专题十 磁场（试题部分）-精品文档资料整理.docx

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1、北京曲一线图书策划有限公司 2021版5年高考3年模拟A版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.能列举磁现象在生产生活中的应用。关注与磁相关的现代技术发展。2.通过实验,认识磁场。了解磁感应强度,会用磁感线描述磁场。体会物理模型在探索自然规律中的作用。3.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。4.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。5.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。本专题考查的重点内容是:磁感应强度的理解和计算;安培力、洛伦

2、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;带电粒子在复合场中的运动。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)、电场观点(类平抛运动的规律)、磁场观点(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、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,熟练掌握电流在磁场中、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

3、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.了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。2.了解带电粒子在复合场中的运动情况。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,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为。如果仅改变下列某一个条件,的相应变化情况是()A.棒中的电流变大,变大B.两悬线等长变短,变小C.金属棒质量变大,变大D.磁感应强度变大,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

4、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.21

5、B.23C.32D.32答案C考点二带电粒子在复合场中的运动4.(多选)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.小球速度一直增大,直到最后匀速C.棒对小球的弹力先减小后反向增大D.小球所受洛伦兹力一直增大答案BC5.(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,电场强度大小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

6、电的小球,质量m=110-6 kg,电荷量q=210-6 C,正以速度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)20 m/s 斜向上与水平方向成60度夹角(2)3.5 s6.(2018河北石家庄二中期中,25,18分)如图所示,在空间内建立平面直角坐标系,第象限存在电场强度大小为E1的匀强电场,方向和x轴成45角。第象限存在电场强度大小为E2=10 N/C的匀强电场,方向沿y轴负方向。第象限有垂直纸面

7、向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B2=210-2 T。第象限有一个正三角形有界磁场,磁感应强度大小为B1=5210-2 T,方向垂直纸面向里,图中未画出。一个带正电的离子,其比荷qm=105 C/kg,以初速度v0=103 m/s从y轴上A点(0,322 m)处垂直电场方向射入第象限,后经x轴正方向上的某点B垂直于x轴进入第象限,在第象限中经过正三角形有界磁场偏转,从y轴上的C(0,-1 m)点垂直于y轴进入第象限(离子重力不计)。求:(1)B点坐标及E1大小;(2)正三角形磁场的最小边长;(3)离子从C点开始到第三次经过x轴负半轴的时间。答案(1)22 m,05 N/C(2)43+615 m

8、(3)34 2+2210-3 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.(多选)已知通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强度满足B=kIr(其中k为比例系数,I为电流,r为该点到直导线的距离)。现有四根平行的通电长直导线,其横截面恰好在一个边长为L的正方形的四个顶点上,电流方向如图所示,其中A、C导线中的电流为I1,B、D导线中的电流为I2。已知A导线所受的磁场力恰好为零,则下列说法正确的是()A.电流的大小关系为I1=2I2B.四根导线所受的磁场力都为零C.正方形中心O处的磁感应强度为零D.若移走A导线,则中心O处的磁场将沿OB方向答案ACD2.如图,两根相互平行的长直导线

9、分别通有方向相反的电流I1和I2,且I1I2;a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点,且a、b、c与两导线共面;b点在两导线之间,b、d的连线与导线所在平面垂直。磁感应强度可能为零的点是() A.a点B.b点C.c点D.d点答案C3.(多选)如图1所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。垂直于导轨水平放置一根均匀金属棒。从t=0时刻起,棒上有如图2所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为Im,图1中I所示方向为电流正方向。则金属棒()图1图2A.一直向右移动B.速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做

10、正功答案ABC拓展二通电导体在磁场中运动情况的判定4.一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘且两者相互垂直放置,两个线圈的圆心重合,当两线圈通以如图所示的电流时,从左向右看,线圈L1将() A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸面内平动答案B5.如图所示,把一个重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由转动,当导线通如图所示方向电流I时,导线将如何运动(从上往下看)()A.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升答案A拓展三带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动6.不计重力的两个带电粒子M

11、和N沿同一方向经小孔S垂直进入匀强磁场,在磁场中的运动轨迹如图。分别用vM与vN、tM与tN、qMmM与qNmN表示它们的速率、在磁场中运动的时间、比荷,则()A.如果qMmM=qNmN,则vMvNB.如果qMmM=qNmN,则vMqNmND.如果tM=tN,则qMmMqNmN答案A7.如图所示,有一个半径为R=1.0 m的圆形区域,区域外有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B=3 T,一个比荷为q/m=4.0107 C/kg的带正电粒子从圆形区域与磁场交界面的P点以速度v0=4107 m/s沿圆的半径方向射入磁场(不计带电粒子的重力),该粒子从P点进入磁场到第一次回到P点所需要的时间是()

