高三物理二輪復(fù)習(xí)專題限時集訓(xùn)第1部分專題突破篇專題9磁場帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運動

1、（通用版）2017屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題限時集訓(xùn)第1部分專題打破篇專題9磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運動專題限時集訓(xùn)(九)磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運動一、選擇題(此題共8小題，每題6分在每題給出的四個選項中，第15題只有一項切合題目要求，第68題有多項切合題目要求全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1.中國宋代科學(xué)家沈括在夢溪筆談中最早記錄了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也”進(jìn)一步研究表示，地球周圍地磁場的磁感線散布表示如圖19所示聯(lián)合上述資料，以下說法不正確的選項是()圖19A地理南、北極與地磁場的南、北極不重合B地球內(nèi)部也存在磁場，地磁

2、南極在地理北極相鄰C地球表面隨意地點的地磁場方向都與地面平行D地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用C地球為一巨大的磁體，地磁場的南極、北極在地理上的北極和南極相鄰，兩極其實不重合；且地球內(nèi)部也存在磁場，只有赤道上空磁場的方向才與地面平行；對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的速度方向與地磁場方向不會平行，必然碰到地磁場力的作用，故C項說法不正確2.(2016洛陽三模)如圖20所示，一個靜止的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(不計重力)，經(jīng)電壓U加快后垂直進(jìn)入磁感覺強度為B的勻強磁場中，粒子在磁場中轉(zhuǎn)半個圓后打在P點，設(shè)OPx，能夠正確反應(yīng)x與U之間的函數(shù)關(guān)系的是()圖2012B帶電粒子經(jīng)電

3、壓U加快，由動能定理，qU2mv，垂直進(jìn)入磁感覺強度為B的勻強1/8（通用版）2017屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題限時集訓(xùn)第1部分專題打破篇專題9磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運動v2x8m磁場中，洛倫茲力供應(yīng)向心力，qvBmR，而R2，聯(lián)立解得xqB2U.由此可知能夠正確反應(yīng)x與U之間的函數(shù)關(guān)系的是選項B中圖象3.如圖21所示是盤旋加快器的工作原理圖，兩個半徑為R的中空半圓金屬盒D、D間12窄縫寬為d，兩金屬電極間接有高頻電壓U，中心O處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子在兩盒間被電壓U加快，勻強磁場垂直兩盒面，粒子在磁場中做勻速圓周運動，令粒子在勻強磁場中運行的總時間為t，則以下說法正確

4、的選項是()圖21qA粒子的比荷越小，時間t越大mB加快電壓U越大，時間t越大C磁感覺強度B越大，時間t越大D窄縫寬度d越大，時間t越大v2帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，由洛倫茲力供應(yīng)向心力Bqvmr及粒子最大偏q2B2R2轉(zhuǎn)半徑為R，得帶電粒子獲得的最大動能為Ekm2m，令加快次數(shù)為n，則nqUEkm，粒子每加快一次后，在磁場中運動半個周期，所以粒子在勻強磁場中運行的總時間Ttn2nm2BR，聯(lián)立得t2，C正確，A、B、D錯誤BqU4(2016湖北八校聯(lián)考)如圖22所示，空間存在垂直紙面向里的勻強磁場，從P點平行直線MN射出的a、b兩個帶電粒子，從它們射出到第一次抵達(dá)直線MN所用的時間同樣

5、，抵達(dá)MN時速度方向與MN的夾角分別為60和90，不計粒子重力以及粒子間的相互作用力，則兩粒子速度大小之比vavb為()【導(dǎo)學(xué)號：37162055】2/8（通用版）2017屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題限時集訓(xùn)第1部分專題打破篇專題9磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運動圖22A21B32C43D.23C兩粒子做圓周運動的軌跡如圖，設(shè)P點到的距離MN為L，由圖知b粒子的運動軌跡半徑為RL，對于a粒子有LbRcos60R，解得：R2L，即兩粒子的半徑之比為RRaaaab2m21，粒子做圓周運動的周期為TqB，由題意知12m12mmmabab6qaB4qbB，得兩粒子的比荷之比為qaqb32v2qBR，粒子

