高三物理（第01期）好題速遞分項解析匯編 專題09 磁場（包含復(fù)合場）（含解析）

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專題09 磁場（包含復(fù)合場） 一、選擇題 A．大小為2B，方向垂直AB向左 B．大小為B，方向垂直AB向左 C．大小為2B，方向垂直AB向右 D．大小為B，方向垂直AB向右 【答案】B 考點：右手螺旋定則，磁場的疊加 2.【河北定州中學(xué)2016-2017學(xué)年第一學(xué)期高三物理周練試題（一）】一如圖所示，磁單極子會在其周圍形成均勻輻射磁場。質(zhì)量為m、半徑為R的圓環(huán)當(dāng)通有恒定的電流I時，恰好能水平靜止在N極正上方H處。已知與磁單極子N極相距r處的磁場強度大小為B=，其中k為常數(shù)．重力加速度為g。則 A．靜止時圓環(huán)的電流方向為順時針方向（俯視） B．靜止時圓環(huán)沿其半徑方向有擴張的趨勢 C．靜止時圓環(huán)的電流 D．若將圓環(huán)向上平移一小段距離后由靜止釋放，下落中加速度先增加后減小 【答案】C 考點：共點力平衡的條件及其應(yīng)用；磁現(xiàn)象和磁場；左手定則． 【名師點睛】本題巧妙地將此單極子的猜想與電流在磁場中的受力相結(jié)合，考查了受力平衡的問題，可知對環(huán)進(jìn)行正確的受力分析，理解環(huán)在豎直方向的合力與重力大小相等是解答的關(guān)鍵． 3.【遼寧省葫蘆島市六校協(xié)作體2017屆高三上學(xué)期期初考試物理試題】如圖所示，在一個半徑為R的半圓區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。O點是該半圓的圓心，OP是垂直于直線邊界的半徑。兩個完全相同的質(zhì)量為m、電量為+q的基本粒子以相同的速率v分別從O點沿OP和從P點沿PO射入磁場區(qū)域，對于兩個粒子的運動情況下列分析正確的是( ) A．從O點沿OP射入磁場的粒子將向上偏轉(zhuǎn) B．兩粒子通過磁場的時間相等 C．如果，則從O點沿OP射入磁場的粒子通過磁場的時間為 D．如果，則從O點沿OP射入磁場的粒子通過磁場的時間較長 【答案】C 考點：考查了帶電粒子在有界磁場中的運動 4.【湖北省襄陽四中2017屆高三八月第一周周考理科綜合物理試題】將兩根足夠長的光滑平行導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平桌面上，間距為l,在導(dǎo)軌的左端接有阻值為R的定值電阻，將一長為l質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒放在導(dǎo)軌上，已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的接觸始終良好，且阻值也為R。在導(dǎo)軌所在的空間加一磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向上的勻強磁場?，F(xiàn)用一質(zhì)量不計的輕繩將導(dǎo)體棒與一質(zhì)量也為m的重物跨過光滑的定滑輪連接，重物距離地面的高度足夠大，如圖所示，重物由靜止釋放后，帶動導(dǎo)體棒一起運動，忽略導(dǎo)軌的電阻，重力加速度為g。重物下落h時（此時導(dǎo)體棒做勻速運動），則下列說法正確的是 （ ） A．該過程中電阻R中的感應(yīng)電流方向為由M到P B．重物釋放的瞬間加速度最大且為g C．導(dǎo)體棒的最大速度為 D．該過程流過定值電阻的電量為 【答案】CD 【解析】 試題分析：由右手定則可知，電阻R中的感應(yīng)電流方向為由P到M，A錯誤；重物剛下落時加速度最大，由牛頓第二定律有，解得：，B錯誤；以導(dǎo)體棒與重物整體為研究對象可知，當(dāng)導(dǎo)體棒所受安培力與重物重力平衡時，達(dá)到最大速度，即解得，C正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知又,，則通過電阻R的電荷量為：,D正確。故選CD。 考點：本題考查的安培力、右手定則、牛頓運動定律，意在考查考生對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。 【名師點睛】本題是法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力等知識的綜合應(yīng)用，關(guān)鍵要搞清電路的連接方式，分析金屬棒的運動過程及受力情況，結(jié)合力和運動的關(guān)系求解。 5.【長興中學(xué)2016屆高三全真模擬考試?yán)砜凭C合物理試卷】如圖所示，將圓柱形強磁鐵吸在干電池負(fù)極，金屬導(dǎo)線折成上端有一支點、下端開口的導(dǎo)線框，使導(dǎo)線框的頂端支點和底端分別與電源正極和磁鐵都接觸良好但不固定，這樣整個線框就可以繞電池軸心旋轉(zhuǎn)起來．下列判斷中正確的是 A．俯視觀察，線框沿逆時針方向旋轉(zhuǎn) B．線框能旋轉(zhuǎn)起來，這是屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象 C．電池輸出的電功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機械功率 D．旋轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定時，線框中電流比剛開始轉(zhuǎn)動時的大 【答案】AC 考點：考查了通電導(dǎo)線在磁場中受力 6.