2014年高考物理二輪復(fù)習(xí)經(jīng)典試題：磁場(chǎng)及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)Word版含解析

1、2014年高考物理二輪復(fù)習(xí)經(jīng)典試題磁場(chǎng)及帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題(本題共7小題，每小題8分，共56分，其中第1、5、6小題為多選題)12013泰安質(zhì)檢圖中甲是勻強(qiáng)電場(chǎng)，乙是孤立的正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)，丙是等量異種點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)(a、b位于兩點(diǎn)電荷連線上，且a位于連線的中點(diǎn))，丁是等量正點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)(a、b位于兩點(diǎn)電荷連線的中垂線上，且a位于連線的中點(diǎn))有一個(gè)正檢驗(yàn)電荷僅在電場(chǎng)力作用下分別從電場(chǎng)中的a點(diǎn)由靜止釋放，動(dòng)能Ek隨位移x變化的關(guān)系圖象如圖中的圖線所示，其中圖線是直線下列說法正確的是()A甲對(duì)應(yīng)的圖線是B乙對(duì)應(yīng)的圖線是C丙對(duì)應(yīng)的圖線是 D丁對(duì)應(yīng)的圖線是解析：正檢驗(yàn)電荷僅在電場(chǎng)

2、力作用下，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，其中甲、乙、丙中正檢驗(yàn)電荷沿電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)，丁中正檢驗(yàn)電荷靜止不動(dòng)電場(chǎng)力對(duì)正檢驗(yàn)電荷做功改變其動(dòng)能，有EqxEk，動(dòng)能Ek隨x的變化率E，而電場(chǎng)強(qiáng)度E隨x的變化情況是：甲中E為常數(shù)，乙圖中E減小，丙圖中E增大，所以A、C選項(xiàng)正確，B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤答案：AC22013西城期末實(shí)驗(yàn)室常用到磁電式電流表其結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為如圖所示的模型，最基本的組成部分是磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈，OO為線圈的轉(zhuǎn)軸，忽略線圈轉(zhuǎn)動(dòng)中的摩擦當(dāng)靜止的線圈中突然通有如圖所示方向的電流時(shí)，順著OO的方向看()A線圈保持靜止?fàn)顟B(tài)B線圈開始沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)C線圈開始沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)D線圈既可能順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，也

3、可能逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)解析：由左手定則，分別判斷出線圈與轉(zhuǎn)軸平行的左右兩邊的受力方向，可知線圈開始沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故B對(duì)答案：B3. 如圖所示，在紙面內(nèi)半徑為R的圓形區(qū)域中充滿了垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一點(diǎn)電荷從圖中A點(diǎn)以速度v0垂直磁場(chǎng)射入，當(dāng)該電荷離開磁場(chǎng)時(shí)，速度方向剛好改變了180，不計(jì)電荷的重力，下列說法正確的是()A. 該點(diǎn)電荷離開磁場(chǎng)時(shí)速度方向的反向延長(zhǎng)線通過O點(diǎn)B. 該點(diǎn)電荷的比荷為C. 該點(diǎn)電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間tD. 該點(diǎn)電荷帶正電解析：根據(jù)左手定則可知，該點(diǎn)電荷帶負(fù)電，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其速度方向的偏向角等于其運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角，根

4、據(jù)題意，該粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡剛好是半個(gè)圓周，畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡并找出圓心O1，如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可知，軌道半徑r，根據(jù)r和t可求出，該點(diǎn)電荷的比荷為和該點(diǎn)電荷在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，所以選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；該點(diǎn)電荷離開磁場(chǎng)時(shí)速度方向的反向延長(zhǎng)線不通過O點(diǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤本題答案為B.答案：B4. 如圖所示，兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點(diǎn)，且與紙面垂直，導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流a、o、b在M、N的連線上，o為MN的中點(diǎn)，c、d位于MN的中垂線上，且a、b、c、d到o點(diǎn)的距離均相等關(guān)于以上幾點(diǎn)處的磁場(chǎng)，下列說法正確的是()A. o點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零B. a、b兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)

