《2018版-专题限时集训9-磁场的性质-带电粒子在磁场及复合场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版-专题限时集训9-磁场的性质-带电粒子在磁场及复合场中的运动（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1专题限时集训专题限时集训( (九九) ) 磁场的性质磁场的性质 带电带电粒子在磁场及复合场中的运动粒子在磁场及复合场中的运动(对应学生用书第 133 页)(限时：40 分钟)一、选择题(本题共 8 小题，每小题 6 分在每小题给出的四个选项中，第15 题只有一项符合题目要求，第 68 题有多项符合题目要求全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分)1 “人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度 T 成正比，为约束更高温度的等离子体，则需要更强的磁场，以使
2、带电粒子在磁场中的运动半径不变由此可判断所需的磁感应强度 B 正比于( )【导学号：19624112】A. BT C. DT2TT2A 带电粒子在磁场中运动半径 r，得 B；又 Ek mv2T(TmvqBmvqr12为热力学温度)，得 v.由得，B.即在被束缚离子种类及运动TT半径不变的条件下，所需磁感应强度 B 与成正比，故选项 A 正确T2(2017高三第一次全国大联考(新课标卷)如图 918 所示，OO为圆柱筒的轴线，磁感应强度大小为 B 的匀强磁场的磁感线平行于轴线方向，在圆筒壁上布满许多小孔，如 aa、bb、cc，其中任意两孔的连线均垂直于轴线，有许多同一种比荷为 的正粒子，以不同速
3、度、入射角射入小孔，qm且均从与 OO轴线对称的小孔中射出，入射角为 30正粒子的速度大小为km/s，则入射角为 45的粒子速度大小为( )22图 918A0.5 km/s B1 km/sC2 km/s D4 km/sB 粒子从小孔射入磁场，与粒子从小孔射出磁场时速度与竖直线的夹角相等，画出轨迹如图，根据几何关系有 r1，r2，由牛顿第Rsin 30Rsin 45二定律得 Bqvm，解得 v，所以 vr，则入射角分别为 30、45的v2rrqBm粒子速度大小之比为，则入射角为 45的粒子速度大v1v2r1r2sin 45sin 302小为 v21 km/s，选项 B 正确3. (2017鹰潭市
4、一模)如图 919 所示，由光滑弹性绝缘壁构成的等边三角形 ABC容器的边长为 a，其内存在垂直纸面向里的匀强磁场，小孔 O 是竖直边 AB的中点，一质量为 m、电荷量为q 的粒子(不计重力)从小孔 O 以速度 v 水平射入磁场，粒子与器壁多次垂直碰撞后(碰撞时无能量和电荷量损失)仍能从 O 孔水平射出，已知粒子在磁场中运行的半径小于 ，则磁场的磁感应强a2度的最小值 Bmin及对应粒子在磁场中运行的时间 t 为( ) 【导学号：19624113】图 919ABmin，t BBmin，t2mvqa7a6v2mvqaa26v3CBmin，t DBmin，t6mvqa7a6v6mvqaa26vC
5、粒子在磁场中做圆周运动的半径为 r，则 Bqvm，得 r，因粒v2rmvqB子从 O 孔水平射入后，最终又要水平射出，则有(2n1)r ，(n1、2、3)，a2联立得 B，当 n1 时 B 取最小值，Bmin，此时对应粒子22n1mvqa6mvqa的运动时间为 t3(T )，而 T，所以 t，C 正确，T67T22mBqa3v7a6vABD 错误4(2017沈阳模拟)如图 920 所示，在、两个区域内存在磁感应强度均为B 的匀强磁场，磁场方向分别垂直于纸面向外和向里，边界 AC、AD 的夹角DAC30，边界 AC 与边界 MN 平行，边界 AC 处磁场方向垂直纸面向里，区域宽度为 d.质量为