【廣西南寧二中、柳州高中、玉林高中2017屆高三8月聯(lián)考理科綜合】磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則（ ） A．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大 B．同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小 C. a、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba＜Bb D .a、b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等，Ba＞Bb 【答案】C 考點：磁感線；安培力 【名師點睛】磁場是一種特殊物質(zhì)形態(tài)，既看不見又摸不著．因此引入磁感線來幫助我們理解磁場，磁感線的疏密表示磁場的強弱，磁感線上某點的切線方向表磁場的方向．而小段通電導(dǎo)線放在磁場中有磁場力作用，但要注意放置的角度。 7.【湖南省長沙市長郡中學(xué)2017屆高三入學(xué)考試?yán)砜凭C合物理試題】如圖所示的豎直平面內(nèi)，水平條形區(qū)域I和II內(nèi)有方向垂直豎直平面向里的勻強磁場，其寬度均為d，I和II之間有一寬度為h的無磁場區(qū)域，h>d。一質(zhì)量為m、邊長為d的正方向線框從距區(qū)域I上邊界高度h處靜止釋放。線框能勻速地通過磁場區(qū)域I和II，重力加速度為g，空氣阻力忽略不計。則下列說法正確的是 A、區(qū)域I與區(qū)域II內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度大小為的比值一定大于1 B、線框通過區(qū)域I和區(qū)域II時的速度大小之比為 C、線框通過區(qū)域I和區(qū)域II時產(chǎn)生的熱量相等 D、線框通過區(qū)域I和區(qū)域II時通過線框某一橫截面的電荷量相等 【答案】AC 考點：考查了安培力，共點力平衡條件，功能關(guān)系 【名師點睛】本題的突破口一是根據(jù)勻速通過磁場，列式，二是根據(jù)自由落體運動計算進(jìn)入磁場時的速度， 8.【內(nèi)蒙古杭錦后旗奮斗中學(xué)2017屆高三上學(xué)期入學(xué)摸底考試?yán)砜凭C合】如圖所示，直角三角形ABC區(qū)域中存在一勻強磁場，比荷相同的兩個粒子（不計重力）沿AB方向射入磁場，分別從AC邊上的P、Q兩點射出，則 A．從P點射出的粒子速度大 B．從Q點射出的粒子向心力加速度大 C．從P點射出的粒子角速度大 D．兩個粒子在磁場中運動的時間一樣長 【答案】BD 【解析】粒子的運動軌跡如圖所示，粒子在磁場中做圓周運動，分別從P點和Q點射出，洛倫茲力提供向心力：，軌跡半徑。兩粒子比荷相等，rP＜rQ，所以vP＜vQ，故A錯誤；向心加速度 考點：帶電粒子在磁場中的運動 9.【河北省定州中學(xué)2017屆高三（高補班）上學(xué)期周練（8.14）物理試題】電動自行車是一種應(yīng)用廣泛的交通工具，其速度控制是通過轉(zhuǎn)動右把手實現(xiàn)的，這種轉(zhuǎn)動把手稱“霍爾轉(zhuǎn)把”，屬于傳感器非接觸控制。轉(zhuǎn)把內(nèi)部有永久磁鐵和霍爾器件等，截面如圖甲。開啟電源時，在霍爾器件的上下面之間加一定的電壓，形成電流，如圖乙。隨著轉(zhuǎn)把的轉(zhuǎn)動，其內(nèi)部的永久磁鐵也跟著轉(zhuǎn)動，霍爾器件能輸出控制車速的電壓，已知電壓與車速關(guān)系如圖丙。以下關(guān)于“霍爾轉(zhuǎn)把”敘述正確的是 A．為提高控制的靈敏度，永久磁鐵的上、下端分別為N、S 極 B．按圖甲順時針轉(zhuǎn)動電動車的右把手，車速將變快 C．圖乙中從霍爾器件的左右側(cè)面輸出控制車速的霍爾電壓 D．若霍爾器件的上下面之間所加電壓正負(fù)極性對調(diào)，將影響車速控制 【答案】B 【解析】由于在霍爾器件的上下面之間加一定的電壓，形成電流，當(dāng)永久磁鐵的上下端分別為N、S 極時，磁場與電子的移動方向平行，則電子不受洛倫茲力作用，那么霍爾器件不能輸出控制車速的電勢差，故A錯誤；當(dāng)按圖甲順時針轉(zhuǎn)動把手，導(dǎo)致霍爾器件周圍的磁場增加，那么霍爾器件輸出控制車速的電勢差增大，因此車速變快，故B正確；根據(jù)題意，結(jié)合圖乙的示意圖，那么永久磁鐵的N、S極可能在左、右側(cè)面，或在前、后表面，因此從霍爾器件輸出控制車速的電勢差，不一定在霍爾器件的左右側(cè)面，也可能在前后表面，故C錯誤；當(dāng)霍爾器件的上下面之間所加電壓正負(fù)極性對調(diào)，從霍爾器件輸出控制車速的電勢差正負(fù)號相反，但由圖丙可知，不會影響車速控制，故D錯誤；故選B。 考點：霍爾效應(yīng) 【名師點睛】此題是通過電動車的速度控制裝置來考查霍爾效應(yīng)；關(guān)鍵是搞清裝置的構(gòu)造及原理，聯(lián)系霍爾效應(yīng)知識來解答. 10【江西省南昌市第三中學(xué)2016屆高三下學(xué)期第三次模擬考試?yán)砜凭C合】物理學(xué)的發(fā)展是許多物理學(xué)家奮斗的結(jié)果，下面關(guān)于一些物理學(xué)家的貢獻(xiàn)說法（ ） A．安培通過實驗發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)線對磁體有作用力，首次揭示了電與磁的聯(lián)系 B．