高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 核心突破 專題3 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第2講 磁場(chǎng)及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)演練
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第2講 磁場(chǎng)及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn) 1.(2016西安模擬)分別置于a、b兩處的長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直紙面放置,通有大小相等的恒定電流,方向如圖所示,a、b、c、d在一條直線上,且ac=cb=bd.已知c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B1,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2.若將b處導(dǎo)線的電流切斷,則( A ) A.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1-B2 B.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽2-B1 C.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1-B2,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1-B2 D.c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1-B2,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽2-B1 解析:c點(diǎn)的磁場(chǎng)是分別置于a、b兩處的長(zhǎng)直導(dǎo)線中電流產(chǎn)生的.由安培定則可知分別置于a、b兩處的長(zhǎng)直導(dǎo)線在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同,a、b兩處的長(zhǎng)直導(dǎo)線在c點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為.由對(duì)稱性可知,b處的長(zhǎng)直導(dǎo)線在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為,方向向下.a(chǎn)處的長(zhǎng)直導(dǎo)線在d點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為-B2,方向向上.若將b處導(dǎo)線的電流切斷,則c點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1,d點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小變?yōu)锽1-B2,選項(xiàng)A正確. 2.(2016南昌調(diào)研)如圖所示,兩根平行放置、長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的直導(dǎo)線a和b,放置在與導(dǎo)線所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)a導(dǎo)線通有電流強(qiáng)度為I,b導(dǎo)線通有電流強(qiáng)度為2I,且電流方向相反時(shí),a導(dǎo)線受到磁場(chǎng)力大小為F1,b導(dǎo)線受到磁場(chǎng)力大小為F2,則a通電導(dǎo)線的電流在b導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為( C ) A. B. C. D. 解析:a、b電流方向相反,兩導(dǎo)線之間的磁場(chǎng)力為斥力,設(shè)大小為F,對(duì)a有F1=F+BIL,對(duì)b有F2=F+2BIL,解得F=2F1-F2,對(duì)導(dǎo)線b,F(xiàn)=2F1-F2=B′2IL,解得B′=,選項(xiàng)C正確. 3.(2016全國(guó)卷甲)一圓筒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與筒的軸平行,筒的橫截面如圖所示.圖中直徑MN的兩端分別開有小孔,筒繞其中心軸以角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).在該截面內(nèi),一帶電粒子從小孔M射入筒內(nèi),射入時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與MN成30角.當(dāng)筒轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí),該粒子恰好從小孔N飛出圓筒.不計(jì)重力.若粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞,則帶電粒子的比荷為( A ) A. B. C. D. 解析:解本題關(guān)鍵是抓住圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,即t1=,由題意可判斷出粒子帶負(fù)電,根據(jù)速度方向找出帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心,由幾何知識(shí)可得,其圓心角為30,因此t2=T=,由t1=t2得,=,故A正確. 4.(多選)(2016鄭州三模)如圖所示,垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在正方形abcd區(qū)域內(nèi),O點(diǎn)在cd邊的中點(diǎn),一個(gè)帶正電的粒子從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi),僅在磁場(chǎng)力的作用下,經(jīng)過(guò)時(shí)間t0剛好從c點(diǎn)射出磁場(chǎng).現(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從O點(diǎn)沿紙面內(nèi)與Od成30角的方向,以大小不同的速率射入正方形內(nèi),下列說(shuō)法中正確的是( AD ) A.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從cd邊射出磁場(chǎng) B.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從ad邊射出磁場(chǎng) C.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從ab邊射出磁場(chǎng) D.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從bc邊射出磁場(chǎng) 解析:粒子從O點(diǎn)垂直于cd邊射出后從c點(diǎn)射出磁場(chǎng)的過(guò)程,其運(yùn)動(dòng)軌跡為半個(gè)圓周,由此可知粒子在該磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期為T=2t0,若粒子剛好能從ad邊射出磁場(chǎng)(即粒子軌跡與ad邊相切),則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度偏轉(zhuǎn)了60角,對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t3==,因此粒子若從ad邊射出磁場(chǎng),其運(yùn)動(dòng)時(shí)間應(yīng)小于,由此可知,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.