6、m、电荷量为q 的粒子在边界 AD 上距 A点 d 处垂直 AD 射入区，已知粒子速度大小为，方向垂直磁场，不计qBdm粒子重力，则粒子在磁场中运动的总时间为( ) 【导学号：19624114】图 9204A. B.m3qB2m3qBC. D.5m6qB7m6qBC 根据洛伦兹力提供向心力，有 qvBmv2R得 RdmvqBm qBdmqB根据几何关系，粒子离开区域的速度方向沿 AC 方向，进入磁场区域做匀速圆周运动，运动 周期后射出磁场14在区域圆弧所对的圆心角 160，在区域圆弧所对的圆心角为 90粒子在磁场中运动的总时间为 tT，故 C 正确，60903605122mqB5m6qBABD
7、 错误5. (2016衡阳一模)如图 921 所示是选择密度相同、大小不同的纳米粒子的一种装置待选粒子带正电且电量与表面积成正比，待选粒子从 O1进入小孔时可认为速度为零，加速电场区域的板间电压为 U，粒子通过小孔 O2射入正交的匀强电场、磁场区域，其中磁场的磁感应强度大小为B，左右两极板间距为 d.区域出口小孔 O3与 O1、O2在同一竖直线上若半径为 r0，质量为 m0、电量为 q0的纳米粒子刚好能沿直线通过，不计纳米粒子重力，则( )5图 921A区域的电场强度为 EB2q0Um0B区域左右两极板的电势差为 U1Bdq0Um0C若纳米粒子的半径 rr0，则进入区域的粒子仍将沿直线通过D若
8、纳米粒子的半径 rr0，仍沿直线通过，区域的磁场不变，则电场强度与原来之比为3rr0A 设半径为 r0的粒子加速后的速度为 v，则：q0U m0v2，设区域内电12场强度为 E，则：q0vBq0E，联立解得：EB，而区两极板的电压2q0Um0为：U1EdBd，故 A 正确，B 错误；若纳米粒子的半径 rr0，设半2q0Um0径为 r 的粒子的质量为 m、带电量为 q、被加速后的速度为 v，则m3m0，而 q2q0，由 mv2qU，解得：(rr0)(rr0)12vvv，故速度变小，粒子带正电，向右的洛伦兹力小于2q0Ur0m0rr0r向左的电场力，故粒子向左偏转，故 C 错误；由于 vv，根据r
9、0rqvBqE，区域的电场强度与原来之比为，故 D 错误r0r6. (2017东北三省四市教研联合体一模)如图 922 所示，两根通电长直导线 a、b 平行放置，a、b 中的电流分别为 I 和 2I，此时 a 受到的磁场力为F，以该磁场力方向为正方向a、b 的正中间再放置一根与 a、b 平行共面的通电长直导线 c 后，a 受到的磁场力大小变为 2F，则此时 b 受到的磁场力为( ) 【导学号：19624115】6图 922A0 BFC4F D7FBD 由于 ab 间的磁场力是两导体棒的相互作用，故 b 受到 a 的磁场力大小为 F，方向相反，故为F；中间再加一通电导体棒时，由于 c 处于中间，
10、其在 ab 两位置产生的磁场强度相同，故 b 受到的磁场力为 a 受磁场力的2 倍；a 受力变成 2F，可能是受 c 的磁场力为 F，方向向左，此时 b 受力为2F，方向向左，故 b 受力为 F，方向向左，故合磁场力为 F；a 变成 2F，也可能是受向右的 3F 的力，则此时 b 受力为 6F，方向向右，故 b 受到的磁场力为6FF7F；故选：BD.7. (2017厦门一中月考)如图 923 所示，S 为一离子源，MN 为长荧光屏，S 到 MN 的距离为 L，整个装置处于在范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为 B.某时刻离子源 S 一次性沿平行纸面的各个方向均匀地射出
