【名师伴你行】高考物理大二轮提能专训(七) 带电粒子在磁场 复合场中运动A（含解析）(1).doc

提能专训(七)带电粒子在磁场、复合场中运动(a)1如图所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流i1和i2，且i1i2，m为导线某一横截面所在平面内的一点，且m点到两导线的距离相等，图中有四个不同的方向a、b、c和d，则m点的磁感应强度的方向可能为图中的()aa方向bb方向cc方向dd方向答案：c解析：直线电流周围的磁感应强度随电流强度的增大而增大，随距直线电流的距离增大而减小，结合平行四边形定则，可知c选项正确2如图所示，两根平行放置、长度均为l的直导线a和b，放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中，当a导线所通电流强度为i，b导线所通电流强度为2i，且电流方向相反时，a导线受到磁场力大小为f1，b导线受到磁场力大小为f2，则a通电导线的电流在b导线处产生的磁感应强度大小为()a.b.c.d.答案：c解析：由题意可知，对a导线， f1b0ilfba，对b导线，f22b0ilfab，其中fab2bil，fbafab，可得a导线在b处产生的磁感应强度为b，可知答案选c.3(2012海南高考)图中装置可演示磁场对通电导线的作用电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨，l是置于导轨上并与导轨垂直的金属杆当电磁铁线圈两端a、b，导轨两端e、f，分别接到两个不同的直流电源上时，l便在导轨上滑动下列说法正确的是()a若a接正极，b接负极，e接正极，f接负极，则l向右滑动b若a接正极，b接负极，e接负极，f接正极，则l向右滑动c若a接负极，b接正极，e接正极，f接负极，则l向左滑动d若a接负极，b接正极，e接负极，f接正极，则l向左滑动答案：bd解析：若a接正极，b接负极，电磁铁磁极间磁场方向向上，e接正极，f接负极，由左手定则判定金属杆受安培力向左，则l向左滑动，a项错误，同理判定b、d项正确，c项错误4如图所示为“滤速器”装置示意图a、b为水平放置的平行金属板，其电容为c，板间距离为d，平行板内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b.a、b板带上电荷量，可在平行板内产生匀强电场，且电场方向和磁场方向互相垂直一带电粒子以速度v0经小孔o进入正交电磁场可沿直线oo运动，由o射出，粒子所受重力不计，则a板所带电荷量情况是()a带正电，其电荷量为b带负电，其电荷量为c带正电，其电荷量为cbdv0d带负电，其电荷量为答案：c解析：对带电粒子受力分析，a极板带正电，带电粒子受力平衡，qv0bq，u，可得电荷量为qcbdv0，所以答案选c.5如图所示，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，不可行的办法是()a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将圆形磁场的半径减小些答案：b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，b不可行；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；磁场半径越小，偏转角越小，d可行6如图所示，宽h2 cm的有界匀强磁场的纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直纸面向里，现有一群带正电的粒子从o点以相同的速率沿纸面不同方向射入磁场若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r均为5 cm，不计粒子的重力，则()a右边界：4 cmy4 cm和y8 cm内有粒子射出d左边界：0y8 cm内有粒子射出答案：ad解析：粒子恰能射出磁场的临界条件如图所示根据几何关系可得，临界点距x轴的距离y cm4 cm，因此选项a正确，b错误；左边界带电粒子可到达y8 cm处，选项c错误，d正确7如图所示，pq和mn为水平平行放置的金属导轨，相距l1 mpm间接有一个电动势为e6 v，内阻r1 的电源和一只滑动变阻器导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m0.2 kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量m0.3 kg.