奧斯特認(rèn)為安培力是帶電粒子所受磁場力的宏觀表現(xiàn)，并提出了著名的洛倫茲力公式 C．庫侖在前人工作的基礎(chǔ)上通過實驗研究確認(rèn)了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力遵循的規(guī)律——庫侖定律 D．洛倫茲不僅提出了電場的概念，而且采用了畫電場線這個簡潔的方法描述電場 【答案】C 考點：物理學(xué)史 11.【廣東省湛江一中等“四校”2017屆高三上學(xué)期第一次聯(lián)考物理試題】物理學(xué)的發(fā)展是許多物理學(xué)家奮斗的結(jié)果，下面關(guān)于一些物理學(xué)家的貢獻(xiàn)說法正確的是（ ） A．安培通過實驗發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)線對磁體有作用力，首次揭示了電與磁的聯(lián)系 B．奧斯特認(rèn)為安培力是帶電粒子所受磁場力的宏觀表現(xiàn)，并提出了著名的洛侖茲力公式 C．庫侖在前人工作的基礎(chǔ)上通過實驗研究確認(rèn)了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力遵循的規(guī)律——庫侖定律 D．安培不僅提出了電場的概念，而且采用了畫電場線這個簡潔的方法描述電場 【答案】C 【解析】奧斯特發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場，首次揭示了電與磁的聯(lián)系，選項A錯誤；洛倫茲認(rèn)為安培力是帶電粒子所受磁場力的宏觀表現(xiàn)，并提出了著名的洛侖茲力公式，選項B錯誤；庫侖在前人工作的基礎(chǔ)上通過實驗研究確認(rèn)了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力遵循的規(guī)律——庫侖定律，選項C正確；法拉第不僅提出了電場的概念，而且采用了畫電場線這個簡潔的方法描述電場，選項D錯誤；故選C. 考點：物理學(xué)史. 12.【江西省贛中南五校2017屆高三上學(xué)期開學(xué)摸底考試?yán)砜凭C合物理試題】邊長為L的正方形線圈A，通有逆時針方向的恒定電流I，用兩根輕質(zhì)絕緣細(xì)線靜止地懸掛在水平長直導(dǎo)線MN的正下方h處，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)線MN中無電流時，兩細(xì)繩中張力均為T；當(dāng)通過MN的電流為I1時，兩細(xì)繩中張力均減為αT（0<α<1）；而當(dāng)通過MN的電流為I2時，細(xì)繩中張力恰好為零。已知長直通電導(dǎo)線周圍磁場的磁感應(yīng)強度B與到導(dǎo)線的距離r成反比（即，k為常數(shù)）。由此可知，MN中的電流方向和電流大小之比I1: I2分別為 A．向左，1+α B．向右，1+α C．向左，1-α D．向右，1-α 【答案】C 安培力的合力大小與通入電流的大小成正比，當(dāng)MN分別通以I1、I2的電流時，線框受到的安培力的合力的大小之比為I1：I2．當(dāng)通過MN的電流為I1時，兩細(xì)繩中張力均減為aT（0＜a＜1），所以安培力的大?。篎合1=2T-2aT；而當(dāng)通過MN的電流為I2時，細(xì)繩中張力恰好為零，則安培力的大?。篎合2=2T，所以：I1：I2=F合1：F合2=（2T-2aT）：2T=（1-a）：1，故選C。 考點：安培力 13.【湖北省宜城市第一中學(xué)2017屆高三8月月考物理試題】如圖所示，一條形磁鐵放在水平桌面上，在其左上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時（ ） A．磁鐵對桌面的壓力增大 B．磁鐵對桌面的壓力減小 C．磁鐵受到向右的摩擦力作用 D．磁鐵受到向左的摩擦力作用 【答案】BC 考點：左手定則；牛頓第三定律 2、 非選擇題 1.【廣東省茂名市信宜中學(xué)2017屆高三8月月考理綜物理試題】 (18分)如圖所示，邊長為l的正方形abcd區(qū)域(含邊界)內(nèi)，存在著垂直于區(qū)域平面向內(nèi)的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，帶電平行金屬板MN、PQ間形成了勻強電場(不考慮金屬板在其他區(qū)域形成的電場)。MN放在ad邊上，兩板左端M、P恰在ab邊上，金屬板長度、板間距均為l/2，S為MP的中點，O為NQ的中點。一帶負(fù)電的粒子(質(zhì)量為m，電荷量的絕對值為q)從S點開始，剛好沿著直線S0運動，然后打在bc邊的中點。(不計粒子的重力) (1)求帶電粒子的速度。 (2)求電場強度E的大小。 (3)如果另一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子某一時刻從c點沿cd方向射入，在帶負(fù)電的粒子打到bc中點之前與之相向正碰，求該帶正電的粒子入射的速率v。 【答案】（1）（2）（3） 【解析】(1)粒子水平離開0點并到達(dá)bc的中點，其運動軌跡如圖所示， 軌道半徑 據(jù)知，帶電粒子的速度。 考點：帶電粒子在復(fù)合場中的運動 2.【廣東省湛江一中等“四?！?017屆高三上學(xué)期第一次聯(lián)考物理試題】（13分）如圖所示，在以O(shè)1點為圓心且半徑為r＝0.10m的圓形區(qū)域內(nèi)，存在著方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度大小為B=0.15T的勻強磁場(圖中未畫出) ．