11、大量的正离子，各离子质量 m，电荷量 q，速率v 均相同，不计离子的重力及离子间的相互作用力，则( )【导学号：19624116】图 923A当 v时所有离子都打不到荧光屏上qBL2mB当 v时所有离子都打不到荧光屏上qBLm7C当 v时，打到荧光屏 MN 的离子数与发射的离子总数比值为qBLm512D当 v时，打到荧光屏 MN 的离子数与发射的离子总数比值为qBLm12AC 根据半径公式 R，当 v时，R ，直径 2RL，离荧光屏最近mvqBqBL2mL2的离子都打不到荧光屏上，所以当 v时所有离子都打不到荧光屏，选qBL2m项 A 正确根据半径公式 R，当 v时，RL，当半径非常小时，即m
12、vqBqBLmR 时肯定所有离子都打不到荧光屏上；当 RL，有离子打到荧光屏上，L2L2选项 B 错误当 v时，根据半径公式 RL，离子运动轨迹如图qBLmmvqB所示离子能打到荧光屏的范围是 NM，由几何知识得：PNrL，PMrL，打到 N 点的离子离开 S 时的初速度方向和33打到 M的离子离开 S 时的初速度方向夹角 ，能打到荧光屏上的离56子数与发射的粒子总数之比 k，选项 C 正确，D 错误25625128.2017高三第二次全国大联考(新课标卷)如图 924 所示，一个半径为R 的半圆形光滑轨道置于竖直平面内，左、右两端点等高半圆轨道所在区域有一个磁感应强度为 B、垂直纸面向外的匀
13、强磁场或一个电mqg2R8场强度为 E、竖直向下的匀强电场一个质量为 m、电荷量为 q 的mgq带正电小球从轨道左端最高点由静止释放P 为轨道的最低点，小球始终没有离开半圆轨道则下列分析正确的是( )图 924A若半圆轨道有匀强磁场，小球经过轨道最低点时对轨道的压力大小为4mgB若半圆轨道有匀强磁场，小球经过轨道最低点时速度大小为2gRC若半圆轨道有匀强电场，小球经过轨道最低点时对轨道的压力大小为6mgD若半圆轨道有匀强电场，小球经过轨道最低点时速度大小为 2gRBCD 若半圆轨道有匀强磁场，只有重力做功，根据机械能守恒有mv2mgR，小球经过轨道最低点时速度大小 v，B 正确；小球第一122
14、gR次经过轨道最低点时，受到的洛伦兹力竖直向下，由向心力公式得FNqvBmg，解得 FN4mg，由牛顿第三定律，小球经过轨道最低mv2R点时对轨道的压力大小为 4mg，小球第二次经过轨道最低点时，受到的洛伦兹力竖直向上，由向心力公式得 FNqvBmg，解得mv2RFN2mg，由牛顿第三定律，小球经过轨道最低点时对轨道的压力大小为 2mg，A 错误；若半圆轨道有匀强电场，电场力做功，由动能定理得mgRqER mv2，解得 v2，D 正确；小球经过最低点时，电场12gR力的方向总是竖直向下，由向心力公式得 FNqEmg，解得mv2RFN6mg，由牛顿第三定律，小球经过轨道最低点时对轨道的压力大小为
15、 6mg，C 正确9二、计算题(本题共 3 小题，共 48 分)9(16 分)(2017天津高考 T11)平面直角坐标系 xOy 中，第象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第象限存在沿 y 轴负方向的匀强电场，如图 925 所示一带负电的粒子从电场中的 Q 点以速度 v0沿 x 轴正方向开始运动，Q点到 y 轴的距离为到 x 轴距离的 2 倍粒子从坐标原点 O 离开电场进入磁场，最终从 x 轴上的 P 点射出磁场，P 点到 y 轴距离与 Q 点到 y 轴距离相等不计粒子重力，问：图 925(1)粒子到达 O 点时速度的大小和方向；(2)电场强度和磁感应强度的大小之比. 【导学号：19624117】【解析】 (1)在电场中，粒子做类平抛运动，设 Q 点到 x 轴距离为 L，到y 轴距离为 2L，粒子的加速度为 a，运动时间为 t，有2Lv0tL at212设粒子到达 O 点时沿 y 轴方向的分速度为 vyvyat设粒子到达 O 点时速度方向与 x 轴正方向夹角为 ，有tan vyv0联立
