2017高考物理重要考点整理：磁场对运动电荷的作用

精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 1 / 112017 高考物理重要考点整理：磁场对运动电荷的作用m 2017 高考物理重要考点整理：磁场对运动电荷的作用考点 33磁场对运动电荷的作用考点名片考点细研究：本考点命题要点：(1)洛伦兹力、洛伦兹力的方向；(2)洛伦兹力公式、洛伦兹力作用下的有界磁场中的偏转运动；(3)带电粒子在匀强磁场中的运动、时间、半径及轨迹判定等。其中考查到的如：2016 年全国卷第 15 题、2016 年全国卷第 18 题、2016 年全国卷第 18 题、2016 年四川高考第 4 题、2016 年北京高考第 22 题、2016 年浙江高考第 5 题、2015 年全国卷第 14 题、2015 年重庆高考第 1题、2015 年海南高考第 1 题、2015 年四川高考第 7 题、2015 年全国卷第 19 题、2015 年广东高考第 16 题、2014 年全国卷第 16 题、2014 年山东高考第 24 题、2014 年全国卷第 20 题、2014 年浙江高考第 25 题、2014 年安徽高考第 18题、2014 年江苏高考第 14 题、2014 年北京高考第 16 题、2014 年福建高考第 22 题等。备考正能量：本考点为高考的重点内容。考查的形式既有选择题也有计算题，多考查带电粒子在有界磁场中的运动。带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动仍然是今后高考命精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 2 / 11题的热点和重点，复习时要有足够的重视。一、基础与经典1一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定该带电粒子的比荷，则只需要知道()A运动速度 v 和磁感应强度 BB磁感应强度 B 和运动周期 Tc轨迹半径 R 和运动速度 vD轨迹半径 R 和磁感应强度 B答案B解析带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用半径公式r可知，要想确定该带电粒子的比荷，则只需要知道运动速度 v、磁感应强度 B 和轨迹半径 r，故 A、c、D 错误；由周期公式 T可知，磁感应强度 B 和运动周期 T 可确定带电粒子的比荷，B 正确。2.质量和电量都相等的带电粒子 m 和 N，以不同的速率经小孔 S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是()Am 带负电，N 带正电Bm 的速率小于 N 的速率c洛伦兹力对 m、N 做正功Dm 的运行时间大于 N 的运行时间精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 3 / 11答案A解析由左手定则可知 m 带负电，N 带正电，故 A 选项正确。由 qvBm 得 R，由题意可知两个带电粒子的质量和电量都相等，又进入到同一个匀强磁场中，由题图可知 RN8cm有粒子射出D左边界：08cm 范围内有粒子射出。当粒子斜向上进入磁场，运动轨迹与右边界相切时，可求出粒子与右边界y8cm 处相切，粒子从左边界 y16cm 处射出，这也是最大边界处，所以右边界8cmc使粒子的速度 vD使粒子的速度 vmB两小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力都有FNFmc小球 b 第一次到达 N 点的时刻与小球 a 第一次到达 m 点的时刻相同D小球 b 能到达轨道的最右端，小球 a 不能到达轨道的最右端答案AD解析到 m 点的过程中重力做正功，电场力做负功，到达N 点时只有重力做正功，因能量守恒，所以 vNvm，故A 项正确；对 m 点，Fmmgm。对 N 点，FNmgmF 洛，可以看出无法确定 FN 与 Fm 的大小关系，故 B 项错误；电精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 4 / 11场力沿轨道切线分量减小了小球 a 的下滑速度，故 c 项错误；b 向右运动过程中机械能守恒，能到最右端，a 向右运动过程中机械能减小，不能到最右端，故 D 项正确。二、真题与模拟102016全国卷一圆筒处于磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示。图中直径 mN 的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度 顺时针转动。在该截面内，一带电粒子从小孔 m 射入筒内，射入时的运动方向与 mN 成 30角。当筒转过 90时，该粒子恰好从小孔 N 飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为()A.B.c.D.答案A解析由题知，圆筒转过 90时粒子轨迹如图所示。此时 N 到达 N位置，由对称关系可知，当粒子射出磁场时速度方向与过 N点的半径之间的夹角 30，由几何关系知轨迹对应的圆心角 30，粒子运动时间t2T，而圆筒转过 90所用的时间 t1，由t1t2 可得，A 正确。112016全国卷平面 om 和平面 oN 之间的夹角为 30，其横截面(纸面)如图所示，平面 om 上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 5 / 11量为 m，电荷量为 q(q0)。粒子沿纸面以大小为 v 的速度从 om 的某点向左上方射入磁场，速度与 om 成 30角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与 oN 只有一个交点，并从om 上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的出射点到两平面交线 o 的距离为()A.B.c.D.答案D解析粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，由 qvBm 得R，分析图中角度关系可知，Po半径与 oQ 半径在同一条直线上。则 PQ2R，所以 oQ4R，选项 D 正确。122016四川高考如图所示，正六边形 abcdef 区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带正电的粒子从 f 点沿fd 方向射入磁场区域，当速度大小为 vb 时，从 b 点离开磁场，在磁场中运动的时间为 tb，当速度大小为 vc 时，从 c点离开磁场，在磁场中运动的时间为 tc。