2021年高考物理模拟题精练3.pdf
2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练(选修3-1)第三部分磁场专题3.2 2 多边形边界磁场问题一.选择题1.(2020新高考信息卷9)“如图,等腰梯形 4区域内,存在垂直该平面向外的匀强磁场,ab=cd=2L,bc=L,Zbad=30,磁感应强度大小为B,磁场外有一粒子源O,能沿同一方向发射速度大小不等的同种带电粒子,带电粒子的质量为?,电荷量为q,不计重力。现让粒子以垂直于a d 的方向正对,射入磁场区域,发现带电粒子恰好都能从4 之间飞出磁场。贝 1()A.粒子源发射的粒子均为带正电的粒子B.粒子在磁场中运动的最短时间为34qBC.带 电 粒 子 的 发 射 速 度 取 值 范 围 为=丫 幽3in mD.带电粒子的发射速度取值范围为电BL 丫(蟠3m tn【参考答案】AC【名师解析】粒子在电场中向右偏转,根据左手定则可知,粒子带正电,故 A 正确;当粒子从c 点飞出时,其运动的速度最大,轨迹所对应的圆心角最小,则运动时间最短,运动轨迹如图甲所示,根据几何知识可知,粒子在磁场中运动的半径凡=3 其轨迹对应的圆心角为90。,因为洛伦兹力提供向心力,即=需,所以R=器,则 粒 子 的 速 度 巧=幽=蟠,粒子在磁场中运动的最短时间f=L 7=3 竺,故 B 错R qB mm 4 2qB根据几何知识有&+2&=L+于 L,则 凡,所以粒子的速度岭=翌=地里幽,则要使粒子3 m 3m从 cd之间射出带电粒子的发射速度取值范围 为 巫 w 避(幽,故 C 正确,D 错误。3m m2.(2016高考四川理综物理)如图所示,正六边形而。珂 区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子从.f点沿向方向射入磁场区域,当速度大小为物时,从匕点离开磁场,在磁场中运动的时间为必 当速度大小为外时,从C,点离开磁场,在磁场中运动的时间为人 不计粒子重力。则A.v/,:vc=l:2,8:=2:1B.v/,:匕=2:2,t h,.tc=1 :2C.V/,:V e=2:l ,加Z c=2:lD.v/,:vc=l:2,名:小 1:2【参考答案】A【名师解析】设正六边形湖c d g f区域的边长为L。从b点离开磁场,画出运动轨迹,可知运动轨迹的半径为L,在匀强磁场中运动轨迹所对应的圆心角为1 2 0。;若 从c点离开磁场,画出运动轨迹,可知运动轨迹的半径为2 L,在匀强磁场中运动轨迹所对应的圆心角为6 0;由R=mv/q B可知物:以=1:2。由t=0 R/v=0 m/q B,可知th:t(r=2:1,选项A正确。考点:带电粒子在匀强磁场中的运动3.(2 0 1 6湖州七市联考)如图所示,边长为1的正六边形H e可中,存在垂直该平面向内的匀强磁场,磁感应强度大小为B.a点处的粒子源发出大量质量为m、电荷量为+q的同种粒子,粒子的速度大小不同,方向始终垂直a b边且与磁场垂直,不计粒子的重力,当粒子的速度为v时,粒子恰好经过b点,下列说法正确的是A.速度小于v的粒子在磁场中运动时间为 景B.经过c点的粒子在磁场中做圆周运动的半径为1C.经过d 点的粒子在磁场中运动的时间为粤D.速度大于4V的粒子一定打在cd边上【参考答案】B【命题意图】本题考查/带电粒子在匀强磁场中的运动及其相关的知识点。【名师解析】根据题述“当粒子的速度为v 时,粒子恰好经过b 点”,说明粒子在磁场中运动的轨道半径为2,运动时间为半个周期,即 t=T/2=。速度小于v 的粒子在磁场中运动轨迹仍为半个圆,其运动时间仍为半个周期,qB即 t=T/2=,选项A 错误。