2021年高考物理真題分類匯編之帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動

2017-2021年福建高考物理分類匯編之帶電粒子在勻強(qiáng)磁場一．選擇題（4小題1（2020圖中虛線所示，為半圓，ac、bd與直徑ab共線，ac間的距離等于半圓的半徑。一質(zhì)量為m、電荷量為q（q＞0）的粒子，在紙面內(nèi)從c點(diǎn)垂直于ac射入磁場，這些粒子為（）A．B．C．2（2019?新課標(biāo)M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的力大小為F，則線框LMN受到的力的大小為（） 3（2021?福建直，磁場的方向與金屬板平行且垂直紙面向里，如圖所示。一質(zhì)子（H）以速度v0自O(shè)夠做勻速直線運(yùn)動的是（所有粒子均不考慮重力的影響（）A．以速 的射入的正電Bv0C2v0D4v0α4（2017ma，mb，mc．已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動。下列選項正確的是（） 二．多選題（3小題）5（2021?福建a、b、c、da、b、c、d為正方形的四個頂點(diǎn)，正方形中O，ecdya（A．OB．OOC．eyD．ey（多選）6（2018?新課標(biāo)Ⅰ）如圖，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關(guān)與電源連接，另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一小（A．開關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動B．開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C．開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向DN動7（2017? A．L1L2、L3B．L3L1、L2C．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為1：1：D．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為：三．計算題（2小題8（2019?新課標(biāo)Ⅰ）如圖在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、OPxO點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，N點(diǎn)在y軸上，OPx軸的夾角為30°，粒子進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)與離開磁d，不計重力。求x。9（2018?新課標(biāo)Ⅰ）如圖y＞0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為H先后從y軸上y＝h點(diǎn)以相同的動能射出，速度方向沿x軸正方向。已知H進(jìn)入Hmq，不計重力。求。（1）H第一次進(jìn)入磁場的位置到原點(diǎn)O的距離HO2017-2021年福建高考物理分類匯編之帶電粒子在勻強(qiáng)磁場參考答案與試一．選擇題（4小題1（2020圖中虛線所示，為半圓，ac、bd與直徑ab共線，ac間的距離等于半圓的半徑。一質(zhì)量為m、電荷量為q（q＞0）的粒子，在紙面內(nèi)從c點(diǎn)垂直于ac射入磁場，這些粒子為（）A．B．C．【分析】采用放縮法并畫圖，設(shè)半圓的半徑為R，當(dāng)軌跡半徑為R時，軌跡圓心角最然后根據(jù)求粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間。圓心角決定，即；acacr≤0.5R0.5R＜r＜1.5R0.5R逐漸放大，粒子射出R大，即＝方法二：Oceco＝2R，oe＝R，且ce⊥eo，故∠oce＝30°，因為只有ce與圓弧相切時，∠oce為最大，如果不相切，∠oce30°，ce90°+30°＝1202θ＝2×120°＝240°；即＝，粒子運(yùn)動最長時間為＝＝，故C正確，ABD錯誤。故選：C2（2019?新課標(biāo)M、N與直流電源兩端相接。已知導(dǎo)體棒MN受到的力大小為F，則線框LMN受到的力的大小為（） 【考點(diǎn)】力【分析】先由已知條件可知MLN邊的有效長度與MN相同，等效后的電流方向也與MN相同，先根據(jù)并聯(lián)電路的電阻關(guān)系得出電流關(guān)系，再由F＝BIL即可分析MLN邊所受安培力，由力的合成即可求得線框LMN所受力的大小。MLNMNMNMLNMNMN流大小為I，則MLN中的電流為，設(shè)MN的長為L，所以邊MLN所受 力為：＝F，方向與MN邊所受 故有：，故B正確，ACD錯誤?！军c(diǎn)評本題的關(guān)鍵是要明白力求解公式F＝BIL中的L是指通電導(dǎo)線的有效長度。3（2021?福建直，磁場的方向與金屬板平行且垂直紙面向里，如圖所示。一質(zhì)子（H）以速度v0自O(shè)O夠做勻速直線運(yùn)動的是（所有粒子均不考慮重力的影響（A．以速度的射入的正電子Bv0射入的電子C2v0D4v0αe，A錯誤；e，B正確；H，He，度選擇器的條件v0＝，故都不能做勻速直線運(yùn)動，故CD錯誤；4（2017ma，mb，mc．已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動。