2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題強(qiáng)化十 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).doc

專題強(qiáng)化十帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題：本題共10小題，每小題5分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求的，全部選對(duì)的得5分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分12018溫州適應(yīng)性考試如圖所示是“探究影響通電導(dǎo)線受力的因素”的實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)時(shí)，先保持導(dǎo)體棒通電部分的長(zhǎng)度不變，改變電流的大??；然后保持電流不變，改變導(dǎo)體棒通電部分的長(zhǎng)度則該實(shí)驗(yàn)可獲得的直接結(jié)論為()A導(dǎo)體棒中電流越大，導(dǎo)體棒受到的安培力越小B導(dǎo)體棒受到的安培力大小與電流大小成反比C導(dǎo)體棒受到的安培力大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小成正比D導(dǎo)體棒通電部分長(zhǎng)度越長(zhǎng)，導(dǎo)體棒受到的安培力越大22018撫順市期末如圖所示，條形磁鐵放置在水平地面上，在其右端上方固定一根水平長(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁體垂直，當(dāng)導(dǎo)線中通以垂直紙面向內(nèi)的電流時(shí)，則()A磁鐵對(duì)地的壓力減小，磁鐵受到向左的摩擦力B磁鐵對(duì)地的壓力減小，磁鐵受到向右的摩擦力C磁鐵對(duì)地的壓力增大，磁鐵受到向左的摩擦力D磁鐵對(duì)地的壓力增大，磁鐵受到向右的摩擦力3(多選)2018株洲市高三二模如圖甲所示，長(zhǎng)度l遠(yuǎn)大于半徑R的通電螺線管內(nèi)部為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其軸線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布如圖乙所示，已知端口截面中心處磁感應(yīng)強(qiáng)度為管內(nèi)的一半則端口截面上距其中心r(0<r<R)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為()A. B.CB0 D1.2B042018沈陽市模擬如圖所示，質(zhì)量為m，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬棒MN兩端由等長(zhǎng)輕質(zhì)絕緣細(xì)線水平懸掛，棒中通以由M指向N的電流，電流強(qiáng)度的大小為I，金屬棒處于與其垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為30.下列判斷正確的是()A勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向一定是豎直向上B勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向一定是水平向左C勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能為D勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可能為5(多選)2018太原期末關(guān)于洛倫茲力，下列說法不正確的是()A帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定受到洛倫茲力的作用B由于安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，所以洛倫茲力也會(huì)做功C洛倫茲力方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，但磁場(chǎng)方向不一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直D若運(yùn)動(dòng)電荷在空間某點(diǎn)不受洛倫茲力，則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零62018廣州市二模如圖，同一平面內(nèi)有兩根互相平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線M和N，通有等大反向的電流，該平面內(nèi)的a、b兩點(diǎn)關(guān)于導(dǎo)線N對(duì)稱，且a點(diǎn)與兩導(dǎo)線的距離相等若a點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則下列關(guān)于b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度Bb的判斷正確的是()ABb2B，方向垂直該平面向里BBb，方向垂直該平面向外C.BbB，方向垂直該平面向里DBBb2B，方向垂直該平面向外72018福建省漳州市二?？臻g存在方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖中的正方形abcd為其邊界一束速率不同的帶正電粒子從左邊界ad中點(diǎn)P垂直射入磁場(chǎng)，速度方向與ad邊夾角30，已知粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，粒子間的相互作用和粒子重力不計(jì)，則()A粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為B從bc邊射出的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相等C入射速度越大的粒子，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)D運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等的粒子，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡可能不同82018河南濮陽市二模把一根絕緣導(dǎo)線PQ彎成兩個(gè)半圓形狀，每個(gè)半圓的半徑都為R，放置在粗糙的水平桌面上，在桌面上加有豎直向下且磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示(俯視圖)現(xiàn)給導(dǎo)線通入由P到Q的電流，并逐漸增大電流強(qiáng)度，導(dǎo)線PQ始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是()A增大電流強(qiáng)度的過程中，導(dǎo)線PQ對(duì)桌面的摩擦力增大B增大電流強(qiáng)度的過程中，導(dǎo)線PQ對(duì)桌面的壓力增大C當(dāng)電流強(qiáng)度為I時(shí)，導(dǎo)線PQ受到的安培力為2BIRD當(dāng)電流強(qiáng)度為I時(shí)，導(dǎo)線PQ受到的安培力為BIR92018貴陽市第一中學(xué)二模如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，A點(diǎn)為磁場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)，在A點(diǎn)有大量的相同粒子，以大小相同的速度在紙面內(nèi)沿不同的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)已知粒子質(zhì)量為m，電量為q，不計(jì)粒子的重力，