圓的左端跟y軸相切于直角坐標(biāo)系原點O，右端與一個足夠大的熒光屏MN相切于x軸上的A點．一比荷＝1.0108 C/kg的帶正電粒子從坐標(biāo)原點O沿x軸正方向入射，粒子重力不計． y x r Q M N 0 v0 O1 A (1) 若粒子在圓形區(qū)域的邊界Q點射出勻強磁場區(qū)域，O1A與O1Q之間的夾角為θ＝60，求粒子從坐標(biāo)原點O入射的初速度v0以及粒子在磁場中運動的時間t； (2) 若將該圓形磁場以過坐標(biāo)原點O并垂直于紙面的直線為軸，逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)90，在此過程中不間斷地沿OA方向射入題干中所述粒子，粒子入射的速度，求在此過程中打在熒光屏MN上的粒子與A點的最遠(yuǎn)距離。 【答案】（1）2.6106m/s；7.010-8s（2） 周期 所以運動時間 考點：帶電粒子在磁場中的運動 3.【江西省南昌市第三中學(xué)2016屆高三下學(xué)期第三次模擬考試?yán)砜凭C合】（18分）如圖甲所示，建立Oxy坐標(biāo)系，兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對稱，極板長度和板間距均為L。第一、四象限有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，方向垂直于Oxy平面向里。位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右連接發(fā)射質(zhì)量為m、電量為+q、速度相同、重力不計的帶電粒子。在0~3t0時間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓（不考慮極邊緣的影響）。已知t=0時刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子恰好在t0時刻經(jīng)極板邊緣射入磁場。上述m、q、L、t0、B為已知量。（不考慮粒子間相互影響及返回板間的情況） ⑴求電壓U0的大小。 ⑵求t0/2時刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑。 ⑶何時進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場中的運動時間最短？求此最短時間。 x O B P Q v0 L L 圖甲 UPQ t O U0 -U0 t0 2t0 3t0 圖乙 【答案】（1）（2）（3）時刻進(jìn)入兩極板的帶電粒子在磁場中運動時間最短，最短時間為 （2）時刻進(jìn)入兩極板的帶電粒子，前時間在電場中偏轉(zhuǎn)，后時間兩極板沒有電場，帶電粒子做勻速直線運動。 帶電粒子沿x軸方向的分速度大小為⑤ 帶電粒子離開電場時沿y軸負(fù)方向的分速度大小為⑥ 帶電粒子離開電場時的速度大小為⑦ 設(shè)帶電粒子離開電場進(jìn)入磁場做勻速圓周運動的半徑為R，則有⑧ 聯(lián)立③⑤⑥⑦⑧式解得⑨。 （3）時刻進(jìn)入兩極板的帶電粒子在磁場中運動時間最短。帶電粒子離開磁場時沿y軸正方向的分速度為⑩， 設(shè)帶電粒子離開電場時速度方向與y軸正方向的夾角為，則， 聯(lián)立③⑤⑩式解得，帶電粒子在磁場運動的軌跡圖如圖所示，圓弧所對的圓心角為，所求最短時間為，帶電粒子在磁場中運動的周期為，聯(lián)立以上兩式解得。 考點：帶電粒子在電場及磁場中的運動 4.【湖南省長沙市長郡中學(xué)2017屆高三上學(xué)期第一次周測物理試題】如圖所示，在直角坐標(biāo)系的第Ⅱ象限中，一邊長為L的正方形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直xoy平面向里的勻強磁場，磁場的下邊界與x軸重合，右邊界與y軸重合，在第Ⅰ、Ⅳ象限xL區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小為B/、方向垂直紙面向里的矩形勻強磁場；一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子（重力不計）以沿y軸負(fù)方向的速度進(jìn)入第Ⅱ象限的勻強磁場區(qū)域，并從坐標(biāo)原點O處沿x軸正方向射入勻強電場區(qū)域； （1）求帶電粒子射入第Ⅱ象限的勻強磁場時的速度大??； （2）求帶電粒子從勻強電場區(qū)域射出時的位置坐標(biāo)； （3）若帶電粒子進(jìn)入x>L區(qū)域的勻強磁場時的速度方向與x軸正方向成450角，要使帶電粒子能夠回到xL區(qū)域矩形勻強磁場的最小面積為多少？ 【答案】（1）（2）（L，）（3） 【解析】(1) 根據(jù)題述可知帶電粒子的第Ⅱ象限勻強磁場中運動的軌道半徑等于正方形區(qū)域的邊長L, 由 解得： （3）帶電粒子以與x軸正方向成450角進(jìn)入勻強磁場，其速度 由解得： 畫出運動軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知x>L區(qū)域勻強磁場的最小寬度為： x>L區(qū)域矩形勻強磁場的最小面積為 考點：帶電粒子在電場及磁場中的運動 【名師點睛】此題是關(guān)于帶電粒子在電場及磁場中的運動問題；關(guān)鍵是分析粒子在場中的受力情況，搞清運動特點，熟練掌握處理平拋運動及圓周運動的基本方法，并能聯(lián)系運動草圖分析解答. 