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1、2017届高三物理百所名校速递分项汇编系列专题9 磁场（包含复合场）一、选择题 1.【四川省遂宁市2017届高三三诊】如图所示，成30角的直线OA、OB间（含OA、OB线上）有一垂直纸面向里的匀强磁场，OA边界上的S点有一电子源，在纸面内向各个方向均匀发射速率相同的电子，电子在磁场中运动的半径为r、周期为T。已知从OB边界射出的电子在磁场中运动的最短时间为T/6，则下列说法正确的是 A. 沿某一方向发射的电子，可能从O点射出B. 沿某一方向发射的电子，可能沿垂直于OB的方向射出C. 从OA边界射出的电子在磁场中运动的最长时间为T/3D. 从OB边界射出的电子在磁场中运动的最长时间为T/4【答案
2、】BC电子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得evB=mv2r，解得r=mveB，由于电子速率v相同，则电子在磁场中做圆周运动的轨道半径r相同，当出射点D与S点的连线垂直于OB时，弦SD最短，轨迹所对的圆心角最小，则粒子在磁场中运动的时间最短，则，如图所示：此时在三角形OSD中，所以在磁场中运动的最短时间的电子入射的方向垂直于OA，电子在磁场中所有轨迹对应圆心可能的位置应在以S为圆心半径为的圆弧上，则所有在磁场中的轨迹不可能通过O，作图过O的圆弧与BO有除O以外的另一个交点，如图所示：说明到O点前已经飞出磁场了，故A错误；由以上的分析可知，若电子垂直OA射入，则垂直OB
3、射出，故B正确；从OA边界射出的电子在圆弧轨迹刚好与BO相切时，在磁场中轨迹最长，对应圆心角和运动时间最长，如图所示：由几何关系可得圆心角，运动时间，故C正确；若画出初速度的方向竖直向上的电子运动的轨迹如图，可知电子运动的时间一定是大于个周期，故D错误2.【云南省楚雄市2017届高三下学期统测】 如图所示，平行金属板P、Q间有磁感应强度为B的匀强磁场，静止的电子在O经加速电压U作用后由P板上的小孔垂直进入磁场，打在Q板上的A点。现使磁感应强度大小B加倍，要使电子的运动轨迹不发生变化，仍打在Q板上的A点，应该使U变为原来的A. 4倍 B. 2倍 C. 2倍 D. 倍【答案】A3.【西安市长安区第
4、一中学大学区2017届高三第三次联考】如图所示，在一等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)以速度v从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域，若该三角形的两直角边长均为2L，要使粒子从CD边射出，则v的取值范围为()A. B. C. D. 【答案】A【解析】根据洛伦兹力充当向心力可知，v=Bqrm ，因此半径越大，速度越大；根据几何关系可知，使粒子从CD边射出，当轨迹与AD边相切时速度最大，则由几何关系可知，最大半径为（2+l）L；故最大速度应为vmax=qB(2+1)Lm；速度最小时，半径最小，此时半径
5、为，则vmin=qBL2m，故速度范围，故选项A正确，BCD正确；故选A.点睛：本题考查带电粒子磁场中的运动规律，要注意明确洛伦兹力充当向心力以及几何关系的应用，同时能正确分析可能的运动规律，从而明确半径范围。4.【湖南省怀化市2017届高三第二次模拟考试】如图所示，竖直平面内一半径为R的圆形区域内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向外一束质量为m、电量为q的带正电粒子沿平行于直径MN的方向进入匀强磁场，粒子的速度大小不同，重力不计，入射点P到直径MN的距离为h，则A. 若某粒子经过磁场射出时的速度方向恰好与其入射方向相反，则该粒子的入射速度是 qBhmB. 恰好能从M点射出的粒子速度是
6、为 C. 若hR / 2，粒子从P点经磁场到M点的时间是 D. 当粒子轨道半径r=R时，粒子从圆形磁场区域最低点射出【答案】ABD解得：r2=R2-RR2-h2h ，由牛顿第二定律得：qv2B=mv22r2 ，解得： ，选项B正确；若h=R2 ，sin鈭?yPOQ=hR=12 ，解得： ，由几何关系得粒子在磁场中偏转所对圆心角为，粒子做圆周运动的周期：，粒子的运动时间：t=伪2蟺T=7蟺m6qB ，选项C错误；当粒子轨道半径r=R时，粒子的轨道圆的圆心在与入射点关于MN对称的位置，由几何关系可知，粒子从圆形磁场区域最低点射出，选项D正确；故选ABD. 点睛; 本题考查了带电离子在磁场中的运动，