5、度大小相等，方向相反C. c、d兩點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相同D. a、c兩點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不同解析：由安培定則可知，兩導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)均豎直向下，則合磁感應(yīng)強(qiáng)度一定不為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；兩導(dǎo)線在a、b兩點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向均豎直向下，由對(duì)稱性知，電流M在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)電流M在b處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等于電流N在a處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，所以a、b兩點(diǎn)處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)安培定則，兩導(dǎo)線在c、d兩點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)分別垂直于c、d兩點(diǎn)與導(dǎo)線連線方向向下，且產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度相等，由平行四邊形定

6、則可知，c、d兩點(diǎn)處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相同，選項(xiàng)C正確；a、c兩點(diǎn)處的合磁感應(yīng)強(qiáng)度方向均豎直向下，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：C52013東北三省四市模擬如圖所示，AOB為一邊界為1/4圓的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，O點(diǎn)為圓心，D點(diǎn)為邊界OB的中點(diǎn)，C點(diǎn)為邊界上一點(diǎn)，且CDAO.現(xiàn)有兩個(gè)完全相同的帶電粒子以相同的速度射入磁場(chǎng)(不計(jì)粒子重力)，其中粒子1從A點(diǎn)正對(duì)圓心射入，恰從B點(diǎn)射出，粒子2從C點(diǎn)沿CD射入，從某點(diǎn)離開磁場(chǎng)，則可判斷()A粒子2在BC之間某點(diǎn)射出磁場(chǎng)B粒子2必在B點(diǎn)射出磁場(chǎng)C粒子1與粒子2在磁場(chǎng)中的運(yùn)行時(shí)間之比為32D粒子1與粒子2的速度偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)相同解析：粒子從A點(diǎn)射入，恰好從B點(diǎn)射出，則粒子

7、做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑等于圓的半徑，從圓弧AB水平入射的粒子都將聚到B點(diǎn)，則選項(xiàng)B正確；分析得粒子1和2的運(yùn)動(dòng)的圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角分別為90和60，由tT，得兩粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為32，則選項(xiàng)C正確答案：BC62013南昌二模如圖所示，有一垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)(邊界上有磁場(chǎng))，其邊界為一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正三角形，A、B、C為三角形的頂點(diǎn)今有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)，以速度v從AB邊上某點(diǎn)P既垂直于AB邊又垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，然后從BC邊上某點(diǎn)Q射出則()A|PB|L B|PB|LC|QB|L D|QB|L解析：利用題目中的已知條件不難求出粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的

8、半徑RL，經(jīng)作圖分析可知，入射點(diǎn)離A越近，粒子越不易從BC邊射出，臨界條件是粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡恰好與AC和BC邊相切，如圖1所示，此時(shí)|PB|L，所以要讓粒子從BC邊射出，需滿足|PB|L，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；經(jīng)作圖可知當(dāng)粒子沿水平方向飛出磁場(chǎng)時(shí)，出射點(diǎn)離B點(diǎn)最遠(yuǎn)，如圖2所示，此時(shí)|QB|L，所以|QB|L，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確答案：AD7. 如圖所示，長(zhǎng)方形區(qū)域abcd，長(zhǎng)ad0.6 m，寬ab0.3 m，O、e分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(邊界上無(wú)磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.25 T一群不計(jì)重力、質(zhì)量m3107 kg、電荷量q2103 C的帶電粒子以速度v51

9、02 m/s沿垂直ad的方向垂直于磁場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域()A. 從Od段射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在Oa段B. 從Oa段射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊C. 從Od段射入的粒子，出射點(diǎn)分布在Oa段和ab邊D. 從Oa段射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和bc邊解析：粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)外做勻速直線運(yùn)動(dòng)，粒子在磁場(chǎng)中有qvBm，則r0.3 m，從Od段射入的粒子，如果abcd區(qū)域均分布磁場(chǎng)，從O點(diǎn)射入的粒子剛好從b點(diǎn)射出，現(xiàn)半圓外區(qū)域沒有磁場(chǎng)，粒子射出磁場(chǎng)后做直線運(yùn)動(dòng)，出射點(diǎn)在bc邊上(如圖所示)；從Oa段射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和bc邊，D正確答案：D二、計(jì)算題(本題共3小題，共