5.【河北省定州中學(xué)2017屆高三（高補班）上學(xué)期周練（8.14）物理試題】如圖a所示，勻強磁場垂直于xOy平面，磁感應(yīng)強度B1按圖b所示規(guī)律變化（垂直于紙面向外為正）．t=0時，一比荷為C/kg的帶正電粒子從原點沿y軸正方向射入，速度大小，不計粒子重力． （1）求帶電粒子在勻強磁場中運動的軌道半徑． （2）求時帶電粒子的坐標(biāo)． （3）保持b中磁場不變，再加一垂直于xOy平面向外的恒定勻強磁場B2，其磁感應(yīng)強度為0．3T，在t=0時，粒子仍以原來的速度從原點射入，求粒子回到坐標(biāo)原點的時刻． 【答案】（1）1m（2）（3．41m，-1．41m）（3） （n=0,1,2,…） （2）帶電粒子在磁場中運動的周期，s 在0~s過程中，粒子運動了，圓弧對應(yīng)的圓心角， 在s ~s過程中，粒子又運動了，圓弧對應(yīng)的圓心角， 軌跡如圖a所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知， 橫坐標(biāo)：m 縱坐標(biāo)：m 帶電粒子的坐標(biāo)為（3．41m，-1．41m） 考點：帶電粒子在磁場中的運動 【名師點睛】此題是帶電粒子在磁場中的運動問題，解題時要通過磁場的變化情況分析粒子的受力變化情況，畫出粒子運動的軌跡圖，結(jié)合幾何關(guān)系求解；注意問題的多解情況. 6.【湖南省長沙市長郡中學(xué)2017屆高三入學(xué)考試?yán)砜凭C合物理試題】如圖甲所示，在平行板電容器上加上如圖乙所示的交變電壓，在貼近E板處有一粒子放射源，能夠逐漸發(fā)射出大量質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，忽略粒子離開放射源時的初速度及粒子間的相互作用力，粒子只在電場力作用下運動，在電場中運動的時間極短可認(rèn)為平行板間電壓不變，。從極板F射出的粒子能夠繼續(xù)沿直線向右運動，并由O點射入右側(cè)的等腰直角三角形磁場區(qū)域，等腰直角三角形ABC的直角邊邊長為L，O為斜邊AB的中點，在OA邊上放有熒光屏，已知所有粒子剛好不能從AC邊射出磁場，接收到粒子的熒光屏區(qū)域能夠發(fā)光。求： （1）熒光屏上亮線的長度； （2）所加電壓的最大值。 【答案】（1）（2） 【解析】（1）粒子在磁場中運動半徑最大時的軌跡如圖所示，軌跡與AC邊相切于D點。 設(shè)此軌跡半徑為R，為其圓心，則由幾何關(guān)系可得， 又，可得 由題意可知熒光屏上亮線的長度 考點：考查了帶電粒子在組合場中的運動 【名師點睛】帶電粒子在組合場中的運動問題，首先要運用動力學(xué)方法分析清楚粒子的運動情況，再選擇合適方法處理．對于勻變速曲線運動，常常運用運動的分解法，將其分解為兩個直線的合成，由牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合求解；對于磁場中圓周運動，要正確畫出軌跡，由幾何知識求解半徑 7.、【湖南省石門縣第一中學(xué)2017屆高三8月單元檢測物理試題】如圖所示，電壓為U的兩塊平行金屬板MN，N板帶正電，x軸與金屬板垂直，原點O與N金屬板上小孔重合，在O≤X≤d區(qū)域存在垂直紙面的勻強磁場B1（圖上未畫出）和沿y軸負(fù)方向火小為的勻強電場，B1與E在y軸方向的區(qū)域足夠大．有一個質(zhì)量為m，帶電量為1q的帶正電粒子（粒子重力不計），從靠近M板內(nèi)側(cè)的P點（P點在X軸上）由靜止釋放后從N板的小孔穿出后沿X軸做直線運動；若撤去磁場B1，在第四象限X＞d的某區(qū)域加上左邊界與y軸平行且垂直紙面的勻強磁場B2（圖上未畫出），為了使粒子能垂直穿過X軸上的Q點，Q點坐標(biāo)為（d，0）．求： （1）磁感應(yīng)強度B1的大小與方向； （2）磁感應(yīng)強度B2的大小與方向； （3）粒子從坐標(biāo)原點O運動到Q點所用的時間t 【答案】（1）．方向垂直紙面向里（2），方向垂直紙面向里．（3） （2）粒子在電磁場中運動時間， 設(shè)粒子離開電場時偏向角為θ， 有：vy=at，，，解得θ=30． 粒子離開電場時速度大小， 依題意，粒子運動軌跡如圖所示，設(shè)在磁場中半徑為r，可得FO′=2r， 2r+r=OQ-OF=3d，解得r=d． 根據(jù)洛倫茲力提供向心力，，解得，方向垂直紙面向里． 考點：帶電粒子在電場及磁場中的運動 【名師點睛】本題考查了帶電粒子在復(fù)合場中的運動，掌握處理粒子做類平拋運動的方法，對于粒子在磁場中的運動，關(guān)鍵作出軌跡，結(jié)合半徑公式和周期公式進(jìn)行求解。 8.【廣西南寧二中、柳州高中、玉林高中2017屆高三8月聯(lián)考理科綜合】（20分）如圖所示，在xoy直角坐標(biāo)平面內(nèi)m≤x＜0的區(qū)域有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.32T，0≤x＜2.56m的區(qū)域有沿-x方向的勻強電場．在x軸上坐標(biāo)為的S點有一粒子源，它一次能沿紙面同時向磁場內(nèi)每個方向各發(fā)射一個比荷C/kg;速率v=1.6106m/s的帶正電粒子．若粒子源只發(fā)射一次，其中只有一個粒子Z剛好能到達(dá)電場的右邊界，不計粒子的重力和粒子間的相互作用．