不计粒子重力，则()Avbvc12，tbtc21Bvbvc21，tbtc12cvbvc21，tbtc21Dvbvc12，tbtc12答案A解析由定圆心的方法知，粒子以 vb 射入时轨迹圆心精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 6 / 11在 a 点，半径为正六边形边长 L；粒子以 vc 射入时轨迹圆心在 m 点，半径为 2L；由半径公式 r可得vbvcrbrc12，由几何图形可看出，两个圆弧轨迹所对圆心角分别是 120、60，所以 tbtc21，A 项正确。132015全国卷两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的()A轨道半径减小，角速度增大B轨道半径减小，角速度减小c轨道半径增大，角速度增大D轨道半径增大，角速度减小答案D解析带电粒子以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，得 qvBm，解得轨道半径 r。带电粒子由较强磁场区域进入到较弱磁场区域，磁感应强度 B 减小，由 r可知，轨道半径 r 增大。由于洛伦兹力不做功，带电粒子速度不变，由角速度公式 v/r，可知角速度减小，选项 D 正确，选项 A、B、c 错误。142015全国卷(多选)有两个匀强磁场区域和，中的磁感应强度是中的 k 倍。两个速率相同的电子分别在两磁场精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 7 / 11区域做圆周运动。与中运动的电子相比，中的电子()A运动轨迹的半径是中的 k 倍B加速度的大小是中的 k 倍c做圆周运动的周期是中的 k 倍D做圆周运动的角速度与中的相等答案Ac解析电子在两匀强磁场、中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可得 evB，可得 r，即，选项 A 正确；由a得，选项 B 错误；根据周期公式 T，可得，选项 c 正确；根据角速度公式 ，可得，选项 D 错误。15.2015海南高考如图所示，a 是竖直平面 P 上的一点，P 前有一条形磁铁垂直于 P，且 S 极朝向 a 点。P 后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过 a 点。在电子经过 a 点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()A向上 B向下 c向左 D向右答案A解析由题意知，磁铁在 a 点磁场方向为垂直于 P 向前，电子在 a 点的瞬时速度方向向右。根据左手定则，可以判断出洛伦兹力方向向上，A 正确。16.2014全国卷如图，mN 为铝质薄平板，铝板上方和下精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 8 / 11方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的 P 点垂直于铝板向上射出，从 Q 点穿越铝板后到达 PQ 的中点 o。已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为()A2B.c1D.答案D解析设铝板上方和下方的磁感应强度为 B1 和 B2，由题意可知，粒子在铝板上方与下方的运动半径和动能之比分别为 r1r221，Ek1Ek221，又 r，Ekmv2，可得 B，故 B1B22，D 项正确。172016辽宁三校期末(多选)如图所示，在 mN 上方存在匀强磁场，带同种电荷的粒子 a、b 以相同的动能同时从o 点射入匀强磁场中，两粒子的入射方向与磁场边界 mN 的夹角分别为 30和 60，且同时到达 P 点，已知 oPd，则()Aa、b 两粒子的运动半径之比为 1Ba、b 两粒子的初速度大小之比为 52ca、b 两粒子的质量之比为 475Da、b 两粒子的电荷量之比为 215答案cD解析由题图可知，a 粒子在磁场中运动半径为 rad，运精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 9 / 11动轨迹所对的圆心角为 300，运动轨迹弧长为 sa；b粒子在磁场中运动轨迹半径为 rbd，所对的圆心角为120，运动轨迹弧长为 sb，所以 a、b 两粒子运动半径之比为 1，故 A 错误；因运动时间 t，而 tatb，即a、b 粒子的初速度大小之比为 152，故 B 错误；因两粒子以相同的动能入射，所以 a、b 两粒子的质量之比为 475，故 c 正确；因 t，所以 a、b 两粒子的电荷量之比为215，故 D 正确。182017豫南九校联盟联考(多选)如图所示，m、N 为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的各种数值，静止的带电粒子带电荷量为q，质量为 m(不计重力)，从 P 点经电场加速后，从小孔Q 进入 N 板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向外，cD 为磁场边界上的一绝缘板，它与 N板的夹角为 30，孔 Q 到板的下端 c 的距离为 L，当m、N 两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在 cD 板上，则()A两板间电压的最大值 UmBcD 板上可能被粒子打中区域的长度 sLc粒子在磁场中运动的最长时间 tmD能打到 N 板上的粒子的最大动能为答案BcD精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 10 / 11解析m、N 两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在cD 板上，所以圆心在 c 点，cHQcL，故半径 R1L。又因 Bqv1m，qUmmv，所以 Um，所以 A 错误；设轨迹与cD 板相切于 k 点时，半径为 R2，在 Akc 中，sin30，所以 R2，ck 长为 R2L，所以 cD 板上可能被粒子打中的区域即为 Hk 的长度，sLL，故 B 正确；打在QE 间的粒子在磁场中运动的时间最长，为半周期，T，所以 tm，c 正确；粒子能打到 N 板上的临界条件是轨迹与cD 相切，由 B 选项知，r，vm，则粒子的最大动能Ekm，故 D 正确。一、基础与经典19.如图所示，虚线圆所围区域有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B。一束电子沿圆形区域的直径方向以速度 v 射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成 角。设电子质量为 m，电荷量为 e，不计电子之间相互作用力及所受的重力，求：(1)电子在磁场中运动轨迹的半径 R；(2)电子在磁场中运动的时间 t；(3)圆形磁场区域的半径 r。答案(1)(2)(3)tan解析(1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 11 / 11evB解得 R。(2)设电子做匀速圆周运动的周期为 T，则 T，由如图