高考物理專項沖擊波講練測系列 專題16 帶電粒子在勻強磁場中的運動

1、2013年高考物理專項沖擊波講練測系列 專題16 帶電粒子在勻強磁場中的運動【重點知識解讀】3.粒子運動軌跡不是一完整的圓時要利用圓心角和弦切角的關系（圓心角等于2倍弦切角），偏向角等于圓心角或四邊形的四個內(nèi)角和等于360o計算出軌跡所對的圓心角的大小，再由公式t=計算出運動時間。帶電粒子在勻強磁場中運動具有對稱性，若帶電粒子從某一直線邊界射入勻強磁場，又從同一邊界射出磁場時，粒子的入射速度方向與邊界的夾角和出射速度方向與邊界的夾角相等；帶電粒子沿半徑方向射入圓形磁場區(qū)域，必沿半徑方向射出圓形磁場區(qū)域。【高考命題動態(tài)】帶電粒子在勻強磁場中的運動是高考命題的重點和熱點，每年高考均有考查，可能是選

2、擇題，也可能是計算題，難度中等或較難?！咀钚履M題專項訓練】。1（2013安徽師大摸底）如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B。在xOy平面內(nèi)，從原點O處沿與x軸正方向成角(0<<)以速率v發(fā)射一個帶正電的粒子(重力不計)則下列說法正確的是( )A若v一定，越大，則粒子在磁場中運動的時間越短B若v一定，越大，則粒子在離開磁場的位置距O點越遠C若一定，v越大，則粒子在磁場中運動的角速度越大D若一定，v越大，則粒子在磁場中運動的時間越短時間無關，選項CD錯誤。OBCA2（2013浙江重點中學協(xié)作體高三摸底）如圖所示，在正三角形區(qū)域內(nèi)存在著垂直于紙面的勻強磁場和

3、平行于AB的水平方向的勻強電場，一不計重力的帶電粒子剛好以某一初速度從三角形O點沿角分線OC做勻速直線運動。若此區(qū)域只存在電場時，該粒子仍以此初速度從O點沿角分線OC射入，則此粒子剛好從A點射出；若只存在磁場時，該粒子仍以此初速度從O點沿角分線OC射入，則下列說法正確的是A粒子將在磁場中做勻速圓周運動，運動軌道半徑等于三角形的邊長B粒子將在磁場中做勻速圓周運動，且從OB階段射出磁場C粒子將在磁場中做勻速圓周運動，且從BC階段射出磁場D根據(jù)已知條件可以求出該粒子分別在只有電場時和只有磁場時在該區(qū)域中運動的時間之比、答案：CD 解析：帶電粒子剛好以某一初速度從三角形O點沿角分線OC做勻速直線運動確

4、。3（2013安徽江南十校摸底）如圖所示，三個速度大小不同的同種帶電粒子，沿同一方向從圖中長方形區(qū)域的勻強磁場上邊緣射入，當它們從下邊緣飛出時對入射方向的偏角分別為90°、60°、30°，則它們在磁場中運動的時間之比為（ ）A111B123C321D1：答案：C解析：由于粒子運動的偏向角等于圓弧軌跡所對的圓心角，由t=可知，它們在磁場中運動的時間之比為90°60°30°=321，選項C正確。4(2013廣東二校聯(lián)考摸底)速率相同的電子垂直磁場方向進入四個不同的磁場，其軌跡照片如圖4所示，則磁場最強的是5. （2013武漢摸底）圖甲是回

5、旋加速器的工作原理圖。D1和D2是兩個中空的半圓金屬盒，它們之間有一定的電勢差，A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子，在兩盒之間被電場加速。兩半圓盒處于與盒面垂直的勻強磁場中，所以粒子在半圓盒中做勻速圓周運動。若帶電粒子在磁場中運動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，不計帶電粒子在電場中的加速時間，不考慮由相對論效應帶來的影響，下列判斷正確的是A 在Ek-t圖中應該有tn+1- tn =tn-tn-1B 在Ek-t圖中應該有tn+1- tn <tn-tn-1C 在Ek-t圖中應該有En+1- En =En-En-1D 在Ek-t圖中應該有En+1-En <En-En-1答案：AC解析：根

6、據(jù)帶電粒子在勻強磁場中運動的周期與速度無關可知，在Ek-t圖中應該有tn+1- tn =tn-tn-1，選項A正確B錯誤；由于帶電粒子在電場中加速，電場力做功相等，所以在Ek-t圖中應該有En+1- En =En-En-1，選項C正確D錯誤。6（2013江蘇蘇南四校聯(lián)考）如圖所示，兩個相同的半圓形光滑絕緣軌道分別豎直放置在勻強電場E和勻強磁場B中，軌道兩端在同一高度上，兩個相同的帶正電小球a、b同時從軌道左端最高點由靜止釋放，且在運動中始終能通過各自軌道的最低點M、N，則：A兩小球某次到達軌道最低點時的速度可能有vN=vMB兩小球都能到達軌道的最右端C小球b第一次到達N點的時刻與小球a第一次到