求： （1)帶電粒子在磁場中運動的軌道半徑r及周期T （2）電場強度的大小E及Z粒子從S點發(fā)射時的速度方向與磁場左邊界的夾角 （3）Z粒子第一次剛進(jìn)入電場時，還未離開過磁場的粒子占粒子總數(shù)的比例 【答案】（1）0.1m ; （2）1.0104N/C; （3） 【解析】（1）由洛侖磁力提供向心力得： 對Z粒子在電場中運動，由動能定理有：qEdE =mv2 ① 代入數(shù)據(jù)解得： E=1.0104N/C Z粒子在磁場中作圓周運動，設(shè)軌跡圓半徑為r， 由圓周運動的規(guī)律有： ② 由幾何知識可知：在△SOO1中滿足： 由②③并代入數(shù)據(jù)可得： （3）作Z粒子在磁場中圓弧軌跡對應(yīng)的弦SN如圖（b）所示，由幾何知識得：△SNO1為等邊三角形， SN= r ，弦切角θ０＝θ ④ 由題意可知：在磁場中圓弧軌跡對應(yīng)的弦長大于r的粒子，滿足Z粒子第一次剛要進(jìn)入電場時未離開過磁場。作出另兩個圓弧軌跡對應(yīng)的弦長等于SN的粒子軌跡，交磁場左右邊界分別為M、O1，粒子在S點的速度分別為v1和v2。由圖可知發(fā)射方向在v1和v2之間的粒子軌跡弦長大于r，對應(yīng)的發(fā)射方向分布的角度范圍為： θ1 =－θ0 ⑤ 由圖可知Z粒子的發(fā)射速度與磁場左邊界所夾角度范圍內(nèi)發(fā)射的粒子軌跡弦長也大于r 所以有： ⑥ 解得: 考點：帶電粒子在電場及磁場中的運動 【名師點睛】此題是帶電粒子在電場及磁場中的運動問題；電荷在勻強磁場中做勻速圓周運動，關(guān)鍵是畫出軌跡，由幾何知識求出半徑．定圓心角，求時間，類平拋運動應(yīng)用運動分解法求解. 9.【陜西省西安中學(xué)2016屆高三第一次仿真考試?yán)砜凭C合試題】如圖所示，在軸上方存在垂直xoy平面向外的勻強磁場，坐標(biāo)原點O處有一粒子源，可向x軸和x軸上方的各個方向不斷地發(fā)射速度大小均為v，質(zhì)量為m、帶電量為q的同種帶電粒子。在x軸上距離原點處垂直于x軸放置一個長度為、厚度不計、能接收帶電粒子的薄金屬板P（粒子一旦打在金屬板P上，其速度立即變?yōu)?）?，F(xiàn)觀察到沿x軸負(fù)方向射出的粒子恰好打的薄金屬板的上端，且速度方向與y軸平行，不計帶電粒子的重力和粒子間的相互作用力。 （1）求磁感應(yīng)強度B的大??； （2）求被薄金屬板接收的粒子中運動的最長與最短時間的差值； （3）若在y軸上另放置一能接收帶電粒子的擋板，使薄金屬板P右側(cè)不能接收到帶電粒子，試確定擋板的最小長度和放置的位置坐標(biāo)。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）由題意，“沿x軸負(fù)方向射出的粒子恰好打在薄金屬板的上端，且速度方向與y軸平行”的粒子運動的軌跡如圖甲，由圖可得，粒子運動的半徑：,由洛倫茲力提供向心力，得： ,所以：。 （3）作圖得出使薄金屬板右側(cè)能接收到帶電粒子的運動軌跡中，打在最上面的點的軌跡與打在最下面的粒子的軌跡如圖丁，擋板的位置在圖中的MN出即可滿足題目的要求．打在最上面的點的軌跡與甲圖中的軌跡相同， 打在最下面的點： 擋板的最小長度： 放在：。 考點：帶電粒子在勻強磁場中的運動 【名師點睛】本題考查帶電粒子在勻強磁場中的運動，要掌握住半徑公式、周期公式，畫出粒子的運動軌跡后，幾何關(guān)系就比較明顯了。 10.【長興中學(xué)2016屆高三全真模擬考試?yán)砜凭C合物理試卷】如圖為實驗室篩選帶電粒子的裝置示意圖：左端加速電極M、N間的電壓為U1。中間速度選擇器中存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，勻強磁場的場強B1＝1.0T，兩板電壓U2=1.0102V，兩板間的距離D＝2cm。選擇器右端是一個半徑R＝20cm的圓筒，可以圍繞豎起中心軸順時針轉(zhuǎn)動，筒壁的一個水平圓周上均勻分布著8個小孔O1至O8。圓筒內(nèi)部有豎直向下的勻強磁場B2。一電荷量為q=1.6010-19C、質(zhì)量為m=3.210-25kg的帶電的粒子，從靜止開始經(jīng)過加速電場后勻速穿過速度選擇器。圓筒不轉(zhuǎn)時，粒子恰好從小孔O8射入，從小孔O3射出，若粒子碰到圓筒就被圓筒吸收。求： （1）加速器兩端的電壓U1的大??； （2）圓筒內(nèi)勻強磁場B2的大小并判斷粒子帶正電還是負(fù)電； （3）要使粒子從一個小孔射入圓筒后能從正對面的小孔射出（如從O1進(jìn)從O5出），則圓筒勻速轉(zhuǎn)動的角速度多大？ 【答案】（1）（2）（3） （3）不管從哪個孔進(jìn)入，粒子在筒中運動的時間與軌跡一樣，運動時間為 在這段時間圓筒轉(zhuǎn)過的可能角度 則圓筒的角速度 考點：考查了帶電粒子在電磁場中的運動 11.【河北定州中學(xué)2016-2017學(xué)年第一學(xué)期高三物理周練試題（一）】如圖所示，在軸上方存在垂直xoy平面向外的勻強磁場，坐標(biāo)原點O處有一粒子源，可向x軸和x軸上方的各個方向不斷地發(fā)射速度大小均為v，質(zhì)量為m、帶電量為q的同種帶電粒子。在x軸上距離原點處垂直于x軸放置一個長度為、厚度不計、能接收帶電粒子的薄金屬板P（粒子一旦打在金屬板P上，其速度立即變?yōu)?）。現(xiàn)觀察到沿x軸負(fù)方向射出的粒子恰好打的薄金屬板的上端，且速度方向與y軸平行，不計帶電粒子的重力和粒子間的相互作用力。 （1）求磁感應(yīng)強度B的大小； （2）求被薄金屬板接收的粒子中運動的最長與最短時間的差值； （3）若在y軸上另放置一能接收帶電粒子的擋板，使薄金屬板P右側(cè)不能接收到帶電粒子，試確定擋板的最小長度和放置的位置坐標(biāo)。