2019年高考物理二輪復習 專題強化十 帶電粒子在磁場中的運動.doc

專題強化十帶電粒子在磁場中的運動一、選擇題：本題共10小題，每小題5分，在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求的，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分12018溫州適應性考試如圖所示是“探究影響通電導線受力的因素”的實驗裝置圖實驗時，先保持導體棒通電部分的長度不變，改變電流的大??；然后保持電流不變，改變導體棒通電部分的長度則該實驗可獲得的直接結論為()A導體棒中電流越大，導體棒受到的安培力越小B導體棒受到的安培力大小與電流大小成反比C導體棒受到的安培力大小與磁感應強度大小成正比D導體棒通電部分長度越長，導體棒受到的安培力越大22018撫順市期末如圖所示，條形磁鐵放置在水平地面上，在其右端上方固定一根水平長直導線，導線與磁體垂直，當導線中通以垂直紙面向內的電流時，則()A磁鐵對地的壓力減小，磁鐵受到向左的摩擦力B磁鐵對地的壓力減小，磁鐵受到向右的摩擦力C磁鐵對地的壓力增大，磁鐵受到向左的摩擦力D磁鐵對地的壓力增大，磁鐵受到向右的摩擦力3(多選)2018株洲市高三二模如圖甲所示，長度l遠大于半徑R的通電螺線管內部為勻強磁場，其軸線上的磁感應強度分布如圖乙所示，已知端口截面中心處磁感應強度為管內的一半則端口截面上距其中心r(0<r<R)處的磁感應強度可能為()A. B.CB0 D1.2B042018沈陽市模擬如圖所示，質量為m，長度為L的金屬棒MN兩端由等長輕質絕緣細線水平懸掛，棒中通以由M指向N的電流，電流強度的大小為I，金屬棒處于與其垂直的勻強磁場中，平衡時兩懸線與豎直方向夾角均為30.下列判斷正確的是()A勻強磁場的方向一定是豎直向上B勻強磁場的方向一定是水平向左C勻強磁場的磁感應強度大小可能為D勻強磁場的磁感應強度大小可能為5(多選)2018太原期末關于洛倫茲力，下列說法不正確的是()A帶電粒子在磁場中運動時，一定受到洛倫茲力的作用B由于安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，所以洛倫茲力也會做功C洛倫茲力方向一定與電荷運動方向垂直，但磁場方向不一定與電荷運動方向垂直D若運動電荷在空間某點不受洛倫茲力，則該點的磁感應強度一定為零62018廣州市二模如圖，同一平面內有兩根互相平行的長直導線M和N，通有等大反向的電流，該平面內的a、b兩點關于導線N對稱，且a點與兩導線的距離相等若a點的磁感應強度大小為B，則下列關于b點磁感應強度Bb的判斷正確的是()ABb2B，方向垂直該平面向里BBb，方向垂直該平面向外C.BbB，方向垂直該平面向里DBBb2B，方向垂直該平面向外72018福建省漳州市二?？臻g存在方向垂直于紙面向里，磁感應強度為B的勻強磁場，圖中的正方形abcd為其邊界一束速率不同的帶正電粒子從左邊界ad中點P垂直射入磁場，速度方向與ad邊夾角30，已知粒子質量為m、電荷量為q，粒子間的相互作用和粒子重力不計，則()A粒子在磁場中運動的最長時間為B從bc邊射出的粒子在磁場中的運動時間都相等C入射速度越大的粒子，在磁場中的運動時間越長D運動時間相等的粒子，在磁場中的運動軌跡可能不同82018河南濮陽市二模把一根絕緣導線PQ彎成兩個半圓形狀，每個半圓的半徑都為R，放置在粗糙的水平桌面上，在桌面上加有豎直向下且磁感應強度為B的勻強磁場，如圖所示(俯視圖)現(xiàn)給導線通入由P到Q的電流，并逐漸增大電流強度，導線PQ始終處于靜止狀態(tài)，則下列說法正確的是()A增大電流強度的過程中，導線PQ對桌面的摩擦力增大B增大電流強度的過程中，導線PQ對桌面的壓力增大C當電流強度為I時，導線PQ受到的安培力為2BIRD當電流強度為I時，導線PQ受到的安培力為BIR92018貴陽市第一中學二模如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內有垂直于紙面的勻強磁場，A點為磁場邊界上的一點，在A點有大量的相同粒子，以大小相同的速度在紙面內沿不同的方向射入磁場區(qū)域內已知粒子質量為m，電量為q，不計粒子的重力，磁場的磁感應強度大小為B，粒子在磁場中運動的最長時間為，則粒子的速度大小為()A. B.C. D.10(多選)2018中原名校聯(lián)