专题11带电粒子在磁场及复合场中的运动2006-2011高考物理真题分类汇编精校版共17个专题备课讲稿.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。专题11带电粒子在磁场及复合场中的运动2006-2011高考物理真题分类汇编精校版共17个专题-专题十一带电粒子在磁场及复合场中的运动2011年高考题组abcdI1I21(2011全国)如图,两根相互平行的长直导线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()Aa点Bb点Cc点Dd点2(2011全国课标)为了解释地球的磁性,19世纪安培假设:地球的磁场是由
2、绕过地心的轴的环形电流I引起的在下列四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是()西东I西东西东西东IIIABCDIL3(2011全国课标)电磁轨道炮工作原理如图所示待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的办法是A只将轨道长度L变为原来的2倍B只将电流I增加至原来的2倍C只将弹体质量减至原来的一半D将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的
3、2倍,其它量不变xyzOOI4(2011上海单科)如图,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O,并处于匀强磁场中当导线中通以沿x正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为则磁感应强度方向和大小可能为()Az正向,By正向,Cz负向,D沿悬线向上,导轨ABx图(a)导轨Ax图(b)B5(2011上海单科)如图(a),磁铁A、B的同名磁极相对放置,置于水平气垫导轨上A固定于导轨左端,B的质量m=0.5kg,可在导轨上无摩擦滑动将B在A附近某一位置由静止释放,由于能量守恒,可通过测量B在不同位置处的速度,得到B的势能随位置x的变化规律,见图(c)中曲线I若将导轨右端抬高,使其与
4、水平面成一定角度如图(b)所示,则B的总势能曲线如图(c)中II所示,将B在x=20.0cm处由静止释放,求:(解答时必须写出必要的推断说明取g=9.8m/s2)(1)B在运动过程中动能最大的位置;(2)运动过程中B的最大速度和最大位移(3)图(c)中直线III为曲线II的渐近线,求导轨的倾角O5.010.015.020.0x/cmE/J1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1图(c)(4)若A、B异名磁极相对放置,导轨的倾角不变,在图(c)上画出B的总势能随x的变化曲线6(2011浙江)利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方
5、向垂直纸面向里的匀强磁场,板上有两条宽度分别为2d和d的缝,两缝近端相距为L一群质量为m、电荷量为q,具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场,对于能够从宽度为d的缝射出的粒子,下列说法正确的是()BMNdL2dA.粒子带正电B.射出粒子的最大速度为C.保持d和L不变,增大B,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D.保持d和B不变,增大L,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大7(2011浙江)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图中的正方形为其边界一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速
6、率的粒子不计重力下列说法正确的是()OA入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同D在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大yxOPB2Bd2d8(2011全国课标)如图,在区域I(0xd)和区域II(d0)的粒子以速度v0从平面MN上的P0点水平向右射入I区粒子在I区运动时,只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用,电场强度大小为E;在II区运动时,只受到匀强磁场的作用,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里求粒子首次从II区离开时到出发点P0的距离粒子的重力可以忽略13(2011重庆
7、)某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动,如图所示,材料表面上方矩形区域PPNN充满竖直向下的匀强电场,宽为d;矩形区域NNMM充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,长为3s,宽为s;NN为磁场与电场之前的薄隔离层一个电荷量为e、质量为m、初速为零的电子,从P点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场,电子每次穿越隔离层,运动方向不变,其动能损失是每次穿越前动能的10%,最后电子仅能从磁场边界MN飞出不计电子所受重力(1)求电子第二次与第一次圆周运动半径之比;(2)求电场强度的取值范围;B磁场区域MNPds3sMNP+-电场区域A(3)A是MN的中点,若要使电子在A、M间垂直于AM飞
8、出,求电子在磁场区域中运动的时间AXYZWCDdBhl14(2011四川)如图所示:正方形绝缘光滑水平台面WXYZ边长l=1.8m,距地面h=0.8m平行板电容器的极板CD间距d=0.1m且垂直放置于台面,C板位于边界WX上,D板与边界WZ相交处有一小孔电容器外的台面区域内有磁感应强度B=1T、方向竖直向上的匀强磁场电荷量q=510-13C的微粒静止于W处,在CD间加上恒定电压U=2.5V,板间微粒经电场加速后由D板所开小孔进入磁场(微粒始终不与极板接触),然后由XY边界离开台面在微粒离开台面瞬时,静止于X正下方水平地面上A点的滑块获得一水平速度,在微粒落地时恰好与之相遇假定微粒在真空中运动、
9、极板间电场视为匀强电场,滑块视为质点,滑块与地面间的动摩擦因数=0.2,取g=10m/s2(1)求微粒在极板间所受电场力的大小并说明两板的极性;(2)求由XY边界离开台面的微粒的质量范围;(3)若微粒质量m0=110-13kg,求滑块开始运动时所获得的速度B离子源+狭缝加速电场qACDG15(2011北京)利用电场和磁场,可以将比荷不同的离子分开,这种方法在化学分析和原子核技术等领域有重要的应用如图所示的矩形区域ACDG(AC边足够长)中存在垂直于纸面的匀强磁场,A处有一狭缝离子源产生的离子,经静电场加速后穿过狭缝沿垂直于GA边且垂直于磁场的方向射入磁场,运动到GA边,被相应的收集器收集整个装
10、置内部为真空已知被加速的两种正离子的质量分别是m1和m2(m1m2),电荷量均为q加速电场的电势差为U,离子进入电场时的初速度可以忽略不计重力,也不考虑离子间的相互作用(1)求质量为m1的离子进入磁场时的速率v1;(2)当磁感应强度的大小为B时,求两种离子在GA边落点的间距s;(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响,实际装置中狭缝具有一定宽度若狭缝过宽,可能使两束离子在GA边上的落点区域交叠,导致两种离子无法完全分离设磁感应强度大小可调,GA边长为定值L,狭缝宽度为d,狭缝右边缘在A处离子可以从狭缝各处射入磁场,入射方向仍垂直于GA边且垂直于磁场为保证上述两种离子能落在GA边上并被完全分离,
