)求该粒子从M点入射时速度的大小;(3)若该粒子进入磁场时的速度方向恰好与x轴正方向的夹角为6,求该粒子的比荷及其从M点运动到N答案(1)粒子运动的轨迹如图(a)所示。(粒子在电场中的轨迹为抛物线,在磁场中为圆弧,上下对称)图(a)(2)2ElBl(3

39、)C组教师专用题组1.(2015课标,19,6分,0.506)(多选)有两个匀强磁场区域和,中的磁感应强度是中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与中运动的电子相比,中的电子()A.运动轨迹的半径是中的k倍B.加速度的大小是中的k倍C.做圆周运动的周期是中的k倍D.做圆周运动的角速度与中的相等答案AC2.(2018课标,25,20分)如图,在y0的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E;在y0空间内充满方向垂直纸面向里的匀强磁场(其他区域无磁场),磁感应强度为B,x0)的离子,由静止开始被电场加速,经狭缝中的O点进入磁场区域,O点到极板右端的距离为D,到出射孔P的距

40、离为4D。已知磁感应强度大小可以调节,离子从离子源上方的O点射入磁场区域,最终只能从出射孔P射出。假设离子打到器壁或离子源外壁即被吸收。忽略相对论效应,不计离子重力。求:(1)离子从出射孔P射出时磁感应强度的最小值;(2)调节磁感应强度大小为B1=5D2mUq甲乙答案(1)1DmU10.(2019岳阳联考,15)空间中有一直角坐标系,其第一象限在圆心为O1、半径为R、边界与x轴和y轴相切的圆形区域内,有垂直于纸面向里的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度大小为B;第二象限中存在方向竖直向下的场强为E的匀强电场。现有一群质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从圆形区域边界与x轴的切点A处沿纸面上的不同方向射入磁场中,如图所示。已知粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径均为R,其中沿AO1方向射入的粒子恰好到达x轴上的N点,不计粒子的重力和它们之间的相互作用力,求:(1)粒子射入磁场时的速度大小及ON间的距离;(2)速度方向与AO1夹角为60(斜向右上方)的粒子到达y轴距O点的距离;(3)速度方向与AO1夹角为60(斜向右上方)的粒子到达x轴的时间。答案设粒子射入磁场时的速度大小为v,因在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,由牛顿第二定律得qvB=mv2R,解得如图甲所示,因粒子的轨迹半径是R,故沿AO1方向射入的粒子一定从与圆