2019年高考物理二輪復習 專題三 電場和磁場 第9講 磁場及帶電粒子在磁場中的運動練案

1、2019年高考物理二輪復習 專題三 電場和磁場 第9講 磁場及帶電粒子在磁場中的運動練案專題三第9講磁場及帶電粒子在磁場中的運動限時：40分鐘一、選擇題(本題共8小題，其中14題為單選，58題為多選)1(2018山東省濰坊市高三下學期一模)如圖所示，導體棒ab用絕緣細線水平懸掛，通有由a到b的電流。ab正下方放一圓形線圈，線圈通過導線，開關(guān)與直流電源連接。開關(guān)閉合瞬間，導體棒ab將(B)A向外擺動B向里擺動C保持靜止，細線上張力變大D保持靜止，細線上張力變小解析開關(guān)閉合瞬間，圓形線圈的電流順時針方向，根據(jù)右手螺旋定則可知導體棒ab的磁場方向豎直向下，根據(jù)左手定則可知導體棒ab將向里擺動，故B正

2、確，ACD錯誤；故選B。2(2018山東省歷城高三下學期模擬)如圖所示，用絕緣細線懸掛一個導線框，導線框是由兩同心半圓弧導線和在同一條水平直線上的直導線EF、GH連接而成的閉合回路，導線框中通有圖示方向的電流，處于靜止狀態(tài)。在半圓弧導線的圓心處沿垂直于導線框平面的方向放置一根長直導線O。當O中通以垂直紙面方向向里的電流時(D)A長直導線O產(chǎn)生的磁場方向沿著電流方向看為逆時針方向B半圓弧導線ECH受安培力大于半圓弧導線FDG受安培力CEF所受的安培力方向垂直紙面向外D從上往下看，導線框?qū)㈨槙r針轉(zhuǎn)動解析當直導線O中通以垂直紙面方向向里的電流時，由安培定則可判斷出長直導線O產(chǎn)生的磁場方向為順時針方向

3、，選項A錯誤；磁感線是以O(shè)為圓心的同心圓，半圓弧導線與磁感線平行不受安培力，選項B錯誤；由左手定則可判斷出直導線EF所受的安培力方向垂直紙面向里，選項C錯誤；GH所受的安培力方向垂直紙面向外，從上往下看，導線框?qū)㈨槙r針轉(zhuǎn)動，選項D正確；故選D。3(2018河南省鄭州市高三下學期模擬)如圖所示，在邊長為L的正方形ABCD陰影區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面的勻強磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q<0)的帶電粒子以大小為v0的速度沿紙面垂直AB邊射入正方形，若粒子從AB邊上任意點垂直射入，都只能從C點射出磁場，不計粒子的重力影響。下列說法正確的是(D)A此勻強磁場的方向可能垂直紙面向外B此勻強磁場的磁感應強

4、度大小為C此勻強磁場區(qū)域的面積為D此勻強磁場區(qū)域的面積為解析若保證所有的粒子均從C點離開此區(qū)域，則由左手定則可判斷勻強磁場的方向應垂直紙面向里，A錯誤；由A點射入磁場的粒子從C點離開磁場，結(jié)合圖可知該粒子的軌道半徑應為RL，則由qBv0m，可解得B，B錯誤；由幾何關(guān)系可知勻強磁場區(qū)域的面積應為S2(L2L2)，C錯誤，D正確。4(2018河北省張家口市高三下學期模擬)如圖所示，在邊長ab1.5L，bcL的矩形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里，磁感應強度為B的勻強磁場，在ad邊中點O處有一粒子源，可以垂直磁場向區(qū)域內(nèi)各方向發(fā)射速度大小相等的同種帶電粒子，若沿Od方向射入的粒子從磁場邊界cd離開磁場，該粒