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為，則粒子的速度大小為()A. B.C. D.10(多選)2018中原名校聯(lián)考如圖所示，在空間由一坐標(biāo)系xOy，直線OP與軸正方向的夾角為30，第一象限內(nèi)有兩個(gè)方向都垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域和，直線OP上方區(qū)域中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m，電荷量為q的質(zhì)子(不計(jì)重力)以速度v從O點(diǎn)沿與OP成30角的方向垂直磁場(chǎng)進(jìn)入?yún)^(qū)域，質(zhì)子先后通過強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域和后，恰好垂直打在x軸上的Q點(diǎn)(圖中未畫出)，則()A粒子在第一象限中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為B粒子在第一象限中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為CQ點(diǎn)的橫坐標(biāo)為DQ點(diǎn)的橫坐標(biāo)為二、計(jì)算題：本題共4小題，共50分11(12分)2018北京市朝陽區(qū)一模如圖所示，空間中存在一個(gè)矩形區(qū)域MNPQ，PQ的長(zhǎng)度為MQ長(zhǎng)度的兩倍，有一個(gè)帶正電的帶電粒子從M點(diǎn)以某一初速度沿MN射入，若矩形區(qū)域MNPQ中加上豎直方向且場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則帶電粒子將從P點(diǎn)射出，若在矩形區(qū)域MNPQ中加上垂直于紙面且磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則帶電粒子仍從P點(diǎn)射出，不計(jì)帶電粒子的重力，求：帶電粒子的初速度的大小12(12分)2018長(zhǎng)春市二次質(zhì)檢如圖所示，光滑絕緣的水平桌面上有一個(gè)帶正電的小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)絕緣絲線系于O點(diǎn)，做俯視為順時(shí)針方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，空間中存在著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的右邊界為圖中直線CD，圓心O和直線CD距離OE2L，已知小球運(yùn)動(dòng)過程中所受絲線拉力的大小為其所受洛倫茲力大小的3倍，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圖中所示位置時(shí)，絲線突然斷開(此瞬間小球速度不變)，求小球離開磁場(chǎng)時(shí)的位置與E點(diǎn)的距離13(12分)2018江西師大附中二模據(jù)有關(guān)資料介紹，受控核聚變裝置中有極高的溫度，因而帶電粒子將沒有通常意義上的“容器”可裝，而是由磁場(chǎng)約束帶電粒子運(yùn)動(dòng)，使之束縛在某個(gè)區(qū)域內(nèi)如圖所示，環(huán)狀磁場(chǎng)的內(nèi)半徑為R1，外半徑為R2，被束縛的帶電粒子的比荷為k，中空區(qū)域內(nèi)帶電粒子具有各個(gè)方向的速度，速度大小為v.中空區(qū)域中的帶電粒子都不會(huì)穿出磁場(chǎng)的外邊緣而被約束在半徑為R2的區(qū)域內(nèi)，求：環(huán)狀區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍14(14分)2018甘肅一模如圖所示，兩平行金屬板AB中間有互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)A板帶正電荷，B板帶等量負(fù)電荷，電場(chǎng)強(qiáng)度為E；磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1.平行金屬板右側(cè)有一擋板M，中間有小孔O，OO是平行于兩金屬板的中心線擋板右側(cè)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.CD為磁場(chǎng)B2邊界上的一絕緣板，它與M板的夾角45，OCa，現(xiàn)有大量質(zhì)量均為m，含有各種不同電荷量、不同速度的帶電粒子(不計(jì)重力)，自O(shè)點(diǎn)沿OO方向進(jìn)入電磁場(chǎng)區(qū)域，其中有些粒子沿直線OO方向運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中，求：(1)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2的帶電粒子的速度；(2)能擊中絕緣板CD的粒子中，所帶電荷量的最大值；(3)絕緣板CD上被帶電粒子擊中區(qū)域的長(zhǎng)度專題強(qiáng)化十帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1D根據(jù)控制變量法可知，保持導(dǎo)體棒通電部分的長(zhǎng)度不變，改變電流的大小，則導(dǎo)體棒中電流越大，導(dǎo)體棒受到的安培力越大；保持電流不變，改變導(dǎo)體棒通電部分的長(zhǎng)度，通電部分長(zhǎng)度越長(zhǎng)，導(dǎo)體棒受到的安培力越大，D選項(xiàng)正確2D研究導(dǎo)線的受力情況，根據(jù)安培定則判斷條形磁鐵周圍磁場(chǎng)的分布，根據(jù)左手定則判斷可知，導(dǎo)線所受安培力方向斜向右上方，根據(jù)牛頓第三定律，導(dǎo)線對(duì)磁鐵的安培力方向斜向左下方，磁鐵有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，受到向右的摩擦力，磁鐵對(duì)地的壓力增大，D選項(xiàng)正確3BCD根據(jù)磁感線的特征可知，磁感線的疏密表示磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，端口截面上距其中心r(0rR)處磁感線比端口截面中心處磁感線多，則此處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；端口截面上距其中心r處磁感線取值范圍可能為BB0，也可能BB0，B、C、D選項(xiàng)正確4C金屬棒MN處于平衡狀態(tài)，受到重力、繩子拉力和安培力作用，根據(jù)力的合成與分解知識(shí)可知，安培力方向未知，當(dāng)安培力垂直于繩子拉力時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向沿著繩子方向，此時(shí)安培力最小，磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，mgsinBminIL，解得Bmin，C選項(xiàng)正確5ABD當(dāng)帶電粒子平行于磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受洛倫茲力作用，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度不為零，A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；洛倫茲力的方向總是與粒子運(yùn)動(dòng)的方向垂直，不做功，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則可知，洛倫茲力的方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，磁場(chǎng)方向不一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，C選項(xiàng)正確6B空間某