高考物理二轮复习 专题整合突破三 电场和磁场 第8讲 磁场及带电体在磁场中的运动素能特训.doc

磁场及带电体在磁场中的运动一、选择题(本题共8小题，每小题8分，共64分，其中15为单选题，68为多选题)12015太原模拟从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用。如图为地磁场的示意图(虚线，方向未标出)，赤道上方的磁场可看成与地面平行。若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有(he的原子核)、(电子)、(光子)射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下()a射线沿直线射向赤道b射线向西偏转c射线向东偏转d质子向北偏转答案b解析赤道上方磁场方向与地面平行、由南向北，根据左手定则可知，带正电的射线和质子向东偏转，带负电的射线向西偏转，不带电的射线不偏转，b项正确。2如图所示，一圆环用细橡皮筋悬吊着处于静止状态，环中通以逆时针方向的电流，在环的两侧放有平行于橡皮筋的直导线，导线和环在同一竖直面内，两导线到橡皮筋的距离相等。现在直导线中同时通以方向如图所示、大小相等的电流，则通电的瞬间()a环将向右摆动b俯视看环会发生顺时针转动c橡皮筋会被拉长d环有收缩的趋势答案d解析直导线通电后，由安培定则可知，两导线间平面上的磁场方向垂直于纸面向里，由于磁场分布具有轴对称性，将圆环分成若干段小的直导线，由左手定则可知，各段受到的安培力都指向圆心，根据对称性可知，它们的合力为零，因此环不会摆动，也不会转动，橡皮筋的拉力也不会增大，只是环有收缩的趋势，a、b、c项错误，d项正确。32015邢台摸底如图所示，在边长为l的正方形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，有一带正电的电荷从d点以v0的速度沿db方向射入磁场，恰好从a点射出，已知电荷的质量为m，带电量为q，不计电荷的重力，则下列说法正确的是()a匀强磁场的磁感应强度为b电荷在磁场中运动的时间为c若减小电荷的入射速度，使电荷从cd边界射出，电荷在磁场中运动的时间会减小d若电荷的入射速度变为2v0，则粒子会从ab边的中点射出答案a解析带正电的电荷从d点射入，恰好从a射出，在磁场中的轨迹半径rl，由牛顿第二定律bqv0得b，a选项正确。电荷在磁场中运动的时间为tt，b选项错误。若减小电荷的入射速度，使电荷从cd边界射出，轨迹所对的圆心角将变大，在磁场中运动的时间会变长，c选项错误。若v2v0，则由bqv得r2l，如图从f点射出，设bfx，由几何关系知r2(rx)2l2，则xl，d选项错误。42015西安八校联考如图所示，空间中存在一匀强磁场，将长度为l的直导线放置在y轴上，当通以大小为i、沿y轴负方向的电流后，测得其受到的安培力大小为f，方向沿x轴正方向。则关于磁感应强度的方向和大小，说法正确的是()a只能沿x轴正方向b可能在xoy平面内，大小为c可能在xoz平面内，大小为d可能在yoz平面内，大小为答案d解析电流i沿y轴负方向，安培力大小为f，沿x轴正方向，若b，则b与i不垂直，但要求b的两个分量，一个沿z轴正向，一个平行y轴，那只能在yoz平面内，选项d正确，a、b、c错误。52015宝鸡质检如图所示，横截面为正方形abcd的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一束电子以大小不同、方向垂直ad边界的速度飞入该磁场。对于从不同边界射出的电子，下列判断错误的是()a从c点离开的电子在磁场中运动时间最长b从ad边射出的电子在磁场中运动的时间都相等c电子在磁场中运动的速度偏转角最大为d从bc边射出的电子的速度一定大于从ad边射出的电子的速度答案a解析根据带电粒子在有界磁场中运动周期公式t，运动时间tt，由几何条件可知，从ad边离开的电子在磁场中运动时间最长且均为半个周期，偏转角最大且均为，a项错，b、c项正确；由几何关系可知，从bc边射出的电子轨道半径大于从ad边射出的电子轨道半径，又由半径公式r可知，从bc边射出的电子的速度大于从ad边射出的电子的速度，d项正确，故选a项。62015成都二诊如图甲所示为足够大空间内存在水平方向的匀强磁场，在磁场中a、b两物块叠在一起置于光滑水平面上，物块a带正电，物块b不带电且表面绝缘，a、b接触面粗糙，自t0时刻起用水平恒力f作用在物块b上，由静止开始做匀加速直线运动。乙图图象的横轴表示时间，则纵轴y可以表示()aa所受支持力的大小bb对地面压力的大小ca所受合力的大小 db所受摩擦力的大小答案ab解析由于a、b由静止开始做匀加速直线运动，所以合外力恒定，且b所受摩擦力大小等于b对a的摩擦力，以a为研究对象，由牛顿第二定律得fmaa，不随时间改变，故c、d选项错误。a带正电，所受洛伦兹力向下，a受支持力fnamagbqvmagbqat，符合图象。b受地面支持力fnb(mamb)gbqv(mamb)gbqat，也符合图象，故a、b选项正确。72015河北、河南、山西考前质监如图所示，在xoy平面内的y轴和虚线之间除圆形区域外的空间存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为b。虚线经过q点(3l,0)且与y轴平行。