下列選項正確的是（） 【分析】由粒子的運(yùn)動狀態(tài)，根據(jù)第二定律得到其合外力情況，再對粒子進(jìn)行受力【解答】解：微粒受重力G、電場力F、洛倫茲力F'的作用，三個帶正電的微粒FaaF+F′b＝Gb＝mbg；cc所以，mb＞ma＞mcACD錯誤，B正確；受力情況，進(jìn)而應(yīng)用第二定律聯(lián)系粒子的運(yùn)動狀態(tài)，進(jìn)而求解。二．多選題（3小題）5（2021?福建a、b、c、da、b、c、d為正方形的四個頂點(diǎn)，正方形中O，ecdya（A．OB．OOC．eyD．ey【解答】解：AB.O點(diǎn)的距離相等，故四條導(dǎo)線在O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，根據(jù)右手螺旋定則可知，四條導(dǎo)線中在O點(diǎn)產(chǎn)生的由圖可知，BbBc相互抵消，BaBd合成，根據(jù)平行四邊形定則，可知O點(diǎn)的磁感應(yīng)OcA錯誤，B正確；O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，如圖所示BcBdBbBa大小相等，方向如圖所yC誤，D正確。（多選）6（2018?新課標(biāo)Ⅰ）如圖，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關(guān)與電源連接，另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一?。ㄩ_關(guān)閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動B．開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C．開關(guān)閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向DN極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動的方向，結(jié)合定則得出直導(dǎo)線周圍磁場的方向，從而確定指南針的偏轉(zhuǎn)方向。同理結(jié)合定則得出直導(dǎo)線周圍磁場的方向，從而確定指南針的偏轉(zhuǎn)方向。的方向由南到北，根據(jù)定則，直導(dǎo)線上方的磁場方向垂直紙面向里，則小磁針N極A正確。BC、干電池開關(guān)閉合并保持一段時間后，根據(jù)定則，可知，左邊線圈中有磁通量，BC錯誤。DA定律，左邊線圈中產(chǎn)生電流，電流的方向由北到南，根據(jù)定則，直導(dǎo)線上方的磁場ND正確；故選：AD【點(diǎn)評】本題考查了楞次定律和定則的基本運(yùn)用，知道小磁針靜止時N極的指向為磁場的方向，同時掌握感應(yīng)電生的條件。7（2017? A．L1L2、L3B．L3L1、L2C．L1、L2L31：1：D．L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為：：1【考點(diǎn)】通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向；力【解答】解：A、根據(jù)右手螺旋定則，結(jié)合矢量的合成法則，則L2、L3通電導(dǎo)線在再根據(jù)左手定則，那么L1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面平行，故A錯誤；B、同理，根據(jù)右手螺旋定則，結(jié)合矢量的合成法則，則L2、L1通電導(dǎo)線在L3處的磁場CDA選項分析，可知，L1、L3通電導(dǎo)線在L2處的合磁場大小與L2、L3通電導(dǎo)線在L1處的合磁場相等，：設(shè)各自通電導(dǎo)線在其他兩點(diǎn)的磁場大小為B那么L1L2和L3三處磁場之比為11，C正確，D錯誤；：故選：BC三．計算題（2小題8（2019?新課標(biāo)Ⅰ）如圖在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、OPxO點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，N點(diǎn)在y軸上，OPx軸的夾角為30°，粒子進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)與離開磁d，不計重力。求xx（1）根據(jù)動能定理可得：qU＝ （2）xs＝則帶電粒子從射入磁場到運(yùn)動至x軸的時間為：t＝…⑥（1）（2）帶電粒子從射入磁場到運(yùn)動至x軸的時間為9（2018?H先后從y軸上y＝h點(diǎn)以相同的動能射出，速度方向沿x軸正方向。已知 H進(jìn)入。。Hmq（1）H第一次進(jìn)入磁場的位置到原點(diǎn)O的距離（3）H第一次離開磁場的位置到原點(diǎn)O的距離） H在電場中做類平拋運(yùn)動，應(yīng)用類平拋運(yùn)動規(guī)律求出H第一次進(jìn)入磁場時到O點(diǎn)的距離。）（2）H在磁場中做圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，求出H的軌道半徑，應(yīng)用牛（3）H在電場中做類平拋運(yùn)動，應(yīng)用類平拋運(yùn)動規(guī)律可以求出H第一次離開磁場O的距離。