10、44分需寫出規(guī)范的解題步驟)82013吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)二模如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上兩板之間的右側(cè)長(zhǎng)度為3d的區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.噴墨打印機(jī)的噴口可在兩極板左側(cè)上下自由移動(dòng)，并且從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量均為m、速度水平且大小相等、帶等量電荷的墨滴調(diào)節(jié)電源電壓至U，使墨滴在未進(jìn)入磁場(chǎng)前的左側(cè)區(qū)域恰能沿水平方向向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)(重力加速度為g)(1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；(2)要使墨滴不從兩板間射出，求墨滴的入射速率應(yīng)滿足的條件解析：(1)墨滴在未進(jìn)入磁場(chǎng)前的左側(cè)區(qū)域恰能沿水平方向向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有：qU/dmg

11、，解得：qmgd/U.墨滴所受重力向下，電場(chǎng)力向上，所以墨滴帶負(fù)電(2)墨滴進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，重力與電場(chǎng)力平衡，洛倫茲力提供勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力qvBm從上極板邊緣射進(jìn)的墨滴最容易從兩板間射出，只要這個(gè)墨滴沒有射出，其他墨滴就都不會(huì)射出若墨滴剛好由極板左側(cè)射出，則R1d聯(lián)立解得v1同理，墨滴剛好從極板右側(cè)射出，有R(3d)2(R2d)2解得R25d聯(lián)立解得v2要使墨滴不會(huì)從兩極間射出，速率應(yīng)該滿足v.答案：(1)見解析(2)v92013南京一模如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓形區(qū)域右側(cè)有一豎直感光板，從圓弧頂點(diǎn)P有一速率為v0的帶正電粒子平行

12、于紙面進(jìn)入磁場(chǎng)，已知粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，粒子重力不計(jì)(1)若粒子對(duì)準(zhǔn)圓心射入，求它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)若粒子對(duì)準(zhǔn)圓心射入，且速率為v0，求它打到感光板上時(shí)速度的垂直分量；(3)若粒子以速率v0從P點(diǎn)以任意角入射，試證明它離開磁場(chǎng)后均垂直打在感光板上解析：(1)設(shè)帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，由牛頓第二定律得Bqv0m所以rR帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡為四分之一圓周，軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為，如圖所示，則t.(2)由(1)知，當(dāng)vv0時(shí)，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示由圖可知PO2OOO2A30.所以帶電粒子離開磁場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)角為60.粒子打到感光板

13、上的垂直分量為vvsin60v0.(3)由(1)知，當(dāng)帶電粒子以v0射入時(shí)，帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌道半徑為R，設(shè)粒子射入方向與PO方向夾角為，帶電粒子從區(qū)域邊界S射出，帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示因PO3O3SPOSOR所以四邊形POSO3為菱形由圖可知：POO3S，vSO3因此，帶電粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的方向?yàn)樗椒较?，與入射的方向無(wú)關(guān)答案：(1)(2)v0(3)見解析102013原創(chuàng)卷如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的粒子沿磁場(chǎng)邊界從A點(diǎn)射出，粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，其中區(qū)域、內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，區(qū)域?qū)捯矠閐，粒子從A點(diǎn)射出后經(jīng)過、區(qū)域后能回到A點(diǎn)，不計(jì)粒子重力(1)求粒子從A點(diǎn)射出到回到A點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t.(2)若在區(qū)域內(nèi)加一水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)且區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)?B粒子也能回到A點(diǎn)，求電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小(3)若粒子經(jīng)、區(qū)域后返回到區(qū)域前的瞬間使區(qū)域的磁場(chǎng)反向且磁感應(yīng)強(qiáng)度減半，則粒子的