高三物理二輪復(fù)習(xí)帶電粒子在磁場中的運動專題突破系列小題狂練大題沖關(guān)

1、2014屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題突破系列：帶電粒子在磁場中的運動:0A0在須（2013 江蘇鹽城二模）兩根互相平行的通電長直導(dǎo)線A、B垂直于紙面放置，電流相同。OO是AB連線的中垂線，沿 OO方向磁感應(yīng)弓II度的大小 （）A.逐漸變大B.逐漸變小C.先變小后變大D.先變大后變小答案D解析 根據(jù)磁感應(yīng)強度的疊加原理可知，在O點合磁感應(yīng)強度為零，在無窮遠(yuǎn)處合磁感應(yīng)強度也為零，在中垂線OO上其他點合磁感應(yīng)強度的方向是垂直于OO水平向右，故沿OO方向磁感應(yīng)強度的大小先變大后變小，D正確。八八 I4r（2013 廣東汕頭一模）如圖，長方形線框abcd通有電流I,放在直線電流I附近，線 框與直線電流共面，則

2、下列表述正確的是（）A線框四個邊都受安培力作用，它們的合力方向向左B.只有ab和cd邊受安培力作用，它們的合力為零ab和cd邊所受安培力大小相等，方向相同D.線框四個邊都受安培力作用，它們的合力為零答案A解析根據(jù)安培定則可知，線框處在垂直紙面向里的磁場中，線框四個邊都受安培力作用。ab、cd所在處的磁場相同，電流方向相反，故所受的合力為零。ad所受安培力向左，bc所受安培力向右，但離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場越弱，所以ad, bc所受的合力向左，故 A正確，BC D錯誤。（2013 安徽理綜）圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個頂點上， 導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所

3、示。一帶正電的粒子從正方形中心 O點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是（）A.向上B.向下C.向左D.向右答案B解析根據(jù)右手定則及磁感應(yīng)強度的疊加原理可得，四根導(dǎo)線在正方形中心 O點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度方向向左，當(dāng)帶正電的粒子垂直于紙面的方向向外運動時，根據(jù)左手定則可知，粒子所受洛倫茲力的方向向下，B項正確。（2013 重慶理綜）上t1十 B/ Q -下如圖所示，一段長方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長都為a和b,內(nèi)有帶電量為q的某種自由運動電荷。 導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強磁場中，內(nèi)部磁感應(yīng)強度大小為Bo當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時，測得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為

4、U,且上表面的電勢比下表面的低。 由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運動電荷數(shù)及自由運動電荷的正負(fù)分別為（）A IB -A .,負(fù) |q|aUIB 十B iiii，正|q|aUIBC廠QT，負(fù)|q|bU IBD 正|q|bU 答案C解析假設(shè)粒子帶正電，根據(jù)左手定則，粒子受的洛倫茲力向上，上面聚集正電荷,則上板電勢高，與題意不符，所以粒子帶負(fù)電；達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，粒子受的電場力與洛倫茲一，UIB力平衡，有 qa= qvB,且 I=n|q|Sv = n|q|abv ,兩式結(jié)合得 a= |。（2013 山東臨沂一模）如圖所示，兩根長直導(dǎo)線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M N兩小孔中，O為M N連線中點，連

5、線上 a、b兩點關(guān)于O點對稱。導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流。已知通電長直導(dǎo)線在周圍產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度B=k；,式中k是常數(shù)，I是導(dǎo)線中電流、r為點到導(dǎo)線的距離。一帶正電的小球以初速度V0從a點出發(fā)沿連線運動到 b點。關(guān)于上述過程,卜列說法正確的是（）A.小球先做加速運動后做減速運動B.小球一直做勻速直線運動C.小球?qū)ψ烂娴膲毫ο仍龃蠛鬁p小D.小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃蟠鸢窧Cab產(chǎn)生的磁場方向平行于解析根據(jù)安培定則和磁感應(yīng)強度的疊加原理可知，線段桌面向里，且aOb部分的磁場強弱關(guān)于 O點對稱分布，O點磁場最弱。帶正電的小球從a沿連線運動到b的過程中，所受的洛侖茲力豎直向上，大小先減小后

