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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)真題對(duì)點(diǎn)練（含解析）

帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1(2018年高考·課標(biāo)全國(guó)卷)(多選)如圖3831所示，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長(zhǎng)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(duì)于L2對(duì)稱整個(gè)系統(tǒng)處于勻強(qiáng)外磁場(chǎng)中，外磁場(chǎng)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(chǎng)、電流的磁場(chǎng)方向如圖3832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(guó)卷)(多選)如圖3833所示，三根相互平行的固定長(zhǎng)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(shuō)法正確的是()圖3833AL1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面垂直BL3所受磁場(chǎng)作用力的方向與L1、L2所在平面垂直CL1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為11DL1、L2和L3單位長(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)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(chǎng)如圖3834 a所示，L1所受磁場(chǎng)作用力的方向與L2、L3所在平面平行，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同理，如圖3834b所示，可判斷出L3所受磁場(chǎng)(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(zhǎng)直導(dǎo)線在另一根導(dǎo)線處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，根據(jù)幾何知識(shí)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(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)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(zhǎng)度所受的磁場(chǎng)作用力大小之比為11，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤圖3834答案：BC3(2017年高考·課標(biāo)全國(guó)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(chǎng)，P為磁場(chǎng)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(guò)P點(diǎn)，在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場(chǎng)若粒子射入速率為v1，這些粒子在磁場(chǎng)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(chǎng)時(shí)的速度大小相同，由qvBm可知，R，即粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同若粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小為v1，如圖3836所示，通過(guò)旋轉(zhuǎn)圓可知，當(dāng)粒子的磁場(chǎng)出射點(diǎn)A離P點(diǎn)最遠(yuǎn)時(shí)，則AP2R1；同樣，若粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小為v2，粒子的磁場(chǎng)出射點(diǎn)B離P點(diǎn)最遠(yuǎn)時(shí)，則BP2R2，由幾何關(guān)系可知，R1，R2Rcos30°R，則，C項(xiàng)正確圖3836答案：C4(2019年高考·課標(biāo)全國(guó)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(chǎng)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(zhǎng)度為L(zhǎng)，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(zhǎng)度為L(zhǎng)，根據(jù)安培力計(jì)算公式FILB，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(guó)卷)如圖3839所示，邊長(zhǎng)為l的正方形abcd內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，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(chǎng)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故vd，故B選項(xiàng)符合題意答案：B6(2019年高考·課標(biāo)全國(guó)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(chǎng)一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)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(guò)x軸離開(kāi)第一象限粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為()圖3841A. B.C. D.解析：第二象限時(shí)間為t1×，第一象限可得60°，時(shí)間t2×，tt1t2，B正確圖3842答案：B7(2017年高考·課標(biāo)全國(guó)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(chǎng)在x0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0；x<0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0(常數(shù)>1)一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場(chǎng)，此時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時(shí)，求：(不計(jì)重力)圖3843(1)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)粒子與O點(diǎn)間的距離解：(1)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)設(shè)在x0區(qū)域，圓周半徑為R1；在x<0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(guò)180°時(shí)，所需時(shí)間t1為t1粒子再轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，所需時(shí)間t2為t2聯(lián)立式得，所求時(shí)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(guó)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(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向外一帶正電的粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)電壓U加速后，沿平行于x軸的方向射入磁場(chǎng)；一段時(shí)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(chǎng)的入射點(diǎn)與離開(kāi)磁場(chǎng)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(chǎng)到運(yùn)動(dòng)至x軸的時(shí)間解：(1)粒子從靜止被加速的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得：qUmv02，解得：v0根據(jù)題意，圖3845為粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，由幾何關(guān)系可知，該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為：rd圖3845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，即：qv0Bm聯(lián)立方程得：(2)根據(jù)題意，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡為四分之一圓周，長(zhǎng)度S1·2rd粒子射出磁場(chǎng)后到運(yùn)動(dòng)至x軸，運(yùn)動(dòng)的軌跡長(zhǎng)度S2r·tan30°d粒子從射入磁場(chǎng)到運(yùn)動(dòng)至x軸過(guò)程中，一直勻速率運(yùn)動(dòng)，則t解得：t()·或t()- 10 -