若粒子剛好能從ab邊射出磁場(chǎng)(即粒子軌跡與ab邊相切),則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度偏移了150角,對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t4=T=,從ab邊射出的粒子在磁場(chǎng)中的最短時(shí)間為,因此粒子若從ab射出,其運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定大于,因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤.若粒子剛好能從bc邊射出磁場(chǎng)(即粒子軌跡與bc邊相切),則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)速度偏轉(zhuǎn)了240角,對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1=T=;因此粒子若從bc邊射出,其運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定小于,但大于,因此選項(xiàng)D正確.若粒子能回到cd邊,其偏轉(zhuǎn)角一定是300角,對(duì)應(yīng)的時(shí)間一定為t2=T=,因此選項(xiàng)A正確. 5.(多選)(2016西安八校第三次聯(lián)考)如圖所示,半徑為R的一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外,磁場(chǎng)外有一粒子源,能沿一直線發(fā)射速度大小不等的在一范圍內(nèi)的同種帶電粒子,帶電粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q(q>0),不計(jì)重力.現(xiàn)粒子以沿正對(duì)cO中點(diǎn)且垂直于cO方向射出磁場(chǎng)區(qū)域,發(fā)現(xiàn)帶電粒子恰能從bd之間飛出磁場(chǎng).則( ABCD ) A.從b點(diǎn)飛出的帶電粒子的速度最大 B.從d點(diǎn)飛出的帶電粒子的速度最小 C.從d點(diǎn)飛出的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) D.從b點(diǎn)飛出的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短 解析:粒子在磁場(chǎng)中,受到洛倫茲力作用做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)題意作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示: 圖中Ob為到達(dá)b點(diǎn)的軌跡的圓心,Od為到達(dá)d點(diǎn)的軌跡的圓心,根據(jù)幾何關(guān)系可知,rb>rd,到達(dá)d點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角比到達(dá)b點(diǎn)的圓心角大,根據(jù)r=可知,b的半徑最大,d的半徑最小,所以從b點(diǎn)飛出的帶電粒子的速度最大,從d點(diǎn)飛出的帶電粒子的速度最小,故AB正確;周期T=,所以粒子運(yùn)動(dòng)的周期相等,而到達(dá)d點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角最大,到達(dá)b點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角最小,所以從d點(diǎn)飛出的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng),從b點(diǎn)飛出的帶電粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,故C、D正確. 6.(多選)如圖所示,在xOy平面內(nèi)的y軸和虛線之間除了圓形區(qū)域外的空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.虛線經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)(3L,0)且與y軸平行.圓形區(qū)域的圓心P的坐標(biāo)為(2L,0),半徑為L(zhǎng).一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電的粒子從y軸上某點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入磁場(chǎng),不計(jì)粒子重力,則( AC ) A.如果粒子沒有經(jīng)過(guò)圓形區(qū)域到達(dá)了Q點(diǎn),則粒子的入射速度為v= B.如果粒子沒有經(jīng)過(guò)圓形區(qū)域到達(dá)了Q點(diǎn),則粒子的入射速度為v= C.粒子第一次從P點(diǎn)經(jīng)過(guò)了x軸,則粒子的最小入射速度為vmin= D.粒子第一次從P點(diǎn)經(jīng)過(guò)了x軸,則粒子的最小入射速度為vmin= 解析:要使粒子不經(jīng)過(guò)圓形區(qū)域到達(dá)Q點(diǎn),則粒子應(yīng)恰好經(jīng)過(guò)四分之一圓周到達(dá)Q點(diǎn),故半徑為3L;則由洛倫茲力充當(dāng)向心力可知,qvB=m解得:v=,故A正確;要使粒子到達(dá)圓形磁場(chǎng)的圓心,軌跡圓的切線應(yīng)過(guò)圓心,如圖所示,設(shè)粒子從C點(diǎn)進(jìn)入圓形區(qū)域,O′C與OO′夾角為θ,軌跡圓對(duì)應(yīng)的半徑為r,如圖,由幾何關(guān)系得:2L=rsin θ+Lcos θ,故當(dāng)θ=60時(shí),半徑最小為rm=L又qvmB=m,解得:vm=,故C正確. 7.(2016廣東深圳調(diào)研二)如圖xOy平面內(nèi)有向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1 T,在y軸上有一粒子源,坐標(biāo)為(0,0.2m),粒子源可以在xOy平面內(nèi)向各個(gè)方向均勻射出質(zhì)量m=6.410-27kg、帶電量q=+3.210-19C、速度v=1.0106 m/s的帶電粒子,一足夠長(zhǎng)的薄感光板從圖中較遠(yuǎn)處沿x軸負(fù)方向向左緩慢移動(dòng),其下表面和上表面先后被粒子擊中并吸收粒子,不考慮粒子間的相互作用,(取π=3),求: (1)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑及下表面被粒子擊中時(shí)感光板左端點(diǎn)的位置; (2)在整個(gè)過(guò)程中擊中感光板的粒子運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間; (3)當(dāng)薄板左端運(yùn)動(dòng)到(-0.2 m,0)點(diǎn)的瞬間,擊中上、下板面的粒子數(shù)之比. (1)見解析 (2)1.010-6 s (3)1:1 解析:(1)根據(jù)Bqv=m得R= 代入數(shù)據(jù)解得R=0.2 m 可得下表面被擊中的位置如圖甲所示 x= m=0.2 m(或0.35 m) 甲 (2)根據(jù)Bqv=m和T= 得T=,代入數(shù)據(jù)解得T=1.210-6 s 如圖乙,由幾何關(guān)系可得最長(zhǎng)時(shí)間為打在坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子 t=T=1.010-6 s 乙 (3)如圖丙,由幾何關(guān)系得打到上板的粒子所對(duì)應(yīng)的角度為α=90 丙 打到下板的粒子所對(duì)應(yīng)的角度為β=90 擊中上、下板面的粒子數(shù)之比== 答案:見解析- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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