棒与导轨的动摩擦因数为0.5(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10 m/s2)，匀强磁场的磁感应强度b2 t，方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是()a2 b4 c5 d6 答案：d解析：对棒由平衡条件得，bilfft，而ftmg3 n，f的最大值等于mg1 n，所以mgmgbilmgmg，则电流满足1 ai2 a，由闭合电路欧姆定律得i，则2 r5 ，答案为d.8如图所示，一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(b)和匀强电场(e)组成的速度选择器，然后粒子通过平板s上的狭缝p，进入另一匀强磁场(b)，最终打在a1a2上，下列表述正确的是()a粒子带负电b所有打在a1a2上的粒子，在磁场b中运动时间都相同c能通过狭缝p的带电粒子的速率等于d粒子打在a1a2上的位置越靠近p，粒子的比荷越大答案：cd解析：带电粒子在磁场b中根据左手定则可以判断带电粒子带正电，a选项错误；带电粒子在速度选择器中做直线运动，则电场力与洛伦兹力等大反向，即eqbqv，可得：v，c选项正确；根据洛伦兹力充当向心力可得：r，则，越靠近p，r越小，粒子的比荷越大，d选项正确；所有打在a1a2上的粒子在磁场b中都只有半个周期，且周期t，因比荷不同，因此，打在a1a2上的粒子在磁场b中运动时间不同，b选项错误9如图所示，空间的某一正方形区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由边界中点a进入这个区域沿直线运动，从中点c离开区域；如果将磁场撤去，其他条件不变，则粒子从b点离开场区；如果将电场撤去，其他条件不变，则粒子从d点离开场区已知bccd，设粒子在上述三种情况下，从a到b、从a到c和从a到d所用的时间分别是t1、t2、t3，离开三点时的动能分别是ek1、ek2、ek3，粒子重力忽略不计，以下关系式正确的是()at1t2t3bt1t2t3cek1ek2ek2ek3答案：ad解析：根据题意可知，粒子在复合场中的运动是直线运动，由于忽略粒子重力，必有洛伦兹力与电场力平衡，即qeqv0b，从a到c的运动时间t2，其中d表示a、c间距；若将磁场撤去，粒子从b点离开场区，该过程粒子在电场力作用下，做类平抛运动，运动时间t1；若撤去电场，粒子做匀速圆周运动，从a到d的过程中，沿ac方向的速度分量逐渐减小，且均小于v0，则t3，因此，选项a正确，选项b错误粒子从a到c过程是匀速直线运动，动能不变；从a到d的过程中，粒子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，动能不变，则ek2ek3；粒子从a到b过程中，合外力是电场力，电场力做了正功，粒子的动能增加，则有ek1ek2ek3，选项d正确，而选项c错误10霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器，广泛应用于各领域，如在翻盖手机中，常用霍尔元件来控制翻盖时开启或关闭运行程序如图是一霍尔元件的示意图，磁场方向垂直霍尔元件工作面，霍尔元件宽为d(m、n间距离)，厚为h(图中上下面距离)，当通过以图示方向电流时，mn两端将出现电压umn，则()amn两端电压umn仅与磁感应强度b有关b若霍尔元件的载流子是自由电子，则mn两端电压umn0，b错误；由uk知，a、c错误，d正确11如图所示，在一半径为r的圆形区域内有磁感应强度为b的匀强磁场，方向垂直纸面向外一束质量为m、电荷量为q的带正电的粒子沿平行于直径mn的方向进入匀强磁场，粒子的速度大小不同，重力不计，入射点p到直径mn的距离为h，求：(1)某粒子经过磁场射出时的速度方向恰好与其入射方向相反，粒子的入射速度是多大？(2)恰好能从m点射出的粒子速度是多大？(3)若h，粒子从p点经磁场到m点的时间是多少？答案：见解析解析：(1)粒子出射方向与入射方向相反，在磁场中走了半周，其半径r1h由qv1bm得v1(2)粒子从m点射出，其运动轨迹如图所示，在mqo1中，r(r)2(hr2)2得r2由qv2bm得v2(3)若h，sin poq，可得poq由几何关系得粒子在磁场中偏转所对应的圆心角为周期t所以tt.12如图所示，在x轴上方有一竖直向下的匀强电场区域，电场强度为e500 v/m.x轴下方分布有很多磁感应强度为b1 t的条形匀强磁场区域，其宽度均为d13 cm，相邻两磁场区域的间距为d24 cm.现将一质量为m51013 kg、电荷量为q1108 c的带正电的粒子(不计重力)从y轴上的某处静止释放(1)若粒子从坐标(0，h1)点由静止释放，要使它经过x轴下方时，不会进入第二磁场区，h1应满足什么条件？(2)若粒子从坐标(0,5 cm)点由静止释放，求自释放到第二次过x轴的时间(取3.14)答案：(1)h11.8102 m(2)3.57104 s解析：(1)粒子经电场加速，经过x轴时速度大小为v1，满足：eqh1mv之后进入下方磁场区，依据题意可知运动半径应满足：r1d1又r1由以上三式可得：h11.8102 m(2)当粒子从h25 cm的位置无初速释放后，先在电场中加速，加速时间为t1满足h2t解