圆形区域的圆心p的坐标为(2l,0)，半径为l。一个质量为m，电荷量为q的带正电的粒子从y轴上某点垂直y轴进入磁场，不计粒子的重力，则()a如果粒子没有经过圆形区域到达了q点，则粒子的入射速度为vb如果粒子没有经过圆形区域到达了q点，则粒子的入射速度为vc粒子第一次从p点经过了x轴，则粒子的最小入射速度为vmind粒子第一次从p点经过了x轴，则粒子的最小入射速度为vmin答案ac解析若粒子没经过圆形区域到达了q点，则轨迹如图，和圆形区域相切于q点，则r3l，根据牛顿第二定律bqv得v，a选项正确，b选项错误。粒子第一次从p点经过了x轴，如图：设在磁场中转过的圆心角为，由几何关系得rsinlcos2l，得rllll(tan)ll。据bqv得vmin，选项c正确，d错误。82015盐城二模如图所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5 t的匀强磁场，一质量为0.2 kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置一质量为m0.1 kg、带正电q0.2 c的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。现对木板施加方向水平向左，大小为f0.6 n的恒力，g取10 m/s2。则滑块()a开始做匀加速运动，然后做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动b一直做加速度为2 m/s2的匀加速运动，直到滑块飞离木板为止c速度为6 m/s时，滑块开始减速d最终做速度为10 m/s的匀速运动答案ad解析当滑块和绝缘木板受力运动后，对滑块进行受力分析如图，开始时对滑块和木板整体应用牛顿第二定律有：f(mm)a，得a2 m/s2，fmamg，所以滑块与木板整体一起匀加速，随着速度v的增大，滑块与木板间正压力变小，最大静摩擦变小，当最大静摩擦达到fmma0.2 n时，滑块与木板开始滑动，滑动摩擦力提供加速度，即fnma，fn减小，a减小，当fn0时，滑块匀速，a正确，b错误，c错误。最终匀速时，bqvmg得v10 m/s，d正确。二、计算题(本题共2小题，共36分，需写出规范的解题步骤)92015西安二模如图所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径a2a4为边界的两个半圆形区域、中，a2a4与a1a3的夹角为60。一质量为m、带电量为q的粒子以某一速度从区的边缘点a1处沿与a1a3成30角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于a2a4的方向经过圆心o进入区，最后再从a4处射出磁场。已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求：(1)画出粒子在磁场和中的运动轨迹；(2)粒子在磁场和中的轨道半径r1和r2比值；(3)区和区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力)。答案(1)见解析图(2)21(3)解析(1)画出粒子在磁场和中的运动轨迹如图所示。(2)设粒子的入射速度为v，已知粒子带正电，故它在磁场中先顺时针做圆周运动，再逆时针做圆周运动，最后从a4点射出，用b1、b2、r1、r2、t1、t2分别表示在磁场区、区的磁感应强度、轨道半径和周期(没有设符号的，在图中标记也可以)设圆形区域的半径为r，如图所示，已知带电粒子过圆心且垂直a2a4进入区磁场，连接a1a2，a1oa2为等边三角形，a2为带电粒子在区磁场中运动轨迹的圆心，其半径r1a1a2oa2r在区磁场中运动的半径r2即：r1r221(3)qvb1mqvb2mt1t2圆心角a1a2o60，带电粒子在区磁场中运动的时间为t1t1在区磁场中运动时间为t2t2带电粒子从射入到射出磁场所用的总时间tt1t2由以上各式可得b1，b2。102015盐城二模如图所示的xoy坐标系中，y轴右侧空间存在范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向垂直于xoy平面向里。p点的坐标为(2l,0)，q1、q2两点的坐标分别为(0，l)，(0，l)。坐标为(l,0)处的c点固定一平行于y轴放置的长为l的绝缘弹性挡板，c为挡板中点，带电粒子与弹性绝缘挡板碰撞前后，沿y方向分速度不变，沿x方向分速度反向，大小不变。带负电的粒子质量为m，电量为q，不计粒子所受重力。若粒子在p点沿pq1方向进入磁场，经磁场运动后，求：(1)从q1直接到达q2处的粒子初速度大小；(2)从q1直接到达o点，粒子第一次经过x轴的交点坐标；(3)只与挡板碰撞两次并能回到p点的粒子初速度大小。答案(1)(2)(，0)(3)解析(1)由题意画出粒子运动轨迹，如图(甲)所示，设pq1与x轴正方向夹角为，粒子在磁场中做圆周运动的半径大小为r1，由几何关系得：r1cosl其中：cos，粒子在磁场中做匀速圆周运动qv1bm解得：v1(2)由题意画出粒子运动轨迹如图(乙)所示，设其与x轴交点为e，由几何关系得：r2cos，r2l设e点横坐标为xe，由几何关系得：xe2r2sin得xe则e点坐标为：(，0)(3)由题意画出粒