6、增大，小球?qū)ψ烂娴膲毫N=mg- qvB, Fn先增大后減小，C正確，D錯誤，小球水平方向不受外力作用，故小球做勻速直線運動，B正確，A錯誤。（2013 廣東理綜）如圖，兩個初速度大小相同的同種離子a和b,從O點沿垂直磁場方向進入勻強磁場,最后打到屏P上，不計重力。下列說法正確的有（）a、b均帶正電a在磁場中飛行的時間比 b的短a在磁場中飛行的路程比 b的短a在P上的落點與 O點的距離比b的近答案AD解析由左手定則可判斷粒子 a、b均帶正電，選項 A正確；由于是同種粒子，且粒子的速度 大小相等，所以它們在勻強磁場中做圓周運動的軌跡半徑r=翳目同，周期丁=2b%相同, 畫出粒子的運動軌跡圖可知

7、， b在磁場中運動軌跡是半個圓周，a在磁場中運動軌跡大于半個圓周，選項A、D正確。7.（2013 安徽黃山聯(lián)考）如圖所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)存在著垂直于紙面向外的勻強 磁場，一個帶電粒子（不計重力）從A點以速度vo沿AO且垂直于磁場方向射入磁場中，并由 B點射出，且/ AOB= 120 ,則該粒子在磁場中運動的時間為 （ ）2 71rA.-3voB2中冗r3v03V03V0答案D fi 12兀 R解析如圖所不，粒子在磁場中運動的時間t = -T=-T,而周期T=，由幾何2 兀 6V0關(guān)系得R= r cot 30 = /3r ,所以t =, D正確。13v08.0f TOC o 1-5 h z

8、 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document XXXXXXXXXXXXX石事X , X .0 尸九（2013 廣東揭陽一模）如圖所示，在x軸上方存在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，一個電子（質(zhì)量為m電荷量為q）從x軸上的o點以速度v斜向上射入磁場中，速度方向與 x軸的夾角為45并與磁場方向垂直。電子在磁場中運動一段時間后，從 x軸上的P點射出磁場。則（）A.電子在磁場中運動的時間為兀m 2qBB.電子在磁場中運動的時間為兀m qBC.。P兩點間的距離為2mv qBD.。P兩點間的距離為2mvqB答案AC解析X X X X01畫出電子的運動軌跡如圖: 電子在磁場

9、中的運動時間兀t=2Tt=2Tx2=端,A正確,B錯誤；設(shè)電子在磁場中做圓周運動的半徑為R,根據(jù)2mV,口mvqvB=得R=,由幾何關(guān)系得R qBO之 2Rsin 45C , C正確，D錯誤。qB9.(2013 浙江嘉興二模)如圖，光滑半圓形軌道與光滑曲面軌道在 B處平滑連接，前者置 于水平向外的勻強磁場中， 有一帶正電小球從 A靜止釋放，且能沿軌道前進，并恰能通過半 圓形軌道最高點 Co現(xiàn)若撤去磁場，使球從靜止釋放仍能恰好通過半圓形軌道最高點，則釋放高度H與原釋放高度 H的關(guān)系是()A H = HC. H H答案C解析有磁場時，設(shè)小球剛好通過最高點qvB=mR,顯然，vygR, R為半圓形軌

10、道半徑，B. H HD.無法確定C時的速度為v,則小球在最高點有：mg12 12根據(jù)動能7E理得 mg(H- 2R)=-mv以所R5 1 210.XXXBXXXXXXXXxxx 一0 x（2013 安徽黃山屯溪一中等三校聯(lián)考）如圖所示，在x0, y0的空間中有恒定的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的方向垂直于xOy平面向里，大小為 Bo現(xiàn)有一質(zhì)量為nr電荷量為q的帶正電粒子，從 x軸上的某點P沿著與x軸成30。角的方向射入磁場。不計重力的影響， 則下列有關(guān)說法中正確的是 （）A.只要粒子的速率合適，粒子就可能通過坐標(biāo)原點B.粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間一定為5兀m/3qBC.粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間可

11、能為m m/qBD.粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間可能為兀m/6qB答案C解析根據(jù)同一直線邊界上粒子運動的對稱性可知，粒子不可能通過坐標(biāo)原點，A 2 7tm 錯誤；粒子運動的情況有兩種，一種是從y軸邊界射出，最短時間要大于 ,故D錯；對3qB應(yīng)軌跡時，ti = T= 繆 C正確，另一種是從x軸邊界飛出，如軌跡，時間t3=1T=5誓2 qB6 3qB此時粒子在磁場中運動時間最長，故B錯誤。上部分充滿垂直紙面向外11.如圖所示，中軸線PQ各矩形區(qū)域 MNDO成上下兩部分,的勻強磁場，下部分充滿垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度皆為Bo 一質(zhì)量為 m帶電荷量為q的帶正電粒子從 P點進入磁場，速度與邊

