专题09 磁场、带电粒子的运动(原卷版)

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高考物理带电粒子在磁场中的运动题20套(带答案)含解析

高考物理带电粒子在磁场中的运动题20套(带答案)含解析一、带电粒子在磁场中的运动专项训练1．如图所示，xOy 平面处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外．点3,0P L ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭处有一粒子源，可向各个方向发射速率不同、电荷量为q 、质量为m 的带负电粒子．不考虑粒子的重力．（1）若粒子1经过第一、二、三象限后，恰好沿x 轴正向通过点Q （0，-L ），求其速率v 1；（2）若撤去第一象限的磁场，在其中加沿y 轴正向的匀强电场，粒子2经过第一、二、三象限后，也以速率v 1沿x 轴正向通过点Q ，求匀强电场的电场强度E 以及粒子2的发射速率v 2；（3）若在xOy 平面内加沿y 轴正向的匀强电场E o ，粒子3以速率v 3沿y 轴正向发射，求在运动过程中其最小速率v.某同学查阅资料后，得到一种处理相关问题的思路：带电粒子在正交的匀强磁场和匀强电场中运动，若所受洛伦兹力与电场力不平衡而做复杂的曲线运动时，可将带电粒子的初速度进行分解，将带电粒子的运动等效为沿某一方向的匀速直线运动和沿某一时针方向的匀速圆周运动的合运动．请尝试用该思路求解．【答案】（1）23BLq m （2221BLq32230B E E v B +⎛⎫ ⎪⎝⎭【解析】【详解】（1）粒子1在一、二、三做匀速圆周运动，则2111v qv B m r =由几何憨可知：()2221133r L r L ⎛⎫=-+ ⎪ ⎪⎝⎭得到：123BLqv m=（2）粒子2在第一象限中类斜劈运动，有：133L v t=，212qE h t m = 在第二、三象限中原圆周运动，由几何关系：12L h r +=，得到289qLB E m=又22212v v Eh =+，得到：2221BLqv =（3）如图所示，将3v 分解成水平向右和v '和斜向的v ''，则0qv B qE '=，即0E v B'= 而'223v v v ''=+ 所以，运动过程中粒子的最小速率为v v v =''-'即：22003E E v v B B ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭2．欧洲大型强子对撞机是现在世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高能物理设备，其原理可简化如下：两束横截面积极小，长度为l -0质子束以初速度v 0同时从左、右两侧入口射入加速电场，出来后经过相同的一段距离射入垂直纸面的圆形匀强磁场区域并被偏转，最后两质子束发生相碰。

考点09磁场(解析版)-2021届高三《新题速递·物理》2月刊(高考复习)

考点09磁场1．（2021·贵州贵阳市·高二期末）如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等。

一矩形线框通有逆时针方向的电流，位于两条导线所在平面的正中间，在a、b产生的磁场作用下静止。

则a、b的电流方向可能是（）A．均向左B．均向右C．a的向右，b的向左D．a的向左，b的向右【答案】CD【详解】A．若a、b电流方向均向左，根据安培定则以及磁场的叠加知，在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向外，在线框下边所在处的磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则知，线框上边所受的安培力方向向上，下边所受的安培力方向向上，则线框不能处于静止状态，故A错误；B．若a、b电流方向均向右，根据安培定则以及磁场的叠加知，在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向里，在线框下边所在处的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则知，线框上边所受的安培力方向向下，下边所受的安培力方向向下，则线框不能处于静止状态，故B错误；C．若电流方向a的向右，b的向左，根据安培定则以及磁场的叠加知，在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向里，在线框下边所在处的磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则知，线框上边所受的安培力方向向下，下边所受的安培力方向向上，根据对称性，线框可以处于平衡状态，故C正确；D．若电流方向a的向左，b的向右，根据安培定则以及磁场的叠加知，在线框上边所在处的磁场方向垂直纸面向外，在线框下边所在处的磁场方向垂直纸面向外，根据左手定则知，线框上边所受的安培力方向向上，下边所受的安培力方向向下，根据对称性，线框可以处于平衡状态，故D正确。

故选CD。

2．（2021·全国高二专题练习）某型号的回旋加速器的工作原理图如图甲所示，图乙为俯视图．回旋加速器的核心部分为D形盒，D形盒置于真空容器中，整个装置放在电磁铁两极之间的磁场中，磁场可以认为是匀强磁场，且与D形盒面垂直．两盒间狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．质子从粒子源A 处进入加速电场的初速度不计，从静止开始加速到出口处所需的时间为t ，已知磁场的磁感应强度大小为B ，质子质量为m 、电荷量为＋q ，加速器接一高频交流电源，其电压为U ，可以使质子每次经过狭缝都能被加速，不考虑相对论效应和重力作用．则下列说法正确的是（）A ．质子第一次经过狭缝被加速后，进入D 形盒运动轨迹的半径r =1B B ．D 形盒半径RC ．质子能够获得的最大动能为22q BUtmπD ．加速质子时的交流电源频率与加速α粒子的交流电源频率之比为1：1 【答案】AB 【详解】A ．设质子第1次经过狭缝被加速后的速度为v 1，由动能定理得qU =2112mv 由牛顿第二定律有qv 1B =m 211v r联立解得r 1故A 正确；B ．设质子从静止开始加速到出口处运动了n 圈，质子在出口处的速度为v ，则2nqU=12mv 2 qvB=m 2v R质子圆周运动的周期T =2mqBπ 质子运动的总时间t =nT联立解得R 故B 正确； C ．根据qvB=m 2v R解得v =BRqm带电粒子射出时的动能E k =212mv =2222B R q m=2BUq t m π故C 错误。