12、A.3.3110-7 sB.1.8110-7 sC.0.4510-7 sD.1.9510-7 s答案A拓展四带电粒子在复合场中运动的典型实例8.如图所示,一段长方体导电材料,左右两端面的长和宽都分别为a和b,内有带电荷量为q的某种自由运动电荷。导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B。当通以从左到右的稳恒电流I时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U,且上表面的电势比下表面的低。由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为()A.IB|q|aU,负B.IB|q|aU,正C.IB|q|bU,负D.IB|q|bU,正答案C9.(多选)英国物理学

13、家阿斯顿首次制成质谱仪,并用此对同位素进行了研究,因此荣获了1922年的诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列相关说法中正确的是()A.该束带电粒子带负电B.速度选择器的P1极板带正电C.在磁感应强度为B2的磁场中运动半径越大的粒子,速度越大D.在磁感应强度为B2的磁场中运动半径越大的粒子,质量不一定大答案BD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.如图所示,在直角坐标系xOy中,x轴上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B,磁场方向垂直于纸面向外。许多质量为m、电荷量为+q的粒子,以相同的速率v沿纸面内,由x轴负方向与y轴正方向之间各个方

14、向从原点O射入磁场区域。不计重力及粒子间的相互作用。下列图中阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域,其中R=mvqB,正确的图是()答案D2.(2018河北石家庄质检)(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方向分别以不同速率v1、v2、v3射入磁场,在磁场中运动的时间分别为t1、t2、t3,且t1t2t3=332。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v1=v2v3B.粒子的速率关系可能是v2v10)的同种粒子(粒子重力不计),所有粒子均能

15、通过MN上的b点。已知ab=L,MN两侧磁场区域均足够大,则粒子的速率可能是() A.qBL8mB.qBL6mC.qBL2mD.qBLm答案BD应用三探究带电粒子在交变磁场中的运动应用集训1.(2018湖北华中师大一附中模拟)如图甲所示,M、N为竖直放置彼此平行的两块平板,板间距离为d,两板中央各有一个小孔O、O正对,在两板间有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图乙所示,设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向。有一群正离子在t=0时垂直于M板从小孔O射入磁场。已知正离子质量为m、带电荷量为q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0,不考虑由于磁场变化而产生的电

16、场的影响,不计离子所受重力。求:(1)磁感应强度B0的大小;(2)要使正离子从O孔垂直于N板射出磁场,正离子射入磁场时的速度v0的可能值。答案(1)2mqT0(2)v0=d2nT0(n=1,2,3,)2.如图甲所示,间距为d、垂直于纸面的两平行板P、Q间存在匀强磁场。取垂直于纸面向里为磁场的正方向,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻,一质量为m、带电荷量为+q的粒子(不计重力),以初速度v0由Q板左端靠近板面的位置,沿垂直于磁场且平行于板面的方向射入磁场区域。当B0和TB取某些特定值时,可使t=0时刻入射的粒子经t时间恰能垂直打在P板上(不考虑粒子反弹)。上述m、q、d、v0为已

17、知量。图甲图乙(1)若t=12TB,求B0;(2)若t=32TB,求粒子在磁场中运动时加速度的大小;(3)若B0=4mv0qd,为使粒子仍能垂直打在P板上,求TB。答案(1)mv0qd (2)3v02d (3)d3v0或2+arcsin 14d2v05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.0答案B2.(2019天津理综,4,6分)笔记本电脑

18、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eUa答案D3.(2017上海单科,11,4分)如图,一导体棒ab

19、静止在U形铁芯的两臂之间。电键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,可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的

20、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.14kBl,54kBlC.12kBl,54kBlD.12kBl,54kBl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的正上方有a

21、、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712B0B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为112B0C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为112B0 D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为712B0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(

22、)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.(2018课标,24,12分)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长为l。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)甲、乙两

23、种离子的比荷之比。答案(1)4Ulv1(2)1410.(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(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)Bd24U(2+33)B组综合题组1.(2019课标,18,6分)如图,在坐标系的第一和第

24、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.5m6qBB.7m6qBC.11m6qBD.13m6qB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

25、、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

26、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.2mvqBD.4mvqB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

27、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直线运动。下列选项正确的是()A.mambmcB.mbmamc C.mcmambD.mcmbm

28、a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)(2)2mv0B0q(1-1)8.(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的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一个氕核11H和一个氘核12H先后从y轴上y=h点以相同的动