12、MC的夾角0 =30 o MC邊長為a, MN 邊長為8a,不計粒子重力。求：(1)若要該粒子不從 MNi射出磁場，其速度最大值是多少？(2)若要該粒子恰從Q點射出磁場，其在磁場中的運行時間最少是多少?答案qBa10 % m (2)- 3qB解析(1)設(shè)該粒子恰不從 MN邊射出磁場時的軌跡半徑為1rcos60 = r 2a,解得 r = ar,由幾何關(guān)系得:又由qvB=2 v mrqBa解得最大速度v彳。(2)粒子每經(jīng)過分界線 P-次，在PQ方向前進的位移為軌跡半徑R的、/3倍。設(shè)粒子進入磁場后第 n次經(jīng)過PQ線時恰女?到達(dá)Q點有 n 3R= 8a,且 R-8=4.62n所能取的最小自然數(shù)為

13、5。粒子做圓周運動的周期為 t=2三qB,、一一， 127tm粒子每經(jīng)過PQ分界線一次用去的時間為 t =-T= ,3 3qB粒子到達(dá)Q點的最短時間為t min = 5t =。3qB. (2013 山東泰安一模)在xOy坐標(biāo)系內(nèi)存在按圖示規(guī)律變化的勻強電場和勻強磁場，電場沿y軸正方向，場強為 EOo磁場垂直紙面向外，磁感應(yīng)強度為Boo 一質(zhì)量為 m電 . .2 % m .荷量為q的帶正電粒子，在t=0時刻從y軸上某處沿x軸正向射入，已知 01X時間 qBo內(nèi)粒子做直線運動。不計粒子重力。求：r+1 2 3 4 5八鬻B。i 2 3 4 5力乂粵qBo(1)粒子射入時的速度。(2)在04X 24

14、m寸間內(nèi)，粒子沿 y軸方向的位移。 qBo(3)若粒子的速度第二次沿 x軸負(fù)向時，恰好經(jīng)過x軸。則t = 0時粒子的縱坐標(biāo)為何值?答案(1)E Bo(2)8 兀 2mE22 mEbT (3)(1 +3 +1 8兀 )qB0解析(1)在言時間內(nèi)粒子做直線運動qEo= qvB0解得：v=E0Bd2 7tm 2 7tm(2)在1 X族4X能時間內(nèi)粒子做一圓周運動和2 兀 m, , ,At =2X區(qū)的類平拋運動qEo= ma12A y = 2,a A ti8Tt2mE斛得：A y = -2- qBo4 Tt Edvy = a A t = Bo,一八vy .tan 0 = = 4 兀Vxv=，vX+ v

15、； =5 + 16 兀 2E0Bd,.27tm 2兀叫，、在4X5X 時間，粒子做圓周運動qBoqBox方向.如圖甲所示的坐標(biāo)系中，第四象限內(nèi)存在垂直于紙面向里的有界勻強磁場,的寬度OA 2043cmy方向無限制，磁感應(yīng)強度 R=1X10-4T?，F(xiàn)有一比荷為=2xi0akg的正離子以某一速度從 O點射入磁場，a =60 ,離子通過磁場后剛好從A點射出。11XXX+ B/(xlO-4T) 1 2 3 4 5 6 7 8以各10%)Xbox X XXX 圖甲(1)求離子進入磁場 B0的速度大??；(2)離子進入磁場B0后，某時刻再加一個同方向的勻強磁場，使離子做完整的圓周運動，求所加磁場的磁感應(yīng)強度

16、的最小值；(3)離子進入磁場 艮后，再加一個如圖乙所示的變化磁場(正方向與 艮方向相同，不考慮磁場變化所產(chǎn)生的電場)，求離子從O點到A點的總時間。答案(1)4X106ms (2)3X10 4T (3) 172 u x 10 7s解析(1)如圖a所示，由幾何關(guān)系得離子在磁場中運動時的軌跡半徑ri=0.2m離子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力2qvBo=m-,得 v=4X106ms r i2v(2)由qvB=m-知，B越小，r越大。要求磁感應(yīng)強度的最小值，即要求半徑的最大值， ri離子的運動軌跡如圖 a中的小圓。設(shè)離子在磁場中最大半徑為R,由幾何關(guān)系得：R= 0.05 m2 v由牛頓第二7E律得 qvBi= mR得 Bi = 4X 10 4T則外加磁場的最小值為 ABi = 3Xi0 4T離子在磁場中運動第一次遇到外加磁場的過程中軌跡對應(yīng)的圓心角:.X10 120 1 =兀x 10、，八兀r X 2