考如圖所示，在空間由一坐標系xOy，直線OP與軸正方向的夾角為30，第一象限內有兩個方向都垂直紙面向外的勻強磁場區(qū)域和，直線OP上方區(qū)域中磁場的磁感應強度為B，一質量為m，電荷量為q的質子(不計重力)以速度v從O點沿與OP成30角的方向垂直磁場進入區(qū)域，質子先后通過強磁場區(qū)域和后，恰好垂直打在x軸上的Q點(圖中未畫出)，則()A粒子在第一象限中運動的時間為B粒子在第一象限中運動的時間為CQ點的橫坐標為DQ點的橫坐標為二、計算題：本題共4小題，共50分11(12分)2018北京市朝陽區(qū)一模如圖所示，空間中存在一個矩形區(qū)域MNPQ，PQ的長度為MQ長度的兩倍，有一個帶正電的帶電粒子從M點以某一初速度沿MN射入，若矩形區(qū)域MNPQ中加上豎直方向且場強大小為E的勻強電場，則帶電粒子將從P點射出，若在矩形區(qū)域MNPQ中加上垂直于紙面且磁感應強度大小為B的勻強磁場，則帶電粒子仍從P點射出，不計帶電粒子的重力，求：帶電粒子的初速度的大小12(12分)2018長春市二次質檢如圖所示，光滑絕緣的水平桌面上有一個帶正電的小球，用長為L的輕質絕緣絲線系于O點，做俯視為順時針方向的勻速圓周運動，空間中存在著豎直向下的勻強磁場，磁場的右邊界為圖中直線CD，圓心O和直線CD距離OE2L，已知小球運動過程中所受絲線拉力的大小為其所受洛倫茲力大小的3倍，當小球運動到圖中所示位置時，絲線突然斷開(此瞬間小球速度不變)，求小球離開磁場時的位置與E點的距離13(12分)2018江西師大附中二模據有關資料介紹，受控核聚變裝置中有極高的溫度，因而帶電粒子將沒有通常意義上的“容器”可裝，而是由磁場約束帶電粒子運動，使之束縛在某個區(qū)域內如圖所示，環(huán)狀磁場的內半徑為R1，外半徑為R2，被束縛的帶電粒子的比荷為k，中空區(qū)域內帶電粒子具有各個方向的速度，速度大小為v.中空區(qū)域中的帶電粒子都不會穿出磁場的外邊緣而被約束在半徑為R2的區(qū)域內，求：環(huán)狀區(qū)域內磁場的磁感應強度的取值范圍14(14分)2018甘肅一模如圖所示，兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強電場和勻強磁場A板帶正電荷，B板帶等量負電荷，電場強度為E；磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度為B1.平行金屬板右側有一擋板M，中間有小孔O，OO是平行于兩金屬板的中心線擋板右側有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為B2.CD為磁場B2邊界上的一絕緣板，它與M板的夾角45，OCa，現(xiàn)有大量質量均為m，含有各種不同電荷量、不同速度的帶電粒子(不計重力)，自O點沿OO方向進入電磁場區(qū)域，其中有些粒子沿直線OO方向運動，并進入勻強磁場B2中，求：(1)進入勻強磁場B2的帶電粒子的速度；(2)能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的最大值；(3)絕緣板CD上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度專題強化十帶電粒子在磁場中的運動1D根據控制變量法可知，保持導體棒通電部分的長度不變，改變電流的大小，則導體棒中電流越大，導體棒受到的安培力越大；保持電流不變，改變導體棒通電部分的長度，通電部分長度越長，導體棒受到的安培力越大，D選項正確2D研究導線的受力情況，根據安培定則判斷條形磁鐵周圍磁場的分布，根據左手定則判斷可知，導線所受安培力方向斜向右上方，根據牛頓第三定律，導線對磁鐵的安培力方向斜向左下方，磁鐵有向左運動的趨勢，受到向右的摩擦力，磁鐵對地的壓力增大，D選項正確3BCD根據磁感線的特征可知，磁感線的疏密表示磁感應強度的大小，端口截面上距其中心r(0rR)處磁感線比端口截面中心處磁感線多，則此處的磁感應強度B，A選項錯誤；端口截面上距其中心r處磁感線取值范圍可能為BB0，也可能BB0，B、C、D選項正確4C金屬棒MN處于平衡狀態(tài)，受到重力、繩子拉力和安培力作用，根據力的合成與分解知識可知，安培力方向未知，當安培力垂直于繩子拉力時，磁感應強度的方向沿著繩子方向，此時安培力最小，磁感應強度最小