6、所受的洛倫茲力供應(yīng)其所需的向心力，有qvBmR，得vm，聯(lián)立va4得.vb35.兩平行的金屬板沿水平方向放置，極板上所帶電荷情況如圖23所示，且極板間有垂直紙面向里的勻強磁場，現(xiàn)將兩個質(zhì)量相等的帶電小球分別從P點沿水平方向射入極板間，兩小球均能沿直線穿過平行板，若撤去磁場，仍將這兩個帶電小球分別保持原來的速度從P點沿水平方向射入極板間，則兩個小球會分別落在A、B兩點，設(shè)落在A、B兩點的小球的帶電荷量分別為qA、qB，則以下對于此過程的說法正確的選項是()圖23A兩小球必然帶負(fù)電B若qq，則兩小球射入時的初速度必然有vvBABAC若qAqB，則兩小球射入時的動能必然有EkAqB，則必然12有vA

7、xB，則應(yīng)有vAvB，與上述矛盾，由此可知，兩個小球在極板間運動的加快度不能能相等，選項D錯誤3/8（通用版）2017屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題限時集訓(xùn)第1部分專題打破篇專題9磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運動6(2016湖南十三校一聯(lián))如圖24所示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，y軸豎直向上第、象限內(nèi)有垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強磁場，第象限同時存在方向平行于y軸的勻強電場(圖中未畫出)一帶電小球從x軸上的A點由靜止釋放，碰巧從P點垂直于y軸進(jìn)入第象限，爾后做圓周運動，從Q點垂直于x軸進(jìn)入第象限，Q點距O點的距離為，重力加快度為g.依照以上信息，能夠求出的物理量有()d圖24A磁感覺強度大小B小

8、球在第象限運動的時間C電場強度的大小和方向D圓周運動的速度大小12BD由A到P點過程有mgd2mv，則小球做圓周運動的速度大小v2gd，選項D正確；小球在第象限運動的時間t1Tdd，選項B正確；在第象限，小球做42v22gdmv圓周運動，則有mgqE，由于m、q未知，不能夠求電場強度的大小，由dqB知，不能夠求磁感覺強度大小，選項A、C錯誤如圖25所示，直角三角形ABC地區(qū)中存在一勻強磁場，比荷同樣的兩個粒子(不計重力)從A點沿方向射入磁場，分別從邊上的、Q兩點射出，則()ABACP圖25A從P點射出的粒子速度大B從Q點射出的粒子速度大C從Q點射出的粒子在磁場中運動的時間長D兩個粒子在磁場中運

9、動的時間同樣長BD粒子在磁場中做勻速圓周運動，依照幾何關(guān)系(以以下圖，4/8（通用版）2017屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題限時集訓(xùn)第1部分專題打破篇專題9磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運動弦切角相等)，粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的圓心角相等，依照粒子在磁場中運動的時間t2T，2m粒子在磁場中做圓周運動的周期TqB，可知粒子在磁場中運動的時間相等，故D項正確，C項錯誤；以以下圖，粒子在磁場中做圓周運動，分別從P點和Q點射出，由圖知，粒子運mv動的半徑RPRQ，又粒子在磁場中做圓周運動的半徑RBq，可知粒子運動速度vPvQ，故A項錯誤、B項正確(名師原創(chuàng))如圖26所示，在地區(qū)和地區(qū)內(nèi)分別存在與紙面垂直但方向相反

10、的勻強磁場，地區(qū)內(nèi)磁感覺強度是地區(qū)內(nèi)磁感覺強度的2倍，一帶電粒子在地區(qū)左界限線處以垂直界線的速度進(jìn)入地區(qū)，發(fā)現(xiàn)粒子走開地區(qū)時速度方向改變了30，爾后進(jìn)入地區(qū)，測得粒子在地區(qū)內(nèi)的運動時間與地區(qū)內(nèi)的運動時間相等，則以下說法正確的選項是()【導(dǎo)學(xué)號：37162056】圖26A粒子在地區(qū)和地區(qū)中的速率之比為11B粒子在地區(qū)和地區(qū)中的角速度之比為21C粒子在地區(qū)和地區(qū)中的圓心角之比為12D地區(qū)和地區(qū)的寬度之比為11ACD由于洛倫茲力對帶電粒子不做功，故粒子在兩磁場中的運動速率不變，故A正確；由洛倫茲力fqBvma和av可知，粒子運動的角速度之比為12B1B212，則B錯誤；由于粒子在區(qū)域和地區(qū)內(nèi)的運動時