11、求狭缝的最大宽度16(2011福建)如图甲,在x0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于xoy平面向里的匀强磁场,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B一质量为m,带电量为q(q0)的粒子从坐标原点O处,以初速度v0沿x轴正方向射入,粒子的运动轨迹见图甲,不计粒子的质量(1)求该粒子运动到y=h时的速度大小v;(2)现只改变入射粒子初速度的大小,发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹(y-x曲线)不同,但具有相同的空间周期性,如图乙所示;同时,这些粒子在y轴方向上的运动(y-t关系)是简谐运动,且都有相同的周期求粒子在一个周期T内,沿x轴方向前进的距离S;当入射粒子的初速度大小为v0时,其y-
12、t图像如图丙所示,求该粒子在y轴方向上做简谐运动的振幅A,并写出y-t的函数表达式甲乙丙EOxyhBv0OxySSOty17(2011天津)回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用,有力地推动了现代科学技术的发展(1)当今医学成像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”,它在医疗诊断中,常利用能放射电子的同位素碳11为示踪原子,碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得,同时还产生另一粒子,试写出核反应方程若碳11的半衰期为20min,经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几?(结果取2位有效数字)(2)回旋加速器的原理如图,D1和D2是两个中空的半径为
13、R的半圆金属盒,它们接在电压一定、频率为f的交流电源上,位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略,重力不计),它们在两盒之间被电场加速,D1、D2置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P,求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、f的关系式(忽略质子在电场中运动的时间,其最大速度远小于光速)(3)试推理说明:质子在回旋加速器中运动时,随轨道半径r的增大,同一盒中相邻轨道的半径之差是增大、减小还是不变?AD1D2UB接交流电源18(2011安徽)如图所示,在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内,有相互垂直的匀强电场和匀强磁场,磁感应强度
14、为B,磁场方向垂直于xOy平面向里一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入,带电粒子恰好做匀速直线运动,经t0时间从P点射出(1)求电场强度的大小和方向(2)若仅撤去磁场,带电粒子仍从O点以相同的速度射入,经时间恰从半圆形区域的边界射出求粒子运动加速度的大小BROyPx(3)若仅撤去电场,带电粒子仍从O点射入,且速度为原来的4倍,求粒子在磁场中运动的时间qBv019(2011上海综合)“上海光源”发出的光,是接近光速运动的电子在磁场中做曲线运动改变运动方向时产生的电磁辐射若带正电的粒子以速率v0进入匀强磁场后,在与磁场垂直的平面内做半径为mv0/qB的匀速圆周运动(如图),式
15、中q为粒子的电荷量,m为其质量,B为磁感应强度,则其运动的角速度=粒子运动一周所需的时间称为回旋周期,如果以上情况均保持不变,仅增大粒子进入磁场的速率v0,则回旋周期(填“增大”、“不变”或“减小”)20062010年高考题组BI1(2010上海单科)如图,长为2l的直导线折成边长相等,夹角为60的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为()A0B0.5BIlCBIlD2BIl2(2009全国)如图,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd的
16、长度均为L,且abc=bcd=1350流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力A方向沿纸面向上,大小为IabcdB方向沿纸面向上,大小为C方向沿纸面向下,大小为D方向沿纸面向下,大小为m+Q3(2009广东单科)如图所示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中质量为m、带电量为Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑在滑块下滑的过程中,下列判断正确的是()A滑块受到的摩擦力不变B滑块到达地面时的动能与B的大小无关C滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下DB很大时,滑块可能静止于斜面上BPabcMNvd4(2006北京)如图所示,匀强磁场
17、的方向垂直纸面向里,一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入,沿曲线dPa打到屏MN上的a点,通过Pa段用时为t,若该微粒经过P点时,与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒,最终打到屏MN上两个微粒所受重力均忽略新微粒运动的()A轨迹为Pb,至屏幕的时间将小于tB轨迹为Pc,至屏幕的时间将大于tC轨迹为Pb,至屏幕的时间将等于tD轨迹为Pa,至屏幕的时间将大于t5(2009江苏单科)如图所示,在匀强磁场中附加另一匀强磁场,附加磁场位于图中阴影区域,附加磁场区域的对称轴OO与SS垂直a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向射入磁场,它们的速度大小相等,b的速度方向与SS垂直,a、c
18、的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为、,且三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点S,则下列说法中正确的有()A三个质子从S运动到S的时间相等B三个质子在附加磁场以外区域运动时,运动轨迹的圆心均在OO轴上C若撤去附加磁场,a到达SS连线上的位置距S点最近SOSOabc附加磁场区域D附加磁场方向与原磁场方向相同BEO6(2009北京)如图所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O点(图中未标出)穿出若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速
19、度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b()A穿出位置一定在O点下方B穿出位置一定在O点上方C运动时,在电场中的电势能一定减小D在电场中运动时,动能一定减小7(2008北京)在如图所示的空间中,存在场强为E的匀强电场,同时存在沿x轴负方向,磁感应强度为B的匀强磁场一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动据此可以判断出()yxzOvA质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能减小;沿z轴正方向电势升高B质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能增大;沿z轴正方向电势降低C质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势升高D质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能
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- 专题 11 带电 粒子 磁场 复合 中的 运动 2006 2011 高考 物理 分类 汇编 精校版共 17 备课 讲稿
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