画出带电粒子经过c 点运动的轨迹,可知经过c 点的粒子在磁场中左圆周运qB动的半径为正六边形的边长1,选项B 正确。画出带电粒子经过d 点运动的轨迹,可知轨迹所对的圆心角为6 0 ,经过d 点的粒子在磁场中运动时间为t=T/6=-,选项C 错误。速度大于4V的粒子,由 r=mv/qB可3qB知,在磁场中运动的轨道半径为2/,一定打在d 点,选项D 错误。4.(2018湖南长沙一模)一底角为60。的等腰梯形ABCD内部(包括边界)有垂直于纸面向内、磁感应强度为治 的匀强磁场,一质量为,力 电量为q 且带负电的粒子以大小丫=皿 的速率从A 处垂直于磁场向各m个方向入射,己知等腰梯形的上底长为乩下底长为3 4,忽略带电粒子的重力.以下说法正确的是A.粒子在磁场中做圆周运动的半径为dB.粒子能从C 点离开磁场C.粒子不能从BC边上距离C 点 d 处离开磁场D.粒子能够垂直于AB边从AB边离开磁场【参考答案】ACo【名师解析】由尺=把 得带电粒子在磁场中的运动半径为d,选项A 正确;A、C 之间的距离大于2 d,所qB以粒子不可以从C 点离开磁场,B 错误;设 B C 边上距离C 点 d 处为E 点,由已知可得AB边、CD边均为2 4,所以A E的长度也为2 d,若要粒子从E 点离开,则必须从A 点垂直于A E进入磁场,而这样的粒子从A 点就离开了磁场,所以不存在这样的粒子轨迹,选项C 正确;因为A B 边的长度等于轨迹圆的直径2 d,所以要使粒子垂直于A B边离开磁场,则只能从A点垂直于AB进入磁场,在磁场中的运动轨迹是半圆,这样的半圆与B C边一定相交,所以不可能垂直于A B边而从A B边离开磁场,选项D错误。-j-/x xV x/义 X X X N B,-r二.计算题1.如图所示,在 一 个 边 长 为a的 正 六 边 形 区 域 内 存 在 磁 感 应 强 度 为B,方向垂直于纸面向里的匀 强 磁 场.三个相 同 带 正 电 的 粒 子,比 荷 为q/m ,先 后 从A点 沿AD方向以大小不等的速度射入 匀 强 磁 场 区 域,粒 子 在 运 动 过 程 中 只 受 磁 场 力 作 用.已 知 编 号 为 的 粒 子 恰 好 从F点飞出磁场 区 域,编 号 为 的 粒 子 恰 好 从E点 飞 出 磁场区域,编 号 为 的 粒 子 从ED边上的某一点垂直边 界 飞 出 磁 场 区 域.求:(1)编号为的粒子进入磁场区域的初速度大小;(2)编号为的粒子在磁场区域内运动的时间;(3)编 号 为 的 粒 子 在ED边 上 飞 出 的 位 置 与E点的距离./x X X x X X X XD x X X x/xx X/Bc【名师解析】(1)设 编 号 为 的 粒 子 在 正 六 边 形 区 域 磁 场 中 做 圆 周 运 动 的 半 径 为r i,初 速 度 大 小 为V I,则有:V,2qvB-m 4由几何关系可得:r尸 一-2sin60解得:yfZBqaV|-3/7?(2)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为2,线速度大小为V 2,周期为T2,则:qviB-m 解得=箸e 2 gT2=v2解得:T2=27rmqB由几何关系可得,粒子在正六边形区域磁场运动过程中,转过的圆心角为60。,则粒子在磁场中运动的时间:t=T/6=2%3qB(3)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为3,由几何关系可得:AE=2acos30=V3 aAEsin 30=26OE=AEtan30=3aEG=r3-OE=(2/3-3)