高考物理專項(xiàng)沖擊波講練測(cè)系列 專題16 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、2013年高考物理專項(xiàng)沖擊波講練測(cè)系列 專題16 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【重點(diǎn)知識(shí)解讀】3.粒子運(yùn)動(dòng)軌跡不是一完整的圓時(shí)要利用圓心角和弦切角的關(guān)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(gè)內(nèi)角和等于360o計(jì)算出軌跡所對(duì)的圓心角的大小，再由公式t=計(jì)算出運(yùn)動(dòng)時(shí)間。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)具有對(duì)稱性，若帶電粒子從某一直線邊界射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，又從同一邊界射出磁場(chǎng)時(shí)，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(chǎng)區(qū)域，必沿半徑方向射出圓形磁場(chǎng)區(qū)域。【高考命題動(dòng)態(tài)】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是高考命題的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，每年高考均有考查，可能是選

2、擇題，也可能是計(jì)算題，難度中等或較難?！咀钚履M題專項(xiàng)訓(xùn)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(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在xOy平面內(nèi)，從原點(diǎn)O處沿與x軸正方向成角(0<<)以速率v發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))則下列說(shuō)法正確的是( )A若v一定，越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短B若v一定，越大，則粒子在離開磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn)C若一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度越大D若一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短時(shí)間無(wú)關(guān)，選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。OBCA2（2013浙江重點(diǎn)中學(xué)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(qiáng)磁場(chǎng)和

3、平行于AB的水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一不計(jì)重力的帶電粒子剛好以某一初速度從三角形O點(diǎn)沿角分線OC做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若此區(qū)域只存在電場(chǎng)時(shí)，該粒子仍以此初速度從O點(diǎn)沿角分線OC射入，則此粒子剛好從A點(diǎn)射出；若只存在磁場(chǎng)時(shí)，該粒子仍以此初速度從O點(diǎn)沿角分線OC射入，則下列說(shuō)法正確的是A粒子將在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌道半徑等于三角形的邊長(zhǎng)B粒子將在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且從OB階段射出磁場(chǎng)C粒子將在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且從BC階段射出磁場(chǎng)D根據(jù)已知條件可以求出該粒子分別在只有電場(chǎng)時(shí)和只有磁場(chǎng)時(shí)在該區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(diǎn)沿角分線OC做勻速直線運(yùn)動(dòng)確

4、。3（2013安徽江南十校摸底）如圖所示，三個(gè)速度大小不同的同種帶電粒子，沿同一方向從圖中長(zhǎng)方形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)上邊緣射入，當(dāng)它們從下邊緣飛出時(shí)對(duì)入射方向的偏角分別為90°、60°、30°，則它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為（ ）A111B123C321D1：答案：C解析：由于粒子運(yùn)動(dòng)的偏向角等于圓弧軌跡所對(duì)的圓心角，由t=可知，它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為90°60°30°=321，選項(xiàng)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(chǎng)方向進(jìn)入四個(gè)不同的磁場(chǎng)，其軌跡照片如圖4所示，則磁場(chǎng)最強(qiáng)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(gè)中空的半圓金屬盒，它們之間有一定的電勢(shì)差，A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子，在兩盒之間被電場(chǎng)加速。兩半圓盒處于與盒面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，所以粒子在半圓盒中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，不計(jì)帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，不考慮由相對(duì)論效應(yīng)帶來(lái)的影響，下列判斷正確的是A 在Ek-t圖中應(yīng)該有tn+1- tn =tn-tn-1B 在Ek-t圖中應(yīng)該有tn+1- tn <tn-tn-1C 在Ek-t圖中應(yīng)該有En+1- En =En-En-1D 在Ek-t圖中應(yīng)該有En+1-En <En-En-1答案：AC解析：根

6、據(jù)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與速度無(wú)關(guān)可知，在Ek-t圖中應(yīng)該有tn+1- tn =tn-tn-1，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；由于帶電粒子在電場(chǎng)中加速，電場(chǎng)力做功相等，所以在Ek-t圖中應(yīng)該有En+1- En =En-En-1，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。6（2013江蘇蘇南四校聯(lián)考）如圖所示，兩個(gè)相同的半圓形光滑絕緣軌道分別豎直放置在勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，軌道兩端在同一高度上，兩個(gè)相同的帶正電小球a、b同時(shí)從軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放，且在運(yùn)動(dòng)中始終能通過(guò)各自軌道的最低點(diǎn)M、N，則：A兩小球某次到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度可能有vN=vMB兩小球都能到達(dá)軌道的最右端C小球b第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)刻與小球a第一次到

7、達(dá)M點(diǎn)的時(shí)刻相同Da小球受到的電場(chǎng)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(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)電子束將打在熒光屏正中的0點(diǎn)安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)設(shè)垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较?，如果要使電子束打在熒光屏上的位置由a點(diǎn)逐漸移動(dòng)到b點(diǎn)，圖7中哪種變化的磁場(chǎng)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(diǎn)逐漸移動(dòng)到b點(diǎn)，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(chǎng)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(dá)中學(xué)測(cè)試）物體導(dǎo)電是由其中的自由電荷定向移動(dòng)引起的，這些可以移動(dòng)的自由電荷又叫載流子。金屬導(dǎo)體的載流子是自由電子，現(xiàn)代廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料分為兩大類：一類是N型半導(dǎo)體，它的載流子為電子；另一類是P型半導(dǎo)體，它的載流子為“空穴”，相當(dāng)于帶正電的粒子，如果把某種材料制成的長(zhǎng)方體放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向如圖所示，且與前后側(cè)面垂直，長(zhǎng)方體中通有方向水平向右的電流，設(shè)長(zhǎng)方體的上下表面M、N的電勢(shì)分別為M和N，則下列判斷中正確的是A如果是P型半導(dǎo)體，有M>N B如果是N型半導(dǎo)體，有M<NC如果是P型半導(dǎo)體，有M<N D如果是金屬導(dǎo)體，有M<N9（2013江蘇阜寧中學(xué)月考）利用霍爾

