2019年高考物理二轮复习专题10磁场练含解析201904041144

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【答案】 （1） B
0 （2）
qd
d
（3）
5v
0
t m
2d
2d
直线运动的时间
t
，解得
t
5v 0
2
2
v
则
1
点睛：本题考查带电粒子在组合磁场中的运动，第（1）小题先确定粒子圆周运动的半径，再
根据洛伦兹力提供向心力列式求解；第（2）小题解答关键是定圆心、画轨迹，分段分析和计
算；第（3）小题求 Δt 的最大值，关键是要注意带电粒子在磁场中运动的时间不变和速度大
记住两个常用的公式：
R
和
mv T qB
。 考点定位】带电粒子在复合场中的运动
2m qB
【名师点睛】本题难度不大，但需要设出的未知物理量较多，容易使学生感到混乱，要求学生 认真规范作答，动手画图。 5．【2017·江苏卷】（16 分）一台质谱仪的工作原理如图所示．大量的甲、乙两种离子飘入 电压为 U0 的加速电场，其初速度几乎为 0，经过加速后，通过宽为 L 的狭缝 MN 沿着与磁场垂 直的方向进入磁感应强度为 B 的匀强磁场中，最后打到照相底片上．已知甲、乙两种离子的电 荷量均为+q，质量分别为 2m 和 m，图中虚线为经过狭缝左、右边界 M、N 的甲种离子的运动轨 迹．不考虑离子间的相互作用．
（1）求磁感应强度大小 B； （2）入射速度为 5v0 时，求粒子从 O 运动到 O ′的时间 t； （3）入射速度仍为 5v0，通过沿轴线 OO′平移中间两个磁场（磁场不重叠），可使粒子从 O 运 动到 O′的时间增加 Δt，求 Δt 的最大值． 【来源】2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（江苏卷）
后进入匀强磁场中做匀速圆周运动，且都是在第一象限和第二象限设置了竖直向下的匀强电场，
在第三象限和第四象限设置了方向垂直纸面向外的匀强磁场，解答需要的知识都是带电粒子在
匀强电场中的类平抛运动规律和洛伦兹力等于向心力、几何关系等知识点。带电粒子在匀强电
场中的类平抛运动和在匀强磁场中的匀速圆周运动是教材例题和练习中的常见试题，此题可认
小不变，所以中间磁场移动后改变的是粒子在无磁场区域运动的倾斜轨迹的长度，要使 Δt 最
大，则要倾斜轨迹最长，所以粒子轨迹跟中间磁场的上边相切时运动时间最长，再根据运动的
对称性列式求解。
②
由题给条件， 进入磁场时速度的方向与 x 轴正方向夹角 量的大小为
。 进入磁场时速度的 y 分
③ 联立以上各式得
④
（1）求甲种离子打在底片上的位置到 N 点的最小距离 x；
（2）在答题卡的图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域，并求该区域最窄处的宽度 d；
（3）若考虑加速电压有波动，在（U0 – U ）到（ U
0
子在底片上没有重叠，求狭缝宽度 L 满足的条件．
）之间变化，要使甲、乙两种离 U
【答案】（1）
（2）
力。则：
（
）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A．vb:vc=1:2，tb:tc=2:1 C．vb:vc=2:1，tb:tc=2:1 【答案】A
B．vb:vc=2:2，tb:tc=1:2 D．vb:vc=1:2，tb:tc=1:2
4
考点：带电粒子在匀强磁场中的运动 【名师点睛】此题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动；做此类型的习题，关键是画出几何轨 迹图，找出半径关系及偏转的角度关系；注意粒子在同一磁场中运动的周期与速度是无关的；
2
（3）设 在电场中沿 x 轴正方向射出的速度大小为 ，在电场中的加速度大小为 ，由题给 条件得
⑩ 由牛顿第二定律有
⑪ 设 第一次射入磁场时的速度大小为 ，速度的方向与 x 轴正方向夹角为 ，入射点到原点的 距离为 ，在电场中运动的时间为 。由运动学公式有
⑫ ⑬
⑭
3
【点睛】此题与 2004 年全国理综卷第 25 题情景类似，都是带电粒子在匀强电场中类平抛运动
真空管，最后打在记录仪上，通过处理就可以得到离子比荷（ ）进而推测有机物的分子结构。 已知高压电源的电压为 U，圆形磁场区的半径为 R，真空管与水平面夹角为 θ，离子进入磁场 室时速度方向指向圆心。则下列说法正确的是
A．高压电源 A 端应接电源的正极
6
B．磁场室的磁场方向必须垂直纸面向里 C．若离子化后的两同位素 X1、X2（X1 质量大于 X2 质量）同时进入磁场室后，出现图中的轨迹Ⅰ 和Ⅱ，则轨迹Ⅰ一定对应 X1 D．若磁场室内的磁感应强度大小为 B，当记录仪接收到一个明显的信号时，与该信号对应的
离子比荷为 【答案】 D 【解析】 【分析】 根据正离子在电场中加速确定高压电源 A 端为正极还是负极．根据左手定则判断磁场的方向， 根据动能定理和洛伦兹力提供向心力得出半径的表达式，结合表达式分析判断，根据离子质荷 比的表达式，得出磁感应强度 B 与质荷比的关系，从而进行求解。 4．在如图所示的平行板器件中，电场强度 E 和磁感应强度 B 相互垂直，两平行板水平放置。 具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的 粒子选择出来，所以叫做速度选择器。现有一束带电粒子以速度 v0 从左端水平射入，不计粒 子重力。下列判断正确的是
为是由两个课本例题或习题组合而成。
3．【2016·四川卷】如图所示，正六边形 abcdef 区域内有垂直于纸面的匀强磁场。一带正电
的粒子从 f 点沿 fd 方向射入磁场区域，当速度大小为 vb 时，从 b 点离开磁场，在磁场中运动 的时间为 tb，当速度大小为 vc 时，从 c 点离开磁场，在磁场中运动的时间为 tc，不计粒子重
磁场
1．如图所示，真空中四个相同的矩形匀强磁场区域，高为 4d，宽为 d，中间两个磁场区域间 隔为 2d，中轴线与磁场区域两侧相交于 O、O′点，各区域磁感应强度大小相等．某粒子质量
d 为 m、电荷量为+q，从 O 沿轴线射入磁场．当入射速度为 v0 时，粒子从 O 上方 处射出磁场．取
2
sin53°=0.8，cos53°=0.6．
5
（3）
（2）（见图） 最窄处位于过两虚线交点的垂线上
解得
考点定位】带电粒子在组合场中的运动
【名师点睛】本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，对此类问题主要是画出粒子运动的轨迹， 分析粒子可能的运动情况，找出几何关系，有一定的难度．
1．质谱仪可以测定有机化合物分子结构，现有一种质谱仪的结构可简化为如图所示，有机物 的气体分子从样品室注入离子化室，在高能电子作用下，样品气体分子离子化或碎裂成离子。 若离子化后的离子带正电，初速度为零，此后经过高压电源区、圆形磁场室（内为匀强磁场）、