高三復(fù)習(xí)專題 磁場(chǎng)專題

高考復(fù)習(xí)專題電磁場(chǎng)本章知識(shí)框架命題研究試題分析帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一直都是全國(guó)各省、市高考考查的熱點(diǎn)問(wèn)題，且常做為壓軸題出現(xiàn)，分值較高(18分以上)．綜合性較強(qiáng)、過(guò)程復(fù)雜、情景抽象，歸納性強(qiáng)，數(shù)學(xué)運(yùn)算能力要求較高，題解突破口難以確認(rèn)，難度較大，是考生成績(jī)拉開(kāi)檔次的一個(gè)題目．但只要有信心，掌握一定的方法與解題技巧，就可能多得分，得高分，甚至得滿分．命題特征1．本類試題所給的場(chǎng)大都是分離的電磁場(chǎng)或者說(shuō)由幾個(gè)場(chǎng)組合而成的，有些題目是交變的電磁場(chǎng)．2．題目涉及的過(guò)程較為復(fù)雜．有電場(chǎng)中的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且有交替．3．有運(yùn)動(dòng)的臨界點(diǎn)．4．解題方法：(1)分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程；(2)畫圓弧，找半徑；(3)畫運(yùn)動(dòng)軌跡．知識(shí)鏈接1．矢量(力、電場(chǎng)強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B)的合成與分解的方法：平行四邊形定則、正交分解法．2．帶電粒子的加速與偏轉(zhuǎn)：動(dòng)能定理、運(yùn)動(dòng)的合成與分解、牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式．3．帶電粒子在磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)：向心力的來(lái)源，半徑公式、周期公式、運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定：t＝eq\f(θ,2π)T．4．帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的確定．5．關(guān)于基本粒子及微粒的電荷量與質(zhì)量(1)基本粒子的電荷量與質(zhì)量：電子(β粒子)為eq\o\al(0,－1)e、質(zhì)子(氕核)為eq\o\al(1,1)H、α粒子為eq\o\al(4,2)He、氘核為eq\o\al(2,1)H、氚核為eq\o\al(3,1)H等，式中左上角的數(shù)字為粒子質(zhì)量數(shù)、左下角的數(shù)字為粒子的電荷數(shù)，從中可以比較它們質(zhì)量、電荷量的大小．宏觀微粒如塵埃、微粒、油滴、小球等，電荷量與質(zhì)量由題意說(shuō)明而定．(2)帶電粒子的電荷量、質(zhì)量一般以比荷(eq\f(q,m))的形式出現(xiàn)在各物理量表達(dá)式中．歷年經(jīng)典真題集錦選擇題1．(2013新課標(biāo)Ⅰ)如圖，半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面(紙面)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，一電荷量為q(q>0)，質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為R/2QUOTE，已知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60°，則粒子的速率為(不計(jì)重力)(B)2．(2013新課標(biāo)Ⅱ)空間有一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域的橫截面的半徑為R，磁場(chǎng)方向垂直橫截面．一質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的粒子以速率v0沿橫截面的某直徑射入磁場(chǎng)，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏離入射方向60°．不計(jì)重力，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(A)3．(2013浙江)[多選]在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的離子P+和P3+，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里，有一定的寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖所示．已知離子P+在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)θ=30°后從磁場(chǎng)右邊界射出．在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，離子P+和P3+(BCD)A．在電場(chǎng)中的加速度之比為1:1B．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為eq\r(3):1C．在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為1:2D．離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比為1:34．(2013安徽)圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線，其橫截面積位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線中通有大小相等的電流，方向如圖所示．一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，它所受洛倫茲力的方向是(B)A．向上B．向下C．向左D．向右5．(2013重慶)如圖所示，一段長(zhǎng)方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長(zhǎng)都為a和b，內(nèi)有帶電量為q的某種自由運(yùn)動(dòng)電荷．導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時(shí)，測(cè)得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U，且上表面的電勢(shì)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(yùn)動(dòng)電荷數(shù)及自由運(yùn)動(dòng)電荷的正負(fù)分別為(C)6．(2013廣東)[多選]如圖，兩個(gè)初速度大小相同的同種離子a和b，從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)人勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打到屏P上．不計(jì)重力．下列說(shuō)法正確的有(AD)A．a(chǎn)、b均帶正電B．a(chǎn)在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間比b的短C．a(chǎn)在磁場(chǎng)中飛行的路程比b的短D．a(chǎn)在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近7．(2013海南)[多選]三條在同一平面(紙面)內(nèi)的長(zhǎng)直絕緣導(dǎo)線組成一等邊三角形，在導(dǎo)線中通過(guò)的電流均為I，方向如圖所示．a(chǎn)、b和c三點(diǎn)分別位于三角形的三個(gè)頂角的平分線上，且到相應(yīng)頂點(diǎn)的距離相等．將a、b和c處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別記為B1、B2和B3，下列說(shuō)法正確的是(AC)A．B1=B2<B3B．B1=B2=B3C．a(chǎn)和b處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里D．a(chǎn)處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，b和c處磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里8．(2012江蘇)[多選]如圖所示，MN是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界．