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）由題意，“沿x軸負(fù)方向射出的粒子恰好打在薄金屬板的上端，且速度方向與y軸平行”的粒子運動的軌跡如圖甲，由圖可得，粒子運動的半徑：,由洛倫茲力提供向心力，得： ,所以：。 （3）作圖得出使薄金屬板右側(cè)能接收到帶電粒子的運動軌跡中，打在最上面的點的軌跡與打在最下面的粒子的軌跡如圖丁，擋板的位置在圖中的MN出即可滿足題目的要求．打在最上面的點的軌跡與甲圖中的軌跡相同， 打在最下面的點： 擋板的最小長度： 放在：。 考點：帶電粒子在勻強磁場中的運動 【名師點睛】本題考查帶電粒子在勻強磁場中的運動，要掌握住半徑公式、周期公式，畫出粒子的運動軌跡后，幾何關(guān)系就比較明顯了。 12.【河北定州中學(xué)2016-2017學(xué)年第一學(xué)期高三物理周練試題（一）】在豎直平面內(nèi)建立一平面直角坐標(biāo)系xoy，x軸沿水平方向，如圖甲所示．第二象限內(nèi)有一水平向右的勻強電場，場強為E1．坐標(biāo)系的第一、四象限內(nèi)有一正交的勻強電場和勻強交變磁場，電場方向豎直向上，場強E2=E1，勻強磁場方向垂直紙面．處在第三象限的發(fā)射裝置（圖中未畫出）豎直向上射出一個比荷=102C/kg的帶正電的粒子（可視為質(zhì)點），該粒子以v0=4m/s的速度從－x上的A點進(jìn)入第二象限，并以v1=8m/s速度從＋y上的C點沿水平方向進(jìn)入第一象限．取粒子剛進(jìn)入第一象限的時刻為0時刻，磁感應(yīng)強度按圖乙所示規(guī)律變化（以垂直紙面向外的磁場方向為正方向），g=10 m/s2．試求： （1）帶電粒子運動到C點的縱坐標(biāo)值h及電場強度E1； （2）＋x軸上有一點D，OD=OC，若帶電粒子在通過C點后的運動過程中不再越過y軸，要使其恰能沿x軸正方向通過D點，求磁感應(yīng)強度B0及其磁場的變化周期T0； （3）要使帶電粒子通過C點后的運動過程中不再越過y軸，求交變磁場磁感應(yīng)強度B0和變化周期T0的乘積應(yīng)滿足的關(guān)系． 【答案】（1）、（2）、 （3） （2），所以帶電的粒子在第一象限將做勻速圓周運動，設(shè)粒子運動圓軌道半徑為R，周期為T，則可得 使粒子從C點運動到D點，則有： ， ， （3）當(dāng)交變磁場周期取最大值而粒子不再越過y軸時可作如圖運動情形： 由圖可知 得 考點：考查了帶電粒子在電磁場中的運動 【名師點睛】帶電粒子在組合場中的運動問題，首先要運用動力學(xué)方法分析清楚粒子的運動情況，再選擇合適方法處理．對于勻變速曲線運動，常常運用運動的分解法，將其分解為兩個直線的合成，由牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合求解；對于磁場中圓周運動，要正確畫出軌跡，由幾何知識求解半徑 13.【安徽省六安市第一中學(xué)2017屆高三上學(xué)期第一次月考】電視機顯像管（抽成真空玻璃管）的成像原理主要是靠電子槍產(chǎn)生高速電子束，并在變化的磁場作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打在熒光屏不同位置上發(fā)出熒光而成像。顯像管的原理示意圖（俯視圖）如圖甲所示，在電子槍右側(cè)的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生使電子束沿紙面發(fā)生偏轉(zhuǎn)的磁場（如圖乙所示），其磁感應(yīng)強度B=μNI，式中μ為磁常量，N為螺線管線圈的匝數(shù)，I為線圈中電流的大小。由于電子的速度極大，同一電子穿過磁場過程中可認(rèn)為磁場沒有變化，是穩(wěn)定的勻強磁場。 已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，電子槍加速電壓為U，磁通量為μ，螺線管線圈的匝數(shù)為N，偏轉(zhuǎn)磁場區(qū)域的半徑為r，其圓心為O點。當(dāng)沒有磁場時，電子束通過O點，打在熒光屏正中的M點，O點到熒光屏中心的距離OM=L。若電子被加速前的初速度和所受的重力、電子間的相互作用力以及地磁場對電子束的影響均可忽略不計，不考慮相對論效應(yīng)以及磁場變化所激發(fā)的電場對電子束的作用。 （1）求電子束經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后打到熒光屏上P點時的速率； （2）若電子束經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后速度的偏轉(zhuǎn)角=60，求此種情況下電子穿過磁場時，螺線管線圈中電流的大?。? （3）當(dāng)線圈中通入如圖丙所示的電流，其最大值為第（2）問中電流的0.5倍，求電子束打在熒光屏上發(fā)光形成“亮線”的長度。 【答案】（1）（2）（3） 【解析】（1）設(shè)經(jīng)過電子槍加速電場加速后，電子的速度大小為v，根據(jù)動能定理有：，解得： （2）設(shè)電子在磁場中做圓運動的半徑為R，運動軌跡如答圖所示． 根據(jù)幾何關(guān)系有： 洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有：，由題知，解得： 考點：考查了帶電粒子在組合場中的運動 【名師點睛】帶電粒子在組合場中的運動問題，首先要運用動力學(xué)方法分析清楚粒子的運動情況，再選擇合適方法處理．