北京市高考物理一轮复习 第18讲 磁场与带电粒子在磁场中的运动新题赏析2(1).doc

第18讲 磁场与带电粒子在磁场中的运动2014新题赏析1、如图所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面梯形框架，ab、cd边均与ad边成60角，abbccdl，长度为l的电阻丝电阻为r，框架与一电动势为e，内阻为r的电源相连接，垂直于框架平面有磁感应强度为b的匀强磁场，则框架受到的安培力的合力大小为()a0 b c. d2、如图所示，在匀强磁场b的区域内有一光滑倾斜金属导轨，倾角为，导轨间距为l，在其上垂直导轨放置一根质量为m的导线，接以如图所示的电源，电流强度为i，通电导线恰好静止，则匀强磁场的磁感应强度必须满足一定条件，下述所给条件正确的是()ab，方向垂直斜面向上bb，方向垂直斜面向下cb，方向水平向左db，方向竖直向上3、如图所示，两半圆柱板间有一垂直纸面方向的匀强磁场，从两板的一端垂直端面方向射入一束电荷量相等的正离子。为使它们恰能沿同一半圆路径的另一端射出，这些正离子需要有相同的 ()a速度 b质量c质量和速度的乘积 d动能4、如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从a点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从b点射出，若aob120，则该带电粒子在磁场中运动的时间为()a. b. c. d.5、如图所示，摆球带负电荷的单摆在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在ab间摆动过程中，由a摆到最低点c时，摆线拉力的大小为f1，摆球加速度大小为a1；由b摆到最低点c时，摆线拉力的大小为f2，摆球加速度大小为a2，则()af1f2，a1a2bf1f2，a1a2 cf1f2，a1a2 df1f2，a1a26、如图所示，长方形abcd长ad0.6 m，宽ab0.3 m，o、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直于纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度b0.25 t。一群不计重力、质量m3107kg、电荷量q2103c的带电粒子。以速度v5102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域，不考虑粒子间的相互作用。(1)若从o点射入的带电粒子刚好沿oe直线射出，求空间所加电场的大小和方向。(2)若只有磁场时，某带电粒子从o点射入，求该粒子从长方形abcd射出的位置。7、1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是()a该束带电粒子带负电b速度选择器的p1极板带负电c在b2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大d在b2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小8、如图所示为可测定比荷的某装置的简化示意图，在第一象限区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小b2.0103t，在x轴上距坐标原点l0.50 m的p处为粒子的入射口，在y轴上安放接收器。现将一带正电荷的粒子以v3.5104 m/s的速率从p处射入磁场，若粒子在y轴上距坐标原点l0.50 m的m处被观测到，且运动轨迹半径恰好最小，设带电粒子的质量为m、电荷量为q，不计其重力。(1)求上述粒子的比荷；(2)为了在m处观测到按题设条件运动的上述粒子，第一象限内的磁场可以局限在一个矩形区域内，求此矩形磁场区域的最小面积，并在图中画出该矩形。9、如图所示， 在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度b0.10 t，磁场区域半径r m，左侧区圆心为o1，磁场向里，右侧区圆心为o2，磁场向外。两区域切点为c。今有质量m3.21026 kg。带电荷量q1.61019 c的某种离子，从左侧区边缘的a点以速度v106 m/s正对o1的方向垂直磁场射入，它将穿越c点后再从右侧区穿出。求：(1)该离子通过两磁场区域所用的时间。(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大？(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离)10、如图所示，两个同心圆，半径分别为r和2r，在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b。圆心o处有一放射源，放出粒子的质量为m，带电量为q，假设粒子速度方向都和纸面平行。(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，oa与初速度方向夹角为60，要想使该粒子经过磁场第一次通过a点，则初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少？第18讲 磁场与带电粒子在磁场中的运动2014新题赏析1、c详解：总电阻rrr，总电流i梯形框架受到的安培力等效为i通过ad边时受到的安培力，故fbiadbi2l，所以c选项正确。2、acd详解：由左手定则结合物体的平衡条件可得a、c、d选项正确；b选项中安培力方向沿斜面向下，大小为mgcos，而重力的分力大小为mgsin，合力不为零，导线不会处于静止状态。3、c详解：由于正离子做半径相同的匀速圆周运动，则有qvbm，r，q、b相同，说明正离子的质量与速度的乘积也相同，c正确。4、d详解：画出带电粒子进、出磁场速度方向的垂线交于o点，o点即为粒子做圆周运动轨迹的圆心，如图所示。连接oo，设轨迹半径为r，由几何关系可知带电粒子在磁场中运动的轨迹半径rrtan 60r。因为aob120，故aob60，运动时间tt，d正确。5、b详解：绳的拉力、洛伦兹力始终与单摆的运动方向垂直，不做功，只有重力做功，所以a1a2，当单摆由a摆到最低点c时，绳的拉力和洛伦兹力方向相同，由b摆到最低点c时，绳的拉力与洛伦兹力方向相反，故f1f2。选项b正确。6、(1)125 v/m；与bc边平行向下；(2)e点上方距e点0.22 m处详解：(1)若从o点射入的带电粒子刚好沿oe直线射出，则粒子所受的洛伦兹力与电场力平衡，即qvbqe，得evb125 v/m由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，所以电场力向下，因为粒子带正电，所以电场方向与bc边平行向下。(2)如图所示，若只有磁场时，某带电粒子从o点射入，由左手定则可知粒子射入后向上偏转，由qvbm得：轨道半径r0.3 m得r由几何关系得60y1rrcos 60，y2（rsin 60）tan 60所以yy1y2，解得y0.3(1)m0.22 m所以射出点距e点的距离为0.22 m。7、d详解；由粒子在右边磁场中的偏转可知，粒子带正电，a错；带正电的粒子在速度选择器中受洛伦兹力向上，电场力应向下，所以上板带正电，b错；由r可知，在v、b相同时，半径越大，比荷越小，d对。8、(1)4.9107 c/kg(或5.0107 c/kg)；(2)0.25 m2图见详解详解：(1)设粒子在磁场中的运动半径为r。如图甲所示，依题意m、p连线即为该粒子在磁场中做匀速圆周运动的直径，由几何关系得 r 由洛伦兹力提供粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力，可得qvbm 联立并代入数据解得4.9107c/kg(或5.0107c/kg) (2)如图乙所示，所求的最小矩形是mm1p1p，该区域面积s2r2 联立并代入数据得s0.25 m2矩形如图乙中mm1p1p(虚线)所示。9、(1)4.19106 s(2)2 m详解：(1)离子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的，如图，设轨迹半径为r，圆周运动的周期为t。由牛顿第二定律qvbm又：t联立得：rt将已知代入得r2 m由轨迹图知：tan ，则30则全段轨迹运动时间：t22联立并代入已知得：t s4.19106 s(2)在图中过o2向ao1作垂线，联立轨迹对称关系侧移总