2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題復(fù)習(xí)訓(xùn)練 3-8 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動真題對點(diǎn)練(含解析)

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1、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動1(2018年高考課標(biāo)全國卷)(多選)如圖3831所示,紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導(dǎo)線L1、L2,L1中的電流方向向左,L2中的電流方向向上;L1的正上方有a、b兩點(diǎn),它們相對于L2對稱整個系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場中,外磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向垂直于紙面向外已知a、b兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B0和B0,方向也垂直于紙面向外則()圖3831A流經(jīng)L1的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0B流經(jīng)L1的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0C流經(jīng)L2的電流在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0D流經(jīng)L2的電流在a點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0解析:原磁場、電流的磁場方向如圖383

2、2所示,由題意知,圖3832在b點(diǎn):B0B0B1B2在a點(diǎn):B0B0B1B2由上述兩式解得B1B0,B2B0.答案:AC2(2017年高考課標(biāo)全國卷)(多選)如圖3833所示,三根相互平行的固定長直導(dǎo)線L1、L2和L3兩兩等距,均通有電流I,L1中電流方向與L2中的相同,與L3中的相反下列說法正確的是()圖3833AL1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面垂直BL3所受磁場作用力的方向與L1、L2所在平面垂直CL1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為11DL1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為1解析:根據(jù)右手定則,結(jié)合矢量合成法則,L1所處磁場如圖3834 a所示,L

3、1所受磁場作用力的方向與L2、L3所在平面平行,選項(xiàng)A錯誤;同理,如圖3834b所示,可判斷出L3所受磁場(B合3)作用力的方向(豎直向上)與L1、L2所在的平面垂直,選項(xiàng)B正確;同理,如圖3834c所示,設(shè)一根長直導(dǎo)線在另一根導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,根據(jù)幾何知識可知,B合1B,B合2B,B合3B,由安培力公式可知,L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小與該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小成正比,所以L1、L2和L3單位長度所受的磁場作用力大小之比為11,選項(xiàng)C正確,D錯誤圖3834答案:BC3(2017年高考課標(biāo)全國卷)如圖3835所示,虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,

4、P為磁場邊界上的一點(diǎn)大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過P點(diǎn),在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場若粒子射入速率為v1,這些粒子在磁場邊界的出射點(diǎn)分布在六分之一圓周上;若粒子射入速率為v2,相應(yīng)的出射點(diǎn)分布在三分之一圓周上不計(jì)重力及帶電粒子之間的相互作用則v2v1為()圖3835A.2 B.1C.1 D3解析:由于是相同的粒子,粒子進(jìn)入磁場時的速度大小相同,由qvBm可知,R,即粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑相同若粒子運(yùn)動的速度大小為v1,如圖3836所示,通過旋轉(zhuǎn)圓可知,當(dāng)粒子的磁場出射點(diǎn)A離P點(diǎn)最遠(yuǎn)時,則AP2R1;同樣,若粒子運(yùn)動的速度大小為v2,粒子的磁場出射點(diǎn)B離P點(diǎn)最遠(yuǎn)時,則BP2R2,由幾何關(guān)

5、系可知,R1,R2Rcos30R,則,C項(xiàng)正確圖3836答案:C4(2019年高考課標(biāo)全國卷)如圖3837所示,等邊三角形線框LMN由三根相同的導(dǎo)體棒連接而成,固定于勻強(qiáng)磁場中,線框平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,線框頂點(diǎn)M、N與直流電源兩端相接,已如導(dǎo)體棒MN受到的安培力大小為F,則線框LMN受到的安培力的大小為()圖3837A2F B1.5FC0.5F D0解析:設(shè)每一根導(dǎo)體棒的電阻為R,長度為L,則電路中,上下兩路電阻之比為R1R22RR21,根據(jù)并聯(lián)電路兩端各電壓相等的特點(diǎn)可知,上下兩路電流之比I1I212.如圖3838所示,由于上路通電的導(dǎo)體受安培力的有效長度為L,根據(jù)安培力計(jì)算公式FIL

6、B,可知FFI1I212,得FF,根據(jù)左手定則可知,兩力方向相同,故線框LMN所受的合力大小為FFF,故本題選B.圖3838答案:B5(2019年高考課標(biāo)全國卷)如圖3839所示,邊長為l的正方形abcd內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面(abcd所在平面)向外ab邊中點(diǎn)有一電子發(fā)射源O,可向磁場內(nèi)沿垂直于ab邊的方向發(fā)射電子已知電子的比荷為k.則從a、d兩點(diǎn)射出的電子的速度大小分別為()圖3839A.kBl,kBl B.kBl,kBlC.kBl,kBl D.kBl,kBl解析:如圖3840所示,a點(diǎn)射出粒子半徑圖3840Ra,得:va,d點(diǎn)射出粒子半徑為R2l2(R)2,Rl

7、故vd,故B選項(xiàng)符合題意答案:B6(2019年高考課標(biāo)全國卷)如圖3841所示,在坐標(biāo)系的第一和第二象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B和B、方向均垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子垂直于x軸射入第二象限,隨后垂直于y軸進(jìn)入第一象限,最后經(jīng)過x軸離開第一象限粒子在磁場中運(yùn)動的時間為()圖3841A. B.C. D.解析:第二象限時間為t1,第一象限可得60,時間t2,tt1t2,B正確圖3842答案:B7(2017年高考課標(biāo)全國卷)如圖3843所示,空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場在x0區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0;x1)一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的帶電

8、粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場,此時開始計(jì)時,當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時,求:(不計(jì)重力)圖3843(1)粒子運(yùn)動的時間;(2)粒子與O點(diǎn)間的距離解:(1)在勻強(qiáng)磁場中,帶電粒子做圓周運(yùn)動設(shè)在x0區(qū)域,圓周半徑為R1;在x0區(qū)域,圓周半徑為R2.由洛倫茲力公式及牛頓第二定律得qB0v0mqB0v0m粒子速度方向轉(zhuǎn)過180時,所需時間t1為t1粒子再轉(zhuǎn)過180時,所需時間t2為t2聯(lián)立式得,所求時間為t0t1t2(1)(2)由幾何關(guān)系及式得,所求距離為d02(R1R2)(1)8(2019年高考課標(biāo)全國卷)如圖3844所示,在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為

9、B、方向垂直于紙面向外一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后,沿平行于x軸的方向射入磁場;一段時間后,該粒子在OP邊上某點(diǎn)以垂直于x軸的方向射出已知O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),N點(diǎn)在y軸上,OP與x軸的夾角為30,粒子進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)與離開磁場的出射點(diǎn)之間的距離為d,不計(jì)重力求圖3844(1)帶電粒子的比荷;(2)帶電粒子從射入磁場到運(yùn)動至x軸的時間解:(1)粒子從靜止被加速的過程,根據(jù)動能定理得:qUmv02,解得:v0根據(jù)題意,圖3845為粒子的運(yùn)動軌跡,由幾何關(guān)系可知,該粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡半徑為:rd圖3845粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,洛倫茲力提供向心力,即:qv0Bm聯(lián)立方程得:(2)根據(jù)題意,粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡為四分之一圓周,長度S12rd粒子射出磁場后到運(yùn)動至x軸,運(yùn)動的軌跡長度S2rtan30d粒子從射入磁場到運(yùn)動至x軸過程中,一直勻速率運(yùn)動,則t解得:t()或t()- 10 -

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