一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在紙面內(nèi)從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)．若粒子速度為v0，最遠(yuǎn)能落在邊界上的A點(diǎn)．下列說(shuō)法正確的有(BC)A．若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè)，其速度一定小于v0B．若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè)，其速度一定大于v0C．若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能小于v0-qBd/2mD．若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能大于v0+qBd/2m9．(2012海南)如圖，在兩水平極板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過(guò)兩極板．若不計(jì)重力，下列四個(gè)物理量中哪一個(gè)改變時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)改變(B)A．粒子速度的大小 B．粒子所帶的電荷量C．電場(chǎng)強(qiáng)度 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度10．(2012大綱)質(zhì)量分別為m1和m2、電荷量分別為q1和q2的兩粒子在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知兩粒子的動(dòng)量大小相等．下列說(shuō)法正確的是(A)A．若q1=q2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定相等B．若m1=m2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定相等C．若q1≠q2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定不相等D．若m1≠m2，則它們作圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定不相等11．(2012大綱)如圖，兩根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過(guò)紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流．a(chǎn)、O、b在M、N的連線上，O為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到O點(diǎn)的距離均相等．關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是(C)A．O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B．a(chǎn)、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反C．c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D．a(chǎn)、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同12．(2012北京)處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圈周運(yùn)動(dòng)．將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值(D)A．與粒子電荷量成正比B．與粒子速率成正比C．與粒子質(zhì)量成正比D．與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比13．(2012廣東)質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速度率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖2種虛線所示，下列表述正確的是(BCD)A．M帶負(fù)電，N帶正電B．M的速度率小于N的速率C．洛倫磁力對(duì)M、N做正功D．M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間14．(2012安徽)如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)Δt時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，OC與OB成60角．現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)関/3，仍從A點(diǎn)射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?B)A．Δt/2B．2ΔtC．Δt/3D．3Δt15．(2012天津)如圖所示，金屬棒MN兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由M向N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為θ，如果僅改變下列某一個(gè)條件，θ角的相應(yīng)變化情況是(A)A．棒中的電流變大，θ角變大B．兩懸線等長(zhǎng)變短，θ角變小C．金屬棒質(zhì)量變大，θ角變大D．磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，θ角變小16．(2011上海)[多選]如圖，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線用兩絕緣細(xì)線懸掛于O、O’，并處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)導(dǎo)線中通以沿x正方向的電流I，且導(dǎo)線保持靜止時(shí)，懸線與豎直方向夾角為θ．則磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和大小可能為(BC)17．(2011海南)[多選]空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖中的正方形為其邊界．一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場(chǎng)的方向從O點(diǎn)入射．這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不計(jì)重力．下列說(shuō)法正確的是(BD)A．入射速度不同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同B．入射速度相同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同C．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子，其運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同D．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的粒子，其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大18．(2010上海)如右圖，水平桌面上放置一根條形磁鐵，磁鐵中央正上方用絕緣彈簧懸掛一水平直導(dǎo)線，并與磁鐵垂直．當(dāng)直導(dǎo)線中通入圖中所示方向的電流時(shí)，可以判斷出(A)A．彈簧的拉力增大，條形磁鐵對(duì)桌面的壓力減小B．彈簧的拉力減小，條形磁鐵對(duì)桌面的壓力減小C．彈簧的拉力增大，條形磁鐵對(duì)桌面的壓力增大D．彈簧的拉力減小，條形磁鐵對(duì)桌面的壓力增大19．(2009廣東理基)帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用．下列表述正確的是(B)高考資A．洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功高考資源網(wǎng)B．洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能高考資源網(wǎng)C．洛倫茲力的大小與速度無(wú)關(guān)高考資源網(wǎng)D．洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向高考資源網(wǎng)20．(2009安徽)下圖是科學(xué)史上一張著名的實(shí)驗(yàn)照片，顯示一個(gè)帶電粒子在云室中穿過(guò)某種金屬板運(yùn)動(dòng)的徑跡．