7、分析清楚粒子运动过程是正确解题的关键，应用牛顿第二定律与周期公式可以解题；处理粒子在匀强磁场中的运动问题，要会定圆心、找半径，结合圆周运动求相关量.5.【湖南省常德市2017届高三模拟考试】如图所示，圆形区域半径为R，区域内有一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，P为磁场边界上的最低点大量质量均为m，电荷量绝对值均为q的带负电粒子，以相同的速率从P点射入磁场区域，速度方向沿位于纸面内的各个方向粒子的轨道半径为2R，A、C为圆形区域水平直径的两个端点，粒子重力不计，空气阻力不计，则 A. 粒子射入磁场的速率为v=2RqBmB. 粒子在磁场中运动动的最长时间为C. 不可能有粒子从C点射出磁场
8、D. 若粒子的速率可以变化，则可能有粒子从A点水平射出【答案】ABD【解析】由洛伦兹力提供向心力：qvB=mv2r，解得：r=mvqB，根据题意r=2R，以上联立可得：v=2qBRm，故A正确；当粒子以直径2R为弦时，运动时间最长，由几何关系可知圆心角为600，粒子运动的周期为：，由此可知粒子运动时间为：，故B正确；粒子的轨道半径为2R，磁场的半径为R，粒子可能从C点射出，故C正确；当粒子的轨道半径为R时，竖直向上射出的粒子，可以从A点水平射出，且速度满足：v=qBRm，故D正确。所以ABD正确，C错误。6.【广东省广州市2017届高三4月综合测试】在同一平面内有、三根等间距平行放置的长直导线
9、，通入的电流强度分别为1A、2A、1A，的电流方向为且受到安培力的合力方向水平向右，则A. 的电流方向为B. 的电流方向为C. 受到安培力的合力方向水平向左D. 受到安培力的合力方向水平向左【答案】BCD点睛：此题是电流之间的相互作用问题，解答此题关键是知道“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，根据三根导线的位置关系进行解答.7.【甘肃省2017届高三第二次诊断考试】如图所示，在一个等腰直角三角形ACD区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B一质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）从AC边的中点O垂直于AC边射入该匀强磁场区域，若该三角形的两直角边长均为2l，则下列关于
10、粒子运动的说法中正确的是 A. 若该粒子的入射速度为v=qBlm，则粒子一定从CD边射出磁场，且距点C的距离为lB. 若要使粒子从CD边射出，则该粒子从O点入射的最大速度应为v=2qBlmC. 若要使粒子从AC边射出，则该粒子从O点入射的最大速度应为v=qBl2mD. 该粒子以不同大小的速度入射时，在磁场中运动的最长时间为蟺mqB【答案】ACD点睛：本题考查带电粒子磁场中的运动规律，要注意明确洛伦兹力充当向心力以及几何关系的应用，同时能正确分析可能的运动规律，从而明确半径范围.8.【四川省资阳市2017届高三4月高考模拟】如图所示，半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，一带正电粒子
11、以速度v1从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过时间t1射出磁场。另一相同的带电粒子以速度v2从距离直径AOB的距离为的C点平行于直径AOB方向射入磁场，经过时间t2射出磁场。两种情况下，粒子射出磁场时的速度方向与初速度方向间的夹角均为=60o。不计粒子受到的重力，则A. v1:v2=2:1 B. v1:v2=3:1C. t1=t2 D. t1t2【答案】BC【名师点睛】带电粒子在磁场中的运动，首先要确定圆心，根据几何关系确定半径与圆磁场半径的关系，洛伦兹力提供向心力，根据半径关系得出速度的关系。运动时间取决于周期和在磁场中转过的圆心角的大小，相同粒子在同一磁场中周期相同，可确定运动时间的关系。
