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2016年高物理备考优生百日闯关系列专题09磁场含解析
专题09 磁场
第一部分 名师综述
带电粒子在磁场中的运动是高中物理的一个难点,也是高考的热点。在历年的高考试题中几乎年年都有这方面的考题。带电粒子在磁场中的运动问题,综合性较强,解这类问题既要用到物理中的洛仑兹力、圆周运动的知识,又要用到数学中的平面几何中的圆及解析几何知识。带电粒子在复合场中的运动包括带电粒子在匀强电场、交变电场、匀强磁砀及包含重力场在内的复合场中的运动问题,是高考必考的重点和热点。
纵观近几年各种形式的高考试题,题目一般是运动情景复杂、综合性强,多把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系以及交变电场等知识有机地结合,题目难度中等偏上,对考生的空间想像能力、物理过程和运动规律的综合分析能力,及用数学方法解决物理问题的能力要求较高,题型有选择题、作图及计算题,涉及本部分知识的命题也有构思新颖、过程复杂、高难度的压轴题。
第二部分 精选试题
1.【2016?贵州省遵义航天高级中学高三第四次模拟】如图所示,在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场,MN是一竖直放置的感光板。从圆形磁场最高点P垂直磁场射入大量的带正电、电荷量为q、质量为m、速度为v的粒子,不考虑粒子间的相互作用力,关于这些粒子的运动以下说法正确的是
A.只要对着圆心入射,出射后均可垂直打在MN上
B.对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线一定过圆心
C.对着圆心入射的粒子,速度越大在磁场中通过的弧长越长,时间也越长
D.只要速度满足v=eq \f(qBR,m),对准圆心方向入射的粒子出射后可垂直打在MN上
【答案】BD
【解析】对着圆心入射的粒子,出射后不一定垂直打在MN上,与粒子的速度有关,故A错误;带电粒子的运动轨迹是圆弧,根据几何知识可知,对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线也一定过圆心,故B正确;对着圆心入射的粒子,速度越大在磁场中轨迹半径越大,弧长越长,轨迹对应的圆心角越小,由t=T知,运动时间t越小,故C错误;速度满足v=时,粒子的轨迹半径为r==R,入射点、出射点、O点与轨迹的圆心构成菱形,射出磁场时的轨迹半径与最高点的磁场半径平行,粒子的速度一定垂直打在MN板上,故D正确。
考点:带电粒子在匀强磁场中的运动
2.【广西省柳州铁路第一中学2016届高三上学期10月月考理综试题】如图甲,两水平金属板间距为d,板间电场强度的变化规律如图乙所示。t=0时刻,质量为m的带电微粒以初速度v0沿中线射入两板间,时间内微粒匀速运动,T时刻微粒恰好经金属边缘飞出。微粒运动过程中未与金属板接触。重力加速度的大小为g。关于微粒在时间内运动的描述,正确的是
A.末速度大小为 B.末速度沿水平方向
C.重力势能减少了 D.克服电场力做功为
【答案】BC
考点:考查了带电粒子在复合场中的运动
3.【黑龙江省牡丹江市第一高级中学2016届高三上学期期中考试物理试题】如图所示,空间中存在一水平方向匀强电场和一水平方向匀强磁场,且电场方向和磁场方向相互垂直。在电磁场正交的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆,与电场正方向成夹角且处于竖直平面内。一质量为m,带电量为+q的小球套在绝缘杆上。初始,给小球一沿杆向下的初速度,小球恰好做匀速运动,电量保持不变。已知,磁感应强度大小为B,电场强度大小为,则以下说法正确的是
A.小球的初速度为
B.若小球的初速度为,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止
C.若小球的初速度为,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止
D.若小球的初速度为,则运动中克服摩擦力做功为
【答案】AC
【解析】对小球进行受力分析如图,
电场力的大小:,由于重力的方向竖直向下.电场力的方向水平向右,二者垂直,合力:,由几何关系可知,重力与电场力的合力与杆的方向垂直,所以重力与电场力的合力不会对小球做功,而洛伦兹力的方向与速度的方向垂直,所以也不会对小球做功.所以,当小球做匀速直线运动时,不可能存在摩擦力,没有摩擦力,说明小球与杆之间就没有支持力的作用,
考点:带电粒子在复合场中的运动.
4.【2016?辽宁省抚顺市一中高三上第一次模拟】质量为m、电量为q的带电离子从P(0,h)点沿x轴正方向射入第一象限的匀强磁场中,磁感应强度为B,并沿着y轴负方向垂直进入匀强电场(电场方向沿x轴负方向),然后离子经过y轴上的M(0,-2h)点,进入宽度为h的无场区域,如图所示,再进入另一个范围足够大的匀强磁场,最后回到P点,不计重力,试求:
(1)初速度
(2)电场强度E
(3)从P点出发到再次回到P点所用的时间
【答案】(1)(2)(3)
(3)离子在第一象限做匀速圆周运动的周期为:离子在第一象限做的运动,故运动时间
离子在第四象限做类平抛运动,由①和③可得:
离子以的速度与y轴负方向成45°做匀速直线运动,
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