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于M、N兩個(gè)電流在該點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和，根據(jù)安培定則可知，M、N兩導(dǎo)線中電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向均垂直紙面向里，BMBN，根據(jù)對(duì)稱性可知，N導(dǎo)線中電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直紙面向外，M導(dǎo)線中電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度小于，方向垂直紙面向里，根據(jù)疊加原理可知，b點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直平面向外，Bb，B選項(xiàng)正確7D粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，粒子對(duì)應(yīng)的圓心角越大，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)，軌跡如圖所示：圓心角為300，最長(zhǎng)時(shí)間t，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；從bc邊射出的粒子的速度不同，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不同，圓心角不同，所用的時(shí)間不相等，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；軌跡圓心角越大，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，入射速度較大時(shí)，粒子從dc邊射出，圓心角很小，時(shí)間較短，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；從Pa邊射出的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為，軌跡不同，D選項(xiàng)正確8A根據(jù)安培力公式可知，F(xiàn)BIL，其中L為導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，導(dǎo)線PQ的有效長(zhǎng)度為4R，增大電流強(qiáng)度的過程中，安培力增大，導(dǎo)線PQ始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，對(duì)桌面的摩擦力增大，壓力不變，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)電流為I時(shí)，導(dǎo)線PQ受到的安培力為FBIL4BIR，C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤9B粒子以大小相同的速度沿不同方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，則粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑相等，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)最長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)最長(zhǎng)，為磁場(chǎng)圓的直徑2R，如圖所示：圓心角為，根據(jù)幾何關(guān)系可知，O1AB為等邊三角形，軌跡圓的半徑r2R，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可知，qvBm，解得粒子運(yùn)動(dòng)的速度v，B選項(xiàng)正確10BC質(zhì)子在磁場(chǎng)和中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)幾何關(guān)系畫出運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示：粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角為60，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角為90，OO1A為等邊三角形，則軌跡半徑r12r2，解得B22B，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1，t2，粒子在第一象限中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tt1t2，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；OQr1cos30r2，C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤11.解析：帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)MQ長(zhǎng)度為L(zhǎng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解法則可知，豎直方向上，Lt2.水平方向上，2Lv0t.帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，畫出軌跡如圖所示：洛倫茲力提供向心力，qvBm，根據(jù)幾何關(guān)系可知，(rL)2(2L)2r2.聯(lián)立上述各式可知，v.12.L解析：小球在絲線拉力和洛倫茲力作用下，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)qvBm.其中，F(xiàn)3qvB.絲線突然斷開時(shí)，洛倫茲力提供向心力，qvBm.聯(lián)立各式解得，小球運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑R2L.畫出運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：根據(jù)幾何關(guān)系可知，R2(RL)2x.聯(lián)立解得，xEF L13B解析：粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力要使所有的粒子都不能穿出磁場(chǎng)，則與內(nèi)圓相切的方向進(jìn)入磁場(chǎng)的粒子在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的軌跡剛好與外圓相切，軌跡如圖所示：此時(shí)2rR2R1，解得粒子運(yùn)動(dòng)的最大半徑r.qvBm，聯(lián)立解得，B.14(1)(2)(3)2a解析：(1)平行金屬板間存在相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，沿直線OO運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，處于受力平衡狀態(tài)，qvB1qE.解得，v.(2)帶電粒子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力qvB2m.電荷量最大的帶電粒子，運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑最小，帶正電，軌跡向下偏轉(zhuǎn)，與CD板相切，如圖所示：根據(jù)幾何關(guān)系可知，r1r1a.依題意解得，r1，q.(3)帶負(fù)電的粒子在磁場(chǎng)B2中向上偏轉(zhuǎn)，擊中絕緣板CD的臨界情況是軌跡與CD相切根據(jù)幾何關(guān)系可知，r2ar2.解得，r2.CD板上被帶電粒子擊中區(qū)域的長(zhǎng)度為xr2r12a.