29、能射出,速度方向沿x轴正方向。已知11H进入磁场时,速度方向与x轴正方向的夹角为60,并从坐标原点O处第一次射出磁场。11H的质量为m,电荷量为q。不计重力。求(1)11H第一次进入磁场的位置到原点O的距离;(2)磁场的磁感应强度大小;(3)12H第一次离开磁场的位置到原点O的距离。答案(1)233h(2)6mEqh(3)233(2-1)h9.(2018天津理综,11,18分)如图所示,在水平线ab的下方有一匀强电场,电场强度为E,方向竖直向下,ab的上方存在匀强磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里。磁场中有一内、外半径分别为R、3R的半圆环形区域,外圆与ab的交点分别为M、N。一质量为m、

30、电荷量为q的带负电粒子在电场中P点静止释放,由M进入磁场,从N射出。不计粒子重力。(1)求粒子从P到M所用的时间t;(2)若粒子从与P同一水平线上的Q点水平射出,同样能由M进入磁场,从N射出。粒子从M到N的过程中,始终在环形区域中运动,且所用的时间最少,求粒子在Q时速度v0的大小。答案(1)3RBE(2)qBRm10.(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,电场强度的大小均为E,方向均沿x轴正方向;M、

31、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点的时间。答案(1) (2)2ElBl(3)43ElB2l2BlE1+3l18lC组教师专用题组1.(2015课标,19,6分)(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

32、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.(2017天津理综,11,18分)平面直角坐标系xOy中,第象限存在垂直于平面向里的匀强磁场,第象限存在沿y轴负方向的匀强电场,如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动,Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入磁场,最终从x轴上的P点射出磁场,P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力,问:(1)粒子到达O点时速度的大小和方向;(2)电场强度和磁感应强度的大小之比。答案本题考查带电粒子在电场中的偏转及带电

33、粒子在匀强磁场中的运动。(1)在电场中,粒子做类平抛运动,设Q点到x轴距离为L,到y轴距离为2L,粒子的加速度为a,运动时间为t,有2L=v0tL=12at2设粒子到达O点时沿y轴方向的分速度为vyvy=at设粒子到达O点时速度方向与x轴正方向夹角为,有tan =vyv0联立式得=45即粒子到达O点时速度方向与x轴正方向成45角斜向上设粒子到达O点时速度大小为v,由运动的合成有v=v02+vy2联立式得v=2v0(2)设电场强度为E,粒子电荷量为q,质量为m,粒子在电场中受到的电场力为F,由牛顿第二定律可得F=ma又F=qE设磁场的磁感应强度大小为B,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R,所受

34、的洛伦兹力提供向心力,有qvB=mv2R由几何关系可知R=2L联立式得EB=v023.(2015重庆理综,9,18分)图为某种离子加速器的设计方案。两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场。其中MN和MN是间距为h的两平行极板,其上分别有正对的两个小孔O和O,ON=ON=d,P为靶点,OP=kd(k为大于1的整数)。极板间存在方向向上的匀强电场,两极板间电压为U。质量为m、带电荷量为q的正离子从O点由静止开始加速,经O进入磁场区域。当离子打到极板上ON区域(含N点)或外壳上时将会被吸收。两虚线之间的区域无电场和磁场存在,离子可匀速穿过。忽略相对论效应和离子所受的重力。求:(1)离子

35、经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小;(2)能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值;(3)打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。答案(1)22Uqmqkd(2)22nUqmqkd(n=1,2,3,k2-1)(3)(2k2-3)mkd22Uqm(k2-1)h2(k2-1)mUq3年模拟时间:120分钟分值:120分一、单项选择题(每题3分,共9分)1.(2019河北衡水冀州中学检测)如图为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强大小恒定,且被限制在A、C板间,虚线中间不需加电场,如图所示,带电粒子从P0处以速度v0沿电场线方向射入加速电场,

36、经加速后再进入D形盒中的匀强磁场(图中未画出)做匀速圆周运动,对这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是()A.带电粒子每运动一周被加速两次B.带电粒子每运动一周P1P2=P2P3C.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关D.加速电场方向需要做周期性的变化答案C2.(2019福建四校二联,15)如图所示,在直角坐标系xOy中,第一象限和第二象限里存在着方向垂直xOy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,A、C两点在x轴上,且OA=OC。一带电粒子P(不计重力)从A点以速率v沿y轴正向射入磁场,经t时间恰好从C点射出磁场。若与粒子P相同的粒子Q从A点以速率22v沿y轴正向射入磁场,则()A.粒子