7、達M點的時刻相同Da小球受到的電場力一定不大于a的重力，b小球受到的最大洛倫茲力可能大于b的重力答案：D7. （2013山東名校質(zhì)檢） 圖6所示為顯像管的原理示意圖，當沒有磁場時電子束將打在熒光屏正中的0點安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)設垂直紙面向里的磁場方向為正方向，如果要使電子束打在熒光屏上的位置由a點逐漸移動到b點，圖7中哪種變化的磁場能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)（ ）答案：A解析：要使電子束打在熒光屏上的位置由a點逐漸移動到b點，根據(jù)左手定則，能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的變化的磁場是圖A。2012-12-27 高三物理（理）1、2、3組 7 （雙） 考8（2013江蘇鹽城明

8、達中學測試）物體導電是由其中的自由電荷定向移動引起的，這些可以移動的自由電荷又叫載流子。金屬導體的載流子是自由電子，現(xiàn)代廣泛應用的半導體材料分為兩大類：一類是N型半導體，它的載流子為電子；另一類是P型半導體，它的載流子為“空穴”，相當于帶正電的粒子，如果把某種材料制成的長方體放在勻強磁場中，磁場方向如圖所示，且與前后側(cè)面垂直，長方體中通有方向水平向右的電流，設長方體的上下表面M、N的電勢分別為M和N，則下列判斷中正確的是A如果是P型半導體，有M>N B如果是N型半導體，有M<NC如果是P型半導體，有M<N D如果是金屬導體，有M<N9（2013江蘇阜寧中學月考）利用霍爾

9、效應制作的霍爾元件，廣泛應用于測量和自動控制等領域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應強度B垂直于霍爾元件的工作面向下，通入圖示方向的電流I， C、D兩側(cè)面會形成電勢差UCD，下列說法中正確的是A電勢差UCD僅與材料有關B若霍爾元件的載流子是自由電子，則電勢差UCD0C僅增大磁感應強度時,電勢差UCD變大D在測定地球赤道上方的地磁場強弱時,元件的工作面應保持水平答案：BC圖1011（2013寶雞質(zhì)檢）如圖10所示，一束電子以大小不同的速率沿圖示方向垂直飛入橫截面是一正方形的勻強磁場區(qū)域，下列判斷正確的是（ ） A電子在磁場中運動時間越長，其軌跡線越長 B電子在磁場中運動時間越長，其軌跡線所

10、對應的圓心角越大C在磁場中運動時間相同的電子，其軌跡線一定重合D電子的速率不同，它們在磁場中運動時間一定不相同答案：B解析：電子以大小不同的速率沿圖示方向垂直飛入勻強磁場，根據(jù)周期公式，電子在磁場中運動時間越長，其軌跡線所對應的圓心角越大，選項B正確AC錯誤；電子的速率不同，它們在磁場中運動軌跡不相同，3、4、5在磁場中運動時間相同，選項D錯誤。球的電勢能增大，機械能減小，動能減小，所以選項D正確。SBNM13（浙江省名校新高考研究聯(lián)盟2013屆第一次聯(lián)考）質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子和，以不同的速率經(jīng)小孔垂直進入勻強磁場，帶電粒子僅受洛倫茲力的作用，運行的半圓軌跡如圖中虛線所示，下列表述正確的

11、是 （ ）SBNMA帶負電，帶正電 B的速度率小于的速率C洛倫茲力對、不做功 D的運行時間大于的運行時間答案：AC解析：由左手定則可知，帶負電，帶正電，選項A正確；由r=可知，的速度率大于的速率，選項B錯誤；洛倫茲力對、不做功，選項C正以選項D錯誤。xMNEBOPO1y第19題圖15（12分）. (2013年浙江五校聯(lián)考) 如圖所示，方向垂直紙面向里的勻強磁場的邊界，是一個半徑為r的圓，圓心O1在x軸上，OO1距離等于圓的半徑。虛線MN平行于x軸且與圓相切于P點，在MN的上方是正交的勻強電場和勻強磁場，電場強度的大小為E，方向沿x軸的負方向，磁感應強度為B，方向垂直紙面向外。有一群相同的正粒子

