（新课标）高考物理二轮复习简易通 专题九 带电粒子在电磁场中的运动.docVIP

专题九带电粒子在电磁场中的运动一、选择题1(仿2013安徽高考，15t)有两根长直导线a、b互相平行放置，如图6所示为垂直于导线的截面图在如图6所示的平面内，o点为两根导线连线的中点，m、n为两导线连线的中垂线上两点，与o点的距离相等，am与mn夹角为.若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流i，单根导线中的电流在m处产生的磁感应强度为b0，则关于线段mn上各点的磁感应强度，下列说法中正确的是()图6am点和n点的磁感应强度方向一定相反bm点和n点的磁感应强度大小均为2b0cos cm点和n点的磁感应强度大小均为2b0sin d在线段mn上各点的磁感应强度都不可能为零解析如图所示，导线a(或b)在m处的磁感应强度大小为b0，方向垂直于am(或bm)，与om的夹角相等，因而合磁感应强度大小为2b0sin(90)2b0cos ，方向与om垂直且向下(或向上)，选项a、b正确；导线a、b在o点的磁感应强度方向分别为沿on和om且大小相等，合磁感应强度为零，选项d错误答案ab2(仿2013新课标全国高考，18t)如图7所示为圆柱形区域的横截面，在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射时，穿过此区域的时间为t，若该区域加沿轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为b，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径方向入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转了，根据上述条件可求得的物理量为()图7a带电粒子的初速度b带电粒子在磁场中运动的半径c带电粒子在磁场中运动的周期d带电粒子的比荷解析无磁场时t(r、v0未知)，有磁场时rr，运动时间tt.由此解得：，tt，tt.故c、d正确答案cd3(仿2013新课标全国高考，17t)如图8所示，电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于圆面不加磁场时，电子束将通过磁场中心o点而打到屏幕上的中心m，加磁场后电子束偏转到p点外侧现要使电子束偏转回到p点，可行的办法是()图8a增大加速电压b增加偏转磁场的磁感应强度c将圆形磁场区域向屏幕靠近些d将圆形磁场的半径增大些解析增大加速电压，电子射入磁场区域的速度增大，根据电子在磁场中做圆周运动的半径公式r可知，半径增大，偏转角减小，电子将回到p点，故a可行b越大，半径越小，偏转角越大，会打到p点外侧把圆形磁场区域向屏幕靠近些，粒子的偏转角不变，水平位移减小，粒子竖直偏转量减小，c可行磁场半径越大，偏转角越大答案ac4(仿2013山东高考，21t(1)利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域如图9是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度b垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流i，c、d两侧面会形成电势差ucd，下列说法中正确的是()图9a电势差ucd仅与材料有关b若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差ucd0c仅增大磁感应强度时，电势差ucd变大d在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平解析当载流子q所受电场力q(d为c、d两侧面距离)与洛伦兹力qvb相等时，c、d两侧面会形成电势差ucd；根据电流的微观表达式有inqvs，得ucd，其中n为单位体积内的载流子数目，h为元件的厚度；可见电势差ucd与磁感应强度以及电流、材料均有关，a错，c对，若载流子是自由电子，电子将偏向c侧面运动，c侧面电势低，b对，地球赤道上方的地磁场方向水平，元件的工作面应保持竖直，d错答案bc二、计算题5(仿2013安徽高考，23t)如图10所示，在平面直角坐标系xoy中的第一象限内存在磁感应强度大小为b、方向垂直于坐标平面向内的有界圆形匀强磁场区域(图中未画出)；在第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场一粒子源固定在x轴上的a点，a点坐标为(l,0)粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为v的电子，电子恰好能通过y轴上的c点，c点坐标为(0,2l)，电子经过磁场偏转后方向恰好垂直于on，on是与x轴正方向成15角的射线(电子的质量为m，电荷量为e，不考虑电子的重力和电子之间的相互作用)求：图10(1)第二象限内电场强度e的大小(2)电子离开电场时的速度方向与y轴正方向的夹角.(3)圆形磁场的最小半径rmin.解析(1)从a到c的过程中，电子做类平抛运动，有：lt2,2lvt，联立解得：e.(2)设电子到达c点的速度大小为vc，方向与y轴正方向的夹角为.由动能定理得：mvmv2eel解得vcv，cos ，所以45(3)电子的运动轨迹如图所示，电子在磁场中做匀速圆周运动的半径r电子在磁场中偏转120后垂直于on射出，则磁场最小半径rminrsin 60由以上两式可得rmin答案(1)(2)45(3)6(仿2013山东高考，23t)如图11所示，aa、bb、cc、dd为区域、的竖直边界，三个区域的宽度相同，长度足够大，区域、内分别存在垂直纸面向外和向里的匀强磁场，区域存在竖直向下的匀强电场一群速率不同的带正电的某种粒子，从边界aa上的o处，沿着与oa成30角的方向射入区速率小于某一值的粒子在区内运动时间均为t0；速率为v0的粒子在区运动后进入区已知区的磁感应强度的大小为b，区的电场强度大小为2bv0，不计粒子重力求：图11(1)该种粒子的比荷；(2)区域的宽度d；(3)速率为v0的粒子在区内运动的初、末位置间的电势差u；(4)要使速率为v0的粒子进入区后能返回到区，区的磁感应强度b的大小范围应为多少？解析(1)速率小于某一值的粒子在区域中运动时间均为t0，这些粒子不能从bb离开区域，其轨迹如图a所示(图中只画出某一速率粒子的轨迹)粒子运动轨迹的圆心角为1300t0tt由牛顿第二定律得qvbt得粒子的比荷(2)设速率为v0的粒子在区域内运动轨迹所对圆心角为2，2160由几何知识可知，穿出bb时速度方向与bb垂直，其轨迹如图b所示，设轨迹半径为r0，dr0sin 2r0区域的宽度d(3)设速率为v0的粒子离开区域时的速度大小为v1，方向与边界cc的夹角为3水平方向有dv0t竖直方向有vyatatan 3v12v