37、Q带负电B.粒子Q的比荷qm=BtC.粒子Q会通过O点D.粒子Q在磁场中运动的时间为2t答案B3.(2018河北衡水中学六调)一通电直导线与x轴平行放置,匀强磁场(图中未画出)的方向与xOy坐标平面平行,导线受到的安培力为F。若将该导线做成34圆,放置在xOy坐标平面内,如图所示,并保持通电的电流不变,两端点a、b连线也与x轴平行,则34圆受到的安培力大小为() A.FB.23FC.223FD.323F答案C二、多项选择题(每题4分,共20分)4.(2020届河北枣强中学第一次月考,10)如图所示,直线MN是两个足够大的且均垂直纸面向里的匀强磁场的分界线,左边的磁感应强度B1大于右边的磁感应强

38、度B2,一带正电的质点,从分界线上的P点以跟分界线成30角的某一速度斜向下垂直进入左边磁场区域,带电质点第四次进入右边磁场时,恰好经过P点,不计带电质点的重力,则下列说法正确的是()A.带电质点在左、右两边磁场区域运动的轨道半径之比为r1r2=45B.左、右两边的磁感应强度大小之比为B1B2=43C.从开始运动到第四次进入右边磁场区域时,带电粒子在左、右两边磁场区域运动时间之比为t1t2=15D.从开始运动到第四次进入左边磁场区域时,带电粒子在左、右两边磁场区域运动时间之比为t1t2=16答案BC5.(2019湖北十堰调研)如图所示,有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场,磁场的磁感应强度为B0,其

39、边界为一边长为L的正三角形(边界上有磁场),A、B、C为三角形的三个顶点。今有一质量为m、电荷量为+q的粒子(不计重力),以速度v=3qBL4m从AB边上的某点P既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入磁场,然后从BC边上某点Q射出。若从P点射入的该粒子能从Q点射出,则() A.PB1+34LB.PB2+34LC.QB34LD.QB12L答案BD6.(2018河北张家口期末)1957年,科学家首先提出了两类超导体的概念,一类称为型超导体,主要是金属超导体,另一类称为型超导体(载流子为电子),主要是合金和陶瓷超导体。型超导体对磁场有屏蔽作用,即磁场无法进入超导体内部,而型超导体则不同,它允许磁场通过

40、。现将一块长方体型超导体通入稳恒电流I后放入匀强磁场中,如图所示。下列说法正确的是()A.超导体的内部产生了热能B.超导体所受安培力等于其内部所有电荷定向移动所受洛伦兹力的合力C.超导体表面上a、b两点的电势关系为abD.超导体中电流I越大,a、b两点间的电势差越小答案BC7.(2018河北定州期中,20)如图所示,竖直放置的两块很大的平行金属板a、b间距为d,a、b间的电场强度为E,今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场,当它飞到b板时,速度大小也是v0,方向变为水平方向,刚好从高度也为d的狭缝穿过b板进入bc区域,bc区域的宽度也为d,所加电场强度的大小为E,方向竖直向

41、上,磁感应强度方向垂直纸面向里,磁感应强度大小等于Ev0,重力加速度为g,则下列说法正确的是()A.微粒在ab区域的运动时间为v0gB.微粒在bc区域中做匀速圆周运动,圆周半径r=2dC.微粒在bc区域中做匀速圆周运动,运动时间为d6v0D.微粒在ab、bc区域中运动的总时间为(+6)d3v0答案ABD8.(2018河北石家庄二中期中,14)如图所示,以O为圆心、MN为直径的圆的左半部分内有垂直纸面向里的匀强磁场,三个不计重力、质量相同、带电荷量相同的带正电粒子a、b和c以相同的速率分别沿aO、bO和cO方向垂直于磁场射入磁场区域,已知bO垂直于MN,aO、cO和bO的夹角都为30,a、b、c三个粒子从射入磁场到射出磁场所用时间分别为ta、tb、tc,则下列给出的时间关系可能正确的是() A.tatbtbtcC.ta=tbtcD.ta=tb=tc答案AD三、非选择题(共91分)9.(2020届山东等级考模拟,17)(14分)如图所示,在第一象限内,存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场,第二象限内存在水平向右的匀强电场,第三、四象限内存在垂直于xOy平面向外、磁感应强度大小为B0的匀强磁场。一质量为m、电荷量为+q的粒子,从x轴上M点以某一初速度垂直于x轴进入第四象限,在xOy平面内,以原点O为圆心做半径为R0的圆周运动;随后进入电场运动至y轴上的N点,沿与y轴正方向成45角离开电