云室旋轉(zhuǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直照片向里．云室中橫放的金屬板對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用．分析此徑跡可知粒子(A)A．帶正電，由下往上運(yùn)動(dòng)B．帶正電，由上往下運(yùn)動(dòng)C．帶負(fù)電，由上往下運(yùn)動(dòng)D．帶負(fù)電，由下往上運(yùn)動(dòng)21．(2008廣東)[多選]帶電粒子進(jìn)入云室會(huì)使云室中的氣體電離，從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡．圖是在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)云室中觀察到的粒子的軌跡，a和b是軌跡上的兩點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直紙面向里．該粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量和電量不變，而動(dòng)能逐漸減少，下列說(shuō)法正確的是(AC)A．粒子先經(jīng)過(guò)a點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)b點(diǎn)B．粒子先經(jīng)過(guò)b點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)a點(diǎn)C．粒子帶負(fù)電D．粒子帶正電22．(2007天津)如圖所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與x軸正方向成120°角，若粒子穿過(guò)y軸正半軸后在磁場(chǎng)中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是(C)OOvBxy非選擇題23．(2013大綱卷)如圖，虛線OL與y軸的夾角θ=60°，在此角范圍內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子從左側(cè)平行于x軸射入磁場(chǎng)，入射點(diǎn)為M．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R．粒子離開(kāi)磁場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)軌跡與x軸交于P點(diǎn)(圖中未畫出)且OP=R．不計(jì)重力．求M點(diǎn)到O點(diǎn)的距離和粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．24．(2013安徽)如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy，在第Ⅰ象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿y正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向垂直于xOy平面向里，正三角形邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，且ab邊與y軸平行．一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，從y軸上的P(0,h)點(diǎn)，以大小為v0的速度沿x軸正方向射入電場(chǎng)，通過(guò)電場(chǎng)后從x軸上的a(2h,0)點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限，又經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)從y軸上的某點(diǎn)進(jìn)入第Ⅲ象限，且速度與y軸負(fù)方向成45°角，不計(jì)粒子所受的重力．求：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。?2)粒子到達(dá)a點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向；(3)abc區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值．25．(2013四川)如圖所示，豎直平面(紙面)內(nèi)有直角坐標(biāo)系xOy，x軸沿水平方向．在x≤0的區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．在第二象限緊貼y軸固定放置長(zhǎng)為l、表面粗糙的不帶電絕緣平板，平板平行于x軸且與x軸相距h．在第一象限內(nèi)的某區(qū)域存在方向相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2、方向垂直于紙面向外)和勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫出)．一質(zhì)量為m、不帶電的小球Q從平板下側(cè)A點(diǎn)沿x軸正向拋出；另一質(zhì)量也為m、帶電量為q的小球P從A點(diǎn)緊貼平板沿x軸正向運(yùn)動(dòng)，變?yōu)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)后從y軸上的D點(diǎn)進(jìn)入電磁場(chǎng)區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)1/4圓周離開(kāi)電磁場(chǎng)區(qū)域，沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，然后從x軸上的K點(diǎn)進(jìn)入第四象限．小球P、Q相遇在第四象限的某一點(diǎn)，且豎直方向速度相同．設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球P電量不變，小球P和Q始終在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)且均看作質(zhì)點(diǎn)，重力加速度為g．求：(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小，并判斷P球所帶電荷的正負(fù)；(2)小球Q的拋出速度v0的取值范圍；(3)B1是B2的多少倍？26．(2012浙江)如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上．兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴．調(diào)節(jié)電源電壓至U，墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后最終垂直打在下板的M點(diǎn)．(1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的值；(3)現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置．為了使墨滴仍能到達(dá)下板肜點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至B/，則B/的大小為多少？27．(2011山東)扭擺器是同步輻射裝置中的插入件，能使粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生扭擺．其簡(jiǎn)化模型如圖：Ⅰ、=2\*ROMANII兩處的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)邊界豎直，相距為L(zhǎng)，磁場(chǎng)方向相反且垂直紙面．一質(zhì)量為m、電量為-q、重力不計(jì)的粒子，從靠近平行板電容器MN板處由靜止釋放，極板間電壓為U，粒子經(jīng)電場(chǎng)加速后平行于紙面射入Ⅰ區(qū)，射入時(shí)速度與水平和方向夾角θ=30°(1)當(dāng)Ⅰ區(qū)寬度L1=L、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1=B0時(shí)，粒子從Ⅰ區(qū)右邊界射出時(shí)速度與水平方向夾角也為30°，求B0及粒子在Ⅰ區(qū)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t0；(2)若Ⅱ區(qū)寬度L2=L1=L磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2=B1=B0，求粒子在Ⅰ區(qū)的最高點(diǎn)與Ⅱ區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差h；(3)若L2=L1=L、B1=B0，為使粒子能返回Ⅰ區(qū)，求B2應(yīng)滿足的條件；