5、子在磁場中運動的時間為t0，圓周運動半徑為L，不計粒子的重力和粒子間的相互作用，下列說法正確的是(D)A粒子帶負電B粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期為4t0C粒子的比荷為D粒子在磁場中運動的最長時間為2t0解析由題設(shè)條件作出以O(shè)1為圓心的軌跡圓弧，如圖所示，由左手定則，可知該粒子帶正電，選項A錯誤；由圖中幾何關(guān)系可得sin，解得，可得T6t0，選項B錯誤；根據(jù)洛倫茲力公式和牛頓第二定律可得T，解得，選項C錯誤；根據(jù)周期公式，粒子在磁場中運動時間t，在同一圓中，半徑一定時，弦越長，其對應的圓心角越大，則粒子在磁場中運動時間最長時的軌跡是以O(shè)2為圓心的圓弧，如圖所示，由圖中幾何關(guān)系，解得t2t0，

6、選項D正確。5(2018湖北省襄陽市高三下學期模擬)如圖所示，在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應強度大小為B的勻強磁場，在x軸下方存在垂直紙面向外的磁感應強度大小為的勻強磁場。一帶負電的粒子(不計重力)從原點O與x軸成30角斜向上射入磁場，且在x軸上方運動的半徑為R。則(CD)A粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點OB粒子完成一次周期性運動的時間為C粒子射入磁場后，第二次經(jīng)過x軸時與O點的距離為3RD粒子在x軸上方和下方的磁場中運動的半徑之比為12解析根據(jù)左手定則判斷洛倫茲力的方向可知，粒子運動的過程中始終處于磁場內(nèi)，離O點越來越遠，粒子一定不能回到原點，A錯誤；由幾何關(guān)系可知，粒子在一次周期性運動時間內(nèi)

7、，在x軸上方運動的時間t1T，在x軸下方運動的時間t2T，粒子完成一次周期性運動的時間為t1t2，B錯誤；根據(jù)Bqvm得：r，在x軸下方的軌道半徑是在x軸上方的2倍，即r2R，由粒子在磁場運動時的偏轉(zhuǎn)角及幾何關(guān)系可知，粒子射入磁場后第一次經(jīng)過x軸時與O點的距離為R，第二次經(jīng)過x軸時與第一次經(jīng)過x軸時的距離為2R，所以第二次經(jīng)過x軸時與O點的距離為3R，C、D正確。6(2018廣東省汕頭市高三下學期4月模擬)如圖所示，虛線MN將平面分成和兩個區(qū)域，兩個區(qū)域分別存在著與紙面垂直的勻強磁場。一帶電粒子僅在磁場力作用下由區(qū)運動到區(qū)。曲線aPb為運動過程中的一段軌跡，其中、的弧長之比為21，且粒子經(jīng)過a

8、、b點時的速度方向均水平向右，下列判斷正確的是(AB)A、區(qū)域兩個磁場的磁感應強度方向相反，大小之比為12B粒子在、區(qū)域兩個磁場中的運動半徑之比為21C粒子通過aP、Pb兩段弧的時間之比為11D與對應的圓心角之比為21解析粒子在磁場中運動，洛倫茲力不做功，所以在兩個區(qū)域內(nèi)粒子的速率相同。由兩弧長之比為21，速率相同，可知時間之比為21，故C錯誤；由于粒子經(jīng)過a、b點時的速度方向均水平向右可知粒子在磁場中運動的圓心角相等，故D錯誤；根據(jù)t知角速度之比為12，由vr可知半徑之比為21，故B正確；根據(jù)qvBm得r，所以磁感應強度大小之比為12，且根據(jù)運動方向可知兩個磁場的方向相反，故A正確；故選AB

9、。7(2018廈門市高三下學期第二次質(zhì)量檢測)在一次南極科考中，科考人員使用磁強計測定地磁場的磁感應強度。其原理如圖所示，電路中有一段長方體的金屬導體，它長、寬、高分別為a、b、c，放在沿y軸正方向的勻強磁場中，導體中電流強度沿x軸正方向，大小為I。已知金屬導體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，自由電子做定向移動可視為勻速運動，測出金屬導體前后兩個側(cè)面間電壓為U，則(AD)A金屬導體的前側(cè)面電勢較低B金屬導體的電阻為C自由電子定向移動的速度大小為D磁感應強度的大小為解析根據(jù)左手定則(注意電子帶負電)可知電子打在前側(cè)面，即前側(cè)面帶負電，電勢較低，A正確；電流方向為從左向右，而題中U表示