9、效應(yīng)制作的霍爾元件，廣泛應(yīng)用于測(cè)量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖,磁感應(yīng)強(qiáng)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(huì)形成電勢(shì)差UCD，下列說(shuō)法中正確的是A電勢(shì)差UCD僅與材料有關(guān)B若霍爾元件的載流子是自由電子，則電勢(shì)差UCD0C僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí),電勢(shì)差UCD變大D在測(cè)定地球赤道上方的地磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí),元件的工作面應(yīng)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(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，下列判斷正確的是（ ） A電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，其軌跡線越長(zhǎng) B電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，其軌跡線所

10、對(duì)應(yīng)的圓心角越大C在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的電子，其軌跡線一定重合D電子的速率不同，它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)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(qiáng)磁場(chǎng)，根據(jù)周期公式，電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，其軌跡線所對(duì)應(yīng)的圓心角越大，選項(xiàng)B正確AC錯(cuò)誤；電子的速率不同，它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡不相同，3、4、5在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。球的電勢(shì)能增大，機(jī)械能減小，動(dòng)能減小，所以選項(xiàng)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(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒子僅受洛倫茲力的作用，運(yùn)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(fù)電，帶正電 B的速度率小于的速率C洛倫茲力對(duì)、不做功 D的運(yùn)行時(shí)間大于的運(yùn)行時(shí)間答案：AC解析：由左手定則可知，帶負(fù)電，帶正電，選項(xiàng)A正確；由r=可知，的速度率大于的速率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；洛倫茲力對(duì)、不做功，選項(xiàng)C正以選項(xiàng)D錯(cuò)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(qiáng)磁場(chǎng)的邊界，是一個(gè)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(diǎn)，在MN的上方是正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E，方向沿x軸的負(fù)方向，磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)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(jìn)入磁場(chǎng)的粒子經(jīng)過(guò)P點(diǎn)射入MN后，恰好在正交的電磁場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)。粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q（不計(jì)粒子的重力）。求： （1）粒子的初速率；（2）圓形有界磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；（3）若只撤去虛線MN上面的磁場(chǎng)B，這些粒子經(jīng)過(guò)y軸的坐標(biāo)范圍。 y2=y2r得：y2=r 1分 即：r y r 1分由題設(shè)條件有： （2分）【最新高考題專項(xiàng)檢測(cè)】1：（2012·北京理綜）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A(chǔ) 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(yīng)強(qiáng)度成正比【答案】：D【解析】：該粒子的運(yùn)動(dòng)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(yīng)強(qiáng)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(xiàng)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(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AM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【答案】：A【解析】：由左手定則可知，M帶負(fù)電，N帶

14、正電，選項(xiàng)A正確。由R=mv/qB可知，M的速度率大于N的速率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；洛倫磁力對(duì)M、N都不做功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由T=2m/qB可知，M的運(yùn)行時(shí)間等于N的運(yùn)行時(shí)間，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！究键c(diǎn)定位】此題考查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。3（2012·全國(guó)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(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.若q1=q2，則它們做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定相等B.若m1=m2，則它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定相等C. 若q1q2，則它們做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定不相等D. 若m1m2，則它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期一定不相等【考點(diǎn)定位】此題考

15、查帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。4（2012江蘇物理）. 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(A) 若粒子落在A 點(diǎn)的左側(cè),其速度一定小于v0(B) 若粒子落在A 點(diǎn)的右側(cè),其速度一定大于v0 (C) 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/2m(D)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/2m【答案】：BC【解析】：若粒子落在A 點(diǎn)的左側(cè),其速度可能大于v0，若粒子落在A 點(diǎn)的右側(cè),其速度一定大于v0

16、，選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；當(dāng)速度等于v=v0-qBd/2m時(shí)，落點(diǎn)距A點(diǎn)左側(cè)最遠(yuǎn)為2mv/qB=d，所以若粒子落在A 點(diǎn)左右兩側(cè)d 的范圍內(nèi),其速度不可能小于v0-qBd/2m，選項(xiàng)C正確；當(dāng)速度等于v=v0+qBd/2m時(shí)，落點(diǎn)距A點(diǎn)右側(cè)最遠(yuǎn)為2mv/qB=d，若粒子不是垂直邊界MN射入，落在A 點(diǎn)左右兩側(cè)d 的范圍內(nèi)，其速度可能大于v0 +qBd/2m，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。（1）正負(fù)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，有qv0B=m,解得R=。對(duì)于帶正電的粒子，離開磁場(chǎng)的位置坐標(biāo)為(R，R)，對(duì)于帶負(fù)電的粒子，離開磁場(chǎng)的位置坐標(biāo)為(-R，-R)。兩個(gè)帶電粒子離開磁場(chǎng)的位置坐標(biāo)之間的距離為x=2R。x=2。（2）對(duì)于

17、帶負(fù)電的粒子，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1=T/4=.粒子離開磁場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng)，沿y軸方向上，有qE=ma，R=at22，沿x軸方向上，有x2= v0 t2，所求時(shí)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(biāo)為（-2，0）。考查要點(diǎn)：類平拋運(yùn)動(dòng)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(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則AB方向： （2分） AD方向： （2分） 解得： （2分） 設(shè)粒子在P點(diǎn)沿AD方向的分速度為vy，則有 （1分） 解之得： （1分）粒子在P點(diǎn)的速度為： v=v0 （2分）設(shè)速度與AB方向的夾角為，則： 所以： （1分） 由左手定則可知磁場(chǎng)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