，mgsinBminIL，解得Bmin，C選項正確5ABD當帶電粒子平行于磁場中運動時，不受洛倫茲力作用，該處的磁感應強度不為零，A、D選項錯誤；洛倫茲力的方向總是與粒子運動的方向垂直，不做功，B選項錯誤；根據左手定則可知，洛倫茲力的方向一定與電荷運動方向垂直，磁場方向不一定與電荷運動方向垂直，C選項正確6B空間某點的磁感應強度等于M、N兩個電流在該點產生的磁感應強度的矢量和，根據安培定則可知，M、N兩導線中電流在a點產生的磁感應強度大小相等，方向均垂直紙面向里，BMBN，根據對稱性可知，N導線中電流在b點產生的磁感應強度大小為，方向垂直紙面向外，M導線中電流在b點產生的磁感應強度小于，方向垂直紙面向里，根據疊加原理可知，b點的磁感應強度方向垂直平面向外，Bb，B選項正確7D粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，運動時間t，粒子對應的圓心角越大，在磁場中運動的時間越長，軌跡如圖所示：圓心角為300，最長時間t，A選項錯誤；從bc邊射出的粒子的速度不同，圓周運動的半徑不同，圓心角不同，所用的時間不相等，B選項錯誤；軌跡圓心角越大，在磁場中運動時間越長，入射速度較大時，粒子從dc邊射出，圓心角很小，時間較短，C選項錯誤；從Pa邊射出的粒子運動時間均為，軌跡不同，D選項正確8A根據安培力公式可知，F(xiàn)BIL，其中L為導線的有效長度，導線PQ的有效長度為4R，增大電流強度的過程中，安培力增大，導線PQ始終處于靜止狀態(tài)，對桌面的摩擦力增大，壓力不變，A選項正確，B選項錯誤；當電流為I時，導線PQ受到的安培力為FBIL4BIR，C、D選項錯誤9B粒子以大小相同的速度沿不同方向射入磁場區(qū)域，則粒子運動的軌跡半徑相等，粒子在磁場中運動最長時間時，對應的弦長最長，為磁場圓的直徑2R，如圖所示：圓心角為，根據幾何關系可知，O1AB為等邊三角形，軌跡圓的半徑r2R，根據洛倫茲力提供向心力可知，qvBm，解得粒子運動的速度v，B選項正確10BC質子在磁場和中做勻速圓周運動，根據幾何關系畫出運動的軌跡如圖所示：粒子在磁場中運動的圓心角為60，在磁場中運動的圓心角為90，OO1A為等邊三角形，則軌跡半徑r12r2，解得B22B，運動時間t1，t2，粒子在第一象限中運動的時間為tt1t2，A選項錯誤，B選項正確；OQr1cos30r2，C選項正確，D選項錯誤11.解析：帶電粒子在電場中做類平拋運動，設MQ長度為L，根據運動的合成與分解法則可知，豎直方向上，Lt2.水平方向上，2Lv0t.帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，畫出軌跡如圖所示：洛倫茲力提供向心力，qvBm，根據幾何關系可知，(rL)2(2L)2r2.聯(lián)立上述各式可知，v.12.L解析：小球在絲線拉力和洛倫茲力作用下，做勻速圓周運動，F(xiàn)qvBm.其中，F(xiàn)3qvB.絲線突然斷開時，洛倫茲力提供向心力，qvBm.聯(lián)立各式解得，小球運動的軌跡半徑R2L.畫出運動軌跡如圖所示：根據幾何關系可知，R2(RL)2x.聯(lián)立解得，xEF L13B解析：粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力要使所有的粒子都不能穿出磁場，則與內圓相切的方向進入磁場的粒子在磁場運動的軌跡剛好與外圓相切，軌跡如圖所示：此時2rR2R1，解得粒子運動的最大半徑r.qvBm，聯(lián)立解得，B.14(1)(2)(3)2a解析：(1)平行金屬板間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，沿直線OO運動的帶電粒子，處于受力平衡狀態(tài)，qvB1qE.解得，v.(2)帶電粒子進入勻強磁場B2后做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力qvB2m.電荷量最大的帶電粒子，運動的軌跡半徑最小，帶正電，軌跡向下偏轉，與CD板相切，如圖所示：根據幾何關系可知，r1r1a.依題意解得，r1，q.(3)帶負電的粒子在磁場B2中向上偏轉，擊中絕緣板CD的臨界情況是軌跡與CD相切根據幾何關系可知，r2ar2.解得，r2.CD板上被帶電粒子擊中區(qū)域的長度為xr2r12a.