10、的是導體前后兩個側(cè)面的電壓，故導體的電阻不等于，B錯誤；在t時間內(nèi)通過的電荷量為qn(bcvt)e，又Inbcve，解得v，C錯誤；因為當金屬導體中自由電子定向移動時受洛倫茲力作用向前側(cè)面偏轉(zhuǎn)，使得前后兩側(cè)面間產(chǎn)生電勢差，當電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時，前后兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電勢差。因而可得Bev，聯(lián)立可得B，D正確。8(2018山東省淄博市高三下學期第二次模擬)如圖所示，在、兩個區(qū)域內(nèi)存在磁感應強度大小均為B的勻強磁場，磁場方向分別垂直于紙面向外和向里，AD、AC邊界的夾角DAC30，邊界AC與邊界MN平行，區(qū)域?qū)挾葹閐，長度無限大，區(qū)磁場右邊界距A點無限遠。質(zhì)量為m、帶電量為q的正粒子

11、可在邊界AD上的不同點射入。入射速度垂直于AD且垂直于磁場，若入射速度大小為，不計粒子重力，則(BD)A粒子距A點0.5d處射入，不會進入?yún)^(qū)B粒子在磁場區(qū)域內(nèi)運動的最長時間為C粒子在磁場區(qū)域內(nèi)運動的最短時間為D從MN邊界出射粒子的區(qū)域長為(1)d解析粒子做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，有：qvBm得：rd，畫出恰好不進入?yún)^(qū)的臨界軌跡，如圖所示：結(jié)合幾何關(guān)系，有：AO2r2d；故從距A點0.5d處射入，會進入?yún)^(qū)，故A錯誤；粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的最大的圓心角為180，即在區(qū)內(nèi)運動的軌跡為半個圓周，故最長時間為t，故B正確；從A點進入的粒子在磁場中運動的軌跡最短(弦長也最短)，時間

12、最短，軌跡如圖所示：軌跡對應的圓心角為60，故時間為：t，故C錯誤；臨界軌跡情況如圖所示：根據(jù)幾何關(guān)系可得從MN邊界出射粒子的區(qū)域長為lr(1)d，故D正確；故選BD。二、計算題(本題共2小題，需寫出完整的解題步驟)9(2018山東省青島市二模)如圖，直角坐標系xOy區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度BT?，F(xiàn)有一帶負電的粒子，電荷量q1106C，質(zhì)量m51012kg，以v1106m/s的速度先后經(jīng)過P(1,5)、Q(5,2)兩點，粒子重力不計，求：(1)粒子做圓周運動的半徑R；(2)粒子從P運動到Q所用的時間t。解析(1)由于粒子做勻速圓周運動，qv0B代入數(shù)據(jù)可得：Rm(2)由題意

13、，粒子的運動軌跡如圖所示由幾何關(guān)系可知：xPQ5msin故粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為：120則運動時間：t代入數(shù)據(jù)可得：t6.0108s10(2018浙江省杭州市高三下學期預測卷)人類研究磁場的目的之一是為了通過磁場控制帶電粒子的運動。如圖所示，是通過磁場控制帶電粒子運動的一種模型。在0xd和dx2d的區(qū)域內(nèi)，分別存在磁感應強度均為B的勻強磁場，方向分別垂直紙面向里和垂直紙面向外。在坐標原點有一粒子源，連續(xù)不斷地沿x軸正方向釋放出質(zhì)量為m，帶電量為q(q>0)的粒子，其速率有兩種，分別為v1，v2。(不考慮粒子的重力、粒子之間的相互作用)試計算下列問題：(1)求兩種速率的粒子在磁感應強度為B的勻強磁場中做圓周運動的半徑大小R1和R2；(2)求兩種速率的粒子從x2d的邊界射出時，兩出射點的距離y的大??；(3)在x2d的區(qū)域添加一勻強磁場B1，使得從x2d邊界射出的兩束粒子最終匯聚成一束，并平行y軸正方向運動。在圖中用實線畫出粒子的大致運動軌跡(無需通過計算說明)，用虛線畫出所添加磁場的邊界線。解析(1)粒子在磁感應強度為B的勻強磁場中做勻速圓