11、間相等，由m1m2mt可得tqB，且B2qBqB1221，所以可得1212，則C正確；由題意可知，粒子在地區(qū)B中運動的圓心角為30，則粒子在地區(qū)中運動的圓心角為60，由mv可知粒子在RqB地區(qū)中的運動半徑是在地區(qū)中運動半徑的2倍，設(shè)粒子在地區(qū)中的運動半徑為r，作粒子運動的軌跡以以下圖，則由圖可知，地區(qū)的寬度d12rsin30r；地區(qū)的寬度drsin30rcos(1806060)r，故D正確2二、計算題(共2小題，32分)9(16分)(2016遼寧省遼南協(xié)作校聯(lián)考)如圖27所示，在矩形ABCD內(nèi)，對角線BD5/8（通用版）2017屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題限時集訓(xùn)第1部分專題打破篇專題9磁場、帶電粒

12、子在磁場及復(fù)合場中的運動以上的地區(qū)存在平行于場(圖中未標(biāo)出)，其中子(不計重力)以初速度AD向下的勻強電場，對角線BD以下的地區(qū)存在垂直于紙面的勻強磁AD邊長為L，AB邊長為3L，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒v0從A點沿AB方向進(jìn)入電場，經(jīng)對角線BD某處垂直BD進(jìn)入磁場求：圖27該粒子進(jìn)入磁場時速度的大?。浑妶鰪姸鹊拇笮?；要使該粒子能從磁場返回電場，磁感覺強度應(yīng)知足什么條件？(結(jié)論可用根式來表示)【剖析】(1)如題圖所示，由幾何關(guān)系可得BDC30，帶電粒子受電場力作用做類平拋運動，由速度三角形可得vxv0vy3v02則vvxvy2v0.設(shè)BP的長度為x，則有xsin30vyt123Lxco

13、s30v0t1Eqmavyat126L23L5mv0解得x5，t15v0，E2qL.(3)若磁場方向向外，軌跡與DC相切，如圖甲所示有R14LR1sin3054L得R115v215mv0由B1qvm得B1R12qL15mv0磁場方向向外，要使粒子返回電場，則B12qL若磁場方向向里，軌跡與BC相切時，如圖乙所示有R26LR2cos3056/8（通用版）2017屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題限時集訓(xùn)第1部分專題打破篇專題9磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運動得R26233L5由2v2得250233mv9qLR2磁場方向向里，要使粒子返回電場，則25233mv0.B9qL【答案】看法析10(16分)(20

14、16山西四校二聯(lián))如圖28所示，靜止于A處的離子，經(jīng)加快電場加快后沿圖中圓弧虛線經(jīng)過靜電剖析器，從P點垂直CF進(jìn)入矩形地區(qū)的有界勻強電場，電場方向水平向左靜電剖析器通道內(nèi)有平均輻射散布的電場，已知圓弧虛線的半徑為R，其所在處場強為E，方向以以下圖離子質(zhì)量為m、電荷量為q，QF2d、PF3d，離子重力不計圖28求加快電場的電壓U；若離子碰巧能打在Q點上，求矩形地區(qū)QFCD內(nèi)勻強電場場強E0的值；若撤去矩形地區(qū)QFCD內(nèi)的勻強電場，換為垂直紙面向里的勻強磁場，要求離子能最后打在QF上，求磁場磁感覺強度B的取值范圍【導(dǎo)學(xué)號：37162057】12【剖析】(1)離子在電場中加快，據(jù)動能定理有qU2mv離子在輻向電場中做勻速圓周運動，電場力供應(yīng)向心力，由牛頓第二定律可得2v7/8（通用版）2017屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題限時集訓(xùn)第1部分專題打破篇專題9