對于勻變速曲線運動，常常運用運動的分解法，將其分解為兩個直線的合成，由牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合求解；對于磁場中圓周運動，要正確畫出軌跡，由幾何知識求解半徑 14.【廣西柳州高級中學(xué)2016屆高三4月高考熱身模擬演練理科綜合物理試題】如圖所示，x軸上放有一足夠大的熒光屏，y軸上（0，L）處有一個點狀的粒子放射源A，某瞬間同時向xoy平面內(nèi)各個方向發(fā)射速率均為的粒子（不計重力），設(shè)粒子電量為q，質(zhì)量為m，求： （1）當(dāng)空間中只存在平行xoy平面沿y軸負(fù)方向的勻強電場時，最后到達(dá)熒光屏的粒子在電場中的運動時間為最先到達(dá)熒光屏的粒子在電場中運動時間的3倍，求電場強度。 （2）當(dāng)空間中只存在垂直xoy平面向里的勻強磁場且磁感應(yīng)強度時，最先到達(dá)熒光屏的粒子在磁場中的運動時間與最后到達(dá)熒光屏的粒子在磁場中運動時間的比值為多少。 【答案】（1）；（2） （2）粒子在磁場中做勻速圓周運動，設(shè)半徑為R，有 又，則，當(dāng)粒子軌跡對應(yīng)圓心角最小時，時間最短，由題意可知粒子打到O電時，時間最短，如圖軌跡Ⅰ： 由幾何關(guān)系知， 當(dāng)軌跡與O點左側(cè)熒光屏相切時，時間最長，如圖軌跡Ⅱ 由幾何關(guān)系知，，故。 考點：帶電粒子在勻強磁場中的運動 【名師點睛】本題考查了電子在電場與磁場中的運動，分析清楚電子的運動過程，應(yīng)用動能定理、類平拋運動規(guī)律、運動的合成與分解、牛頓第二定律即可正確解題，解題時要注意，電場力對電子做功與運動路徑無關(guān)，取決于電子電荷量與兩點間的電勢差。 15.【貴州省貴陽市花溪清華中學(xué)2016屆高三第五次模擬考試?yán)砜凭C合物理試題】如圖所示的平行板器件中，存在相互垂直的勻強磁場和勻強電場，磁場的磁感應(yīng)強度B1=0.20T,方向垂直紙面向里，電場強度E1=1.0105V/m,PQ為板間中線。緊靠平行板右側(cè)邊緣坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)，有一邊界AO、與軸的夾角∠=450，邊界線的上方有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B2=0.25T,邊界線的下方有豎直向上的勻強電場，電場強度E2=5.0105V/m。一束帶電荷量q=8.010-19C、質(zhì)量m=8.010-26Kg的正離子從P點射入平行板間，沿中線PQ做直線運動，穿出平行板后從軸上坐標(biāo)為（0,0.4 m）的Q點垂直軸射入磁場區(qū)，多次穿越邊界線OA。求： （1）離子運動的速度； （2）離子從進(jìn)入磁場到第二次穿越邊界線OA所需的時間； （3）離子第四次穿越邊界線的位置坐標(biāo)。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）離子做直線運動，，解得 （2）離子進(jìn)入磁感應(yīng)強度為的磁場中做勻速圓周運動， 得： m 離子軌跡如圖，交OA邊界C點，圓弧對應(yīng)圓心角， 運動時間： 離子過C點速度方向豎直向下，平行于電場線進(jìn)入電場做勻減速直線運動， 加速度： 返回邊界上的C點時間t2,由勻變速直線運動規(guī)律知： 所以離子從進(jìn)入磁場到第二次穿越邊界0A所用時間： 離子垂直進(jìn)入電場做類平拋運動，垂直電場線位移為x,沿電場線位移y, 得：， 所以第四次穿越邊界的E點，坐標(biāo)由幾何關(guān)系的 即位置坐標(biāo)為 考點：帶電粒子在勻強磁場中的運動、帶電粒子在勻強電場中的運動 【名師點睛】考查帶電粒子做勻速圓周運動與類平拋運動中，用牛頓第二定律與運動學(xué)公式，并結(jié)合幾何關(guān)系來處理這兩種運動，強調(diào)運動的分解，并突出準(zhǔn)確的運動軌跡圖。 16.【貴州省貴陽市花溪清華中學(xué)2016屆高三第四次模擬考試?yán)砜凭C合物理試題】如圖，區(qū)域I內(nèi)有與水平方向成45角的勻強電場E1，區(qū)域?qū)挾葹閐 1，區(qū)域II內(nèi)有正交的有界勻強磁場B和勻強電場E 2，區(qū)域?qū)挾葹閐 2，磁場方向垂直紙面向里，電場方向豎直向下。一質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒在區(qū)域I左邊界的P點，由靜止釋放后水平向右做直線運動，進(jìn)入?yún)^(qū)域II后做勻速圓周運動，從區(qū)域II右邊界上的Q點穿出，其速度方向改變了60，重力加速度為g ，求： （1）區(qū)域I和區(qū)域II內(nèi)勻強電場的電場強度E 1、E 2的大小？ （2）區(qū)域II內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小。 （3）微粒從P運動到Q的時間有多長？ 【答案】（1）， （2） （3） （2）設(shè)微粒在區(qū)域I內(nèi)水平向右做直線運動時加速度為，離開區(qū)域I時速度為，在區(qū)域II內(nèi)做勻速圓周運動的軌道半徑為R，則：，，，，解得： 。 （3）微粒在區(qū)域I內(nèi)作勻加速運動，，在區(qū)域II內(nèi)做勻速圓周運動的圓心角為，則： ， ，解得。 考點：帶電粒子在混合場中的運動 【名師點睛】考查受力分析的方法，掌握受力平衡狀態(tài)方程，理解力的平行四邊形定則與牛頓第二定律的應(yīng)用，注意幾何關(guān)系在本題的運用。