12、，以相同的速率，在紙面內(nèi)沿不同方向從原點O射入第象限，粒子的速度方向在與x軸成=30角的范圍內(nèi)，其中沿x軸正方向進入磁場的粒子經(jīng)過P點射入MN后，恰好在正交的電磁場中做直線運動。粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q（不計粒子的重力）。求： （1）粒子的初速率；（2）圓形有界磁場的磁感應強度；（3）若只撤去虛線MN上面的磁場B，這些粒子經(jīng)過y軸的坐標范圍。 y2=y2r得：y2=r 1分 即：r y r 1分由題設條件有： （2分）【最新高考題專項檢測】1：（2012·北京理綜）處于勻強磁場中的一個帶電粒子，僅在磁場力作用下做勻速圈周運動。將該粒子的運動等效為環(huán)形電流，那么此電流值A 與粒子電荷

13、量成正比 B 與粒子速率成正比 C與粒子質(zhì)量成正比 D與磁感應強度成正比【答案】：D【解析】：該粒子的運動等效為環(huán)形電流，電流值I=q/T。而T=2m/qB，所以I=q2B/2m。由此可知，此電流值與磁感應強度成正比，與粒子質(zhì)量成反比，與粒子電荷量的二次方成正比，選項D正確。2： （2012·廣東理綜物理）質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進入勻強磁場，運行的半圓軌跡如圖2種虛線所示，下列表述正確的是AM帶負電，N帶正電B. M的速度率小于N的速率C. 洛倫磁力對M、N做正功D. M的運行時間大于N的運行時間【答案】：A【解析】：由左手定則可知，M帶負電，N帶

14、正電，選項A正確。由R=mv/qB可知，M的速度率大于N的速率，選項B錯誤；洛倫磁力對M、N都不做功，選項C錯誤；由T=2m/qB可知，M的運行時間等于N的運行時間，選項D錯誤?！究键c定位】此題考查帶電粒子在勻強磁場中的運動。3（2012·全國理綜）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磁場中做勻速圓周運動，已知兩粒子的動量大小相等。下列說法正確的是A.若q1=q2，則它們做圓周運動的半徑一定相等B.若m1=m2，則它們做圓周運動的周期一定相等C. 若q1q2，則它們做圓周運動的半徑一定不相等D. 若m1m2，則它們做圓周運動的周期一定不相等【考點定位】此題考

15、查帶電粒子在勻強磁場中運動。4（2012江蘇物理）. 如圖所示，MN 是磁感應強度為B 的勻強磁場的邊界。一質(zhì)量為m、電荷量為q 的粒子在紙面內(nèi)從O 點射入磁場. 若粒子速度為v0，最遠能落在邊界上的A 點。. 下列說法正確的有(A) 若粒子落在A 點的左側(cè),其速度一定小于v0(B) 若粒子落在A 點的右側(cè),其速度一定大于v0 (C) 若粒子落在A 點左右兩側(cè)d 的范圍內(nèi),其速度不可能小于v0-qBd/2m(D)若粒子落在A 點左右兩側(cè)d 的范圍內(nèi),其速度不可能大于v0 +qBd/2m【答案】：BC【解析】：若粒子落在A 點的左側(cè),其速度可能大于v0，若粒子落在A 點的右側(cè),其速度一定大于v0

16、，選項A錯誤B正確；當速度等于v=v0-qBd/2m時，落點距A點左側(cè)最遠為2mv/qB=d，所以若粒子落在A 點左右兩側(cè)d 的范圍內(nèi),其速度不可能小于v0-qBd/2m，選項C正確；當速度等于v=v0+qBd/2m時，落點距A點右側(cè)最遠為2mv/qB=d，若粒子不是垂直邊界MN射入，落在A 點左右兩側(cè)d 的范圍內(nèi)，其速度可能大于v0 +qBd/2m，選項D錯誤。（1）正負帶電粒子在磁場中運動時，有qv0B=m,解得R=。對于帶正電的粒子，離開磁場的位置坐標為(R，R)，對于帶負電的粒子，離開磁場的位置坐標為(-R，-R)。兩個帶電粒子離開磁場的位置坐標之間的距離為x=2R。x=2。（2）對于

17、帶負電的粒子，在磁場中運動的時間為t1=T/4=.粒子離開磁場后做類平拋運動，沿y軸方向上，有qE=ma，R=at22，沿x軸方向上，有x2= v0 t2，所求時間t= t1+ t2，沿x軸方向上位移x= x2+R，聯(lián)立解得：t=，x=2即位置坐標為（-2，0）?？疾橐c：類平拋運動規(guī)律、速度分解和合成、洛倫茲力、牛頓第二定律。解析 (18分) （1）帶電粒子在電場中做類平拋運動，設粒子在電場中運動的時間為t，則AB方向： （2分） AD方向： （2分） 解得： （2分） 設粒子在P點沿AD方向的分速度為vy，則有 （1分） 解之得： （1分）粒子在P點的速度為： v=v0 （2分）設速度與AB方向的夾角為，則： 所以： （1分） 由左手定則可知磁場方向：垂直紙面向外。 （1分）raBOv07（18分）（2012年5月湖北黃岡三模）如圖