12、9.【四川省绵阳南山中学2017届高三下学期3月月考】回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的 D 形金属盒。把它 们放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面向下。连接好高频交流电源后， 两盒间的窄缝中能形成匀强电场，带电粒子在磁场中做圆周运动，每次通过两盒间的窄 缝时都能被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置引出，如果用同一回旋加速器分别加速氚核( 13 H ) 和 粒子( 24 He) ，比较它们所需的高频交流电源的周期和引出时的最大动能，下列说法正确的是 A. 加速氚核的交流电源的周期较大；氚核获得的最大动能较大B. 加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较大C. 加速氚核
13、的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小D. 加速氚核的交流电源的周期较小；氚核获得的最大动能较小【答案】C【点睛】解决本题的关键知道带电粒子在磁场中运动的周期与交流电源的周期相同，以及会根据qvB=mv2r 求出粒子的最大速度10.【江西师范大学附属中学2017届高三3月月考】在xOy坐标系的、象限有垂直纸面向里的匀强磁场，在x轴上A点（L，0）同时以相同速率v沿不同方向发出a、b两个相同带电粒子（粒子重力不计），其中a沿平行+y方向发射，经磁场偏转后，均先后到达y轴上的B点（0，3L），则两个粒子到达B点的时间差为（）A. 3蟺Lv B. 43蟺L3vC. D. 【答案】D【解析】试题
14、分析：根据洛伦兹力提供向心力，使其做匀速圆周运动，并由题意可分劣圆弧与优圆弧，从而由几何关系来确定已知长度与半径的关系，并由周期公式可两个粒子到达B点的时间差做出ab的运动的轨迹如图，11.【衡阳八中2017届高三年级第三次质检】如图, 一束带电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场B和匀强电场E组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P，进入另一匀强磁场B，最终打在AlA2上下列表述正确的是A. 粒子带负电B. 所有打在AlA2上的粒子，在磁场B中运动时间都相同C. 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D. 粒子打在AlA2上的位置越靠近P，粒子的比荷越大【答案】CD【解析】试题分
15、析：带电粒子在磁场中向左偏转，根据左手定则，知该粒子带正电，故A错误；所有打在AlA2上的粒子，在磁场中做匀速圆周运动，运动的时间等于t=T2，则，与带电粒子的比荷有关，故B错误；粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，有：qE=qvB，则v=EB，故C正确；经过速度选择器进入磁场B的粒子速度相等，根据r=mvqB知，粒子打在AlA2上的位置越靠近P，则半径越小，粒子的比荷越大，故D正确。考点：质谱仪和回旋加速器的工作原理【名师点睛】粒子经过速度选择器时所受的电场力和洛伦兹力平衡，根据带电粒子在磁场中的偏转方向判断电荷的电性根据平衡求出粒子经过速度选择器的速度通过带电粒子在磁场中的偏转，根据半径的大小判断粒子比荷的大小。12.【衡阳八中2017届高三年级第三次质检】如图所示，甲、乙两个带等量异种电荷而质量不同的带电粒子，以相同的速率经小孔P垂直磁场边界MN，进入方向垂直纸面向外的匀强磁场，在磁场中做匀速圆周运动，并垂直磁场边界MN射出磁场，运动轨迹如图中虚线所示.不计粒子所受重力及空气阻力，下列说法正确的是 A. 甲带负电荷，乙带正电荷B. 甲的质量大于乙的质量C. 洛伦兹力对甲做正功D. 甲在磁场中运动的时间等于乙在磁场中运动的时间【答案】B考点：