（1）1豎直方向：h＝at1（2）H在電場中的加速度：a1＝H進(jìn)入磁場時的速度：v＝HH 由題意可知：H和H的初動能相等，即：mv12＝由第二定律得：qE＝2ma2，H在電場中做類平拋運(yùn)動，2豎直方向：h＝at2H進(jìn)入磁場時的速度：v′＝解得：x2＝x1，θ′＝θ＝60°，v′＝H在磁場中做圓周運(yùn)動，圓周運(yùn)動的軌道半徑：r′＝ 射出點(diǎn)在原點(diǎn)左側(cè)，H進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)到第一次離開磁場的出射點(diǎn)間的距離HO點(diǎn)的距離為：d＝x2′﹣x2，答（1） H第一次進(jìn)入磁場的位置到原點(diǎn)O的距離 H第一次離開磁場的位置到原點(diǎn)O的距離鍵，應(yīng)用類平拋運(yùn)動規(guī)律、第二定律即可解題，解題時注意幾何知識的應(yīng)用?？键c(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)NT，1T＝1N/（A?m通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場NS極，且離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，力1．力的方在磁場中所受力的方向．（2）力方向的特點(diǎn)：F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于B、I決定的平面2．力的大Bθ當(dāng)磁場和電流垂直時，力最大，為當(dāng)磁場和電流平行時，力等于零第一類?？碱}型是考查對力的理解關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的力，下列說法正確的是 將直導(dǎo)線從中折成直角，力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊皇侄▌t可知力的方向與磁場垂直．公式F＝BIL時，注意要求磁場與電流垂直，若不垂直應(yīng)當(dāng)將導(dǎo)線沿磁場與垂直于磁場分解，因此垂直時力最大，最大為F＝BIL．解：AB、根據(jù)左手定則可知，力方向與磁場和電流組成的平面垂直，即與電流和磁場A錯誤，B正確；C錯誤；，D、當(dāng)電流方向與磁場的方向平行，所受力為0，將直導(dǎo)線從中折成直角，力的大小變大；將直導(dǎo)線在垂直于磁場的方向的平面內(nèi)從中折成直角力的大小一定變?yōu)樵模蔇錯誤導(dǎo)線的方向與磁場方向垂直時，力最大，為F＝BIL．M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流．a(chǎn)、o、b在M、N的連線上，o為MN的中點(diǎn)，c、dMN的中a、b、c、do（A．oa、bc、da、ca、b、c、d四點(diǎn)磁場的方向，根據(jù)平行四邊形解：A、根據(jù)右手螺旋定則，M處導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，N處導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)0．故A錯誤．B、Ma處產(chǎn)生的磁場方向豎直向下b處產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，Na處產(chǎn)生的B錯誤．ccNddN偏下，根據(jù)平行四C正確．D、a、cD錯誤．C．（一）在運(yùn)用定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場時應(yīng)分清“因”和“果．在判定直線根據(jù)定則確定通電導(dǎo)線周圍磁感線的方向（二）力作用下導(dǎo)體運(yùn)動方向的判法法結(jié)體磁場中所受的力然后由第三定律確定磁體所受電流磁場的作用力，在應(yīng)用左手定則判定力方向時，磁感線方向不一定垂直于電流方向，但力方（三）與力有關(guān)的力學(xué)綜合問題力常用公式F＝BIL，要求兩兩垂直，應(yīng)用時要滿足（1）B與L（2）LL等于兩端點(diǎn)所連直線的長度（如圖所示磁場中，受到的力的矢量和為零．變?nèi)S為二維，如側(cè)視圖、剖面圖或俯視圖等，并畫出平面受力分析圖，其中力F安⊥B、F安⊥I；列平衡方程或第二定律的方程式進(jìn)行求解帶電粒子在勻強(qiáng)磁場若v⊥Bv做勻速（v⊥B）R的圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的橫截面（紙面B，方向垂直（q＞0（ A.B.C.解由題射入點(diǎn)與ab的距離為則射入點(diǎn)與圓心的連線和豎直方向之間的夾角是r＝R．軌跡如圖：洛倫茲力提供向心力：，變形得：．故正確的答案是上的兩個特殊點(diǎn)（一般是射入和射出磁場時的兩點(diǎn)垂線，兩垂線交點(diǎn)就是圓心，如圖（b）（∠AM交于一點(diǎn)O，該點(diǎn)就是圓心方法二：由幾何方程求：一般由數(shù)學(xué)知識（勾股定理、三角函數(shù)等）①速度的偏向角φ＝圓弧所對應(yīng)的圓心角（回旋角）θ＝2倍的弦切角α，如圖（d）②方法一：由圓心角求，t＝?T；方法二：由弧長求，t＝（粒性件出2②①②①②③④從中找突破口：許多臨界問題，題干中常用“恰好“最大“至少“不相帶電粒子在混合場中0如圖所示，粒子經(jīng)加速電場后得到一定的速度v0若v＝v0＝，粒子做直線運(yùn)動，與粒子電量、電性、質(zhì)量無關(guān)。若v＜，電場力大，粒子向電場力方向偏，電場力做正功，動能增加。電場。兩板間形成一定的電勢差。當(dāng)qvB＝