考点09磁场(原卷版)-2021届高三《新题速递·物理》1月刊(高考复习)

考点09磁场1．（2021·全国高三其他模拟）如图所示，水平虚线上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图甲所示，一群带正电的同种粒子在0t =时从虚线上的O 点垂直于磁场方向向上与右边界成θ（0180θ︒<<︒）角射入磁场，如图乙所示，已知粒子在磁场中运动的轨迹半径为r ，周期为T ，不计粒子重力，则在θ角变化过程中下列说法正确的是（）A ．粒子距水平虚线的最远距离为2rB ．粒子在磁场中运动的速度始终不变C ．无论θ角多大，粒子均能射出磁场D ．粒子在虚线上方运动的最长时间为32T 2．（2021·黑龙江大庆市·大庆实验中学高二期末）金属棒MN 两端用细软导线悬挂于a 、b 两点，其中间一部分处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，静止时MN 平行于纸面，如图所示。

若金属棒通有从M 向N 的电流，此时悬线上有拉力。

为了使拉力等于零，下列措施可行的是（）A ．减小电流B ．将电流方向改为从N 流向MC ．将磁场方向改为垂直于纸面向外，并减小磁感应强度D ．将磁场方向改为垂直于纸面向外，同时将电流方向也改为从N 流向M 并增大电流强度 3．（2021·全国高三其他模拟）六根通电长直导线垂直纸面平行固定，其截面构成一正六边形，O 为正六边形的中心，通过长直导线a 、b 、c 、d 、e 、f 的电流分别为1I 、2I 、3I 、4I 、5I 、6I ，a 、c ，e 中通过的电流大小相等，b 、d 、f 中通过的电流大小相等，电流方向如图所示．已知通电长直导线在距导线r 处产生的磁感应强度大小为I B k r'=，此时O 点处的磁感应强度大小为6B ，导线a 在O 处产生磁场的磁感应强度大小为B ，则移除e 导线后，e 导线所在处的磁感应强度大小为（）A ．0B ．BCD ．2B4．（2021·全国高三月考）如图，纸面内有两条相互垂直的长直绝缘导线L 1、L 2，L 1中的电流方向向上，L 2中的电流方向向右； L 1的右边有a 、b 两点，它们相对于L 2对称。

高中物理专练：带电粒子在磁场中的运动

高中物理专练：带电粒子在磁场中的运动(限时：45分钟)1． (重庆·5)如图1所示,一段长方体形导电材料,左右两端面的边长都为a和b,内有带电量为q的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U,且上表面的电势比下表面的低,由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为( )图1A.IB|q|aU,负 B.IB|q|aU,正C.IB|q|bU,负 D.IB|q|bU,正答案 C解析当粒子带负电时,粒子定向向左运动才能形成向右的电流,由左手定则判断负粒子受洛伦兹力的方向向上,上表面电势较低,符合题意．由粒子做匀速运动知|q|vB＝|q|E＝|q|U a因I＝n|q|vS＝n|q|v·a·b解得n＝IB|q|bU,选项C正确．2．图2甲是回旋加速器的原理示意图．其核心部分是两个D形金属盒,在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中(磁感应强度大小恒定),并分别与高频电源相连．加速时某带电粒子的动能E k随时间t的变化规律如图乙所示,若忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是( )图2A ．在E k －t 图象中t 4－t 3＝t 3－t 2＝t 2－t 1B ．高频电流的变化周期应该等于t n －t n －1C ．粒子加速次数越多,粒子获得的最大动能一定越大D ．D 形盒的半径越大,粒子获得的最大动能越大答案 AD解析粒子在磁场中运动的周期T ＝2πmqB,与粒子的速度无关,粒子每次在D 形盒内运动半个周期的时间都相等,故A 正确；由于粒子每次在D 形盒中偏转半个圆周后就要加速一次,高频电流就要反向一次,所以高频电流的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等,即T电＝T ＝2(t n －t n －1),故B 错误；由nqU ＝12mv 2m 可知,U 不变时,粒子获得的最大动能与加速次数n 、电荷量q 都有关,故粒子加速次数越多,粒子获得的最大动能不一定越大,C 错误；粒子获得的最大动能可由最后半个圆周的偏转求得,设D 形盒的半径为R ,则R ＝mv mqB ,所以最大动能E km ＝12mv 2m ＝q 2B 2R 22m,R 越大,E km 越大,故D 正确．3．如图3所示,电视机的显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的．电子束经过加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,磁场方向垂直于圆面．不加磁场时,电子束将通过磁场中心O 点而打到屏幕上的中心M ,加磁场后电子束偏转到P 点外侧．现要使电子束偏转回到P 点,可行的办法是( )图3A ．增大加速电压B ．增加偏转磁场的磁感应强度C ．将圆形磁场区域向屏幕靠近些D．将圆形磁场的半径增大些答案AC解析当射入圆形磁场的电子运动的半径越大,由圆形磁场射出时偏转角越小,故要使电子束偏转回到P点,可以增大电子在磁场中运动的半径,由r＝mvqB可知,速度增大或磁感应强度减小都可使运动半径增大,故选项A正确,B错误．由题图可知C正确．将圆形磁场的半径增大些,电子束将偏转到P点外侧以外,选项D错误．4．速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图4所示,则下列相关说法中正确的是( )图4A．该束带电粒子带负电B．速度选择器的P1极板带正电C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于E B 1D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0,粒子的比荷越小答案BC解析由左手定则可知,该束带电粒子带正电,速度选择器的P1极板带正电,选项A错误,B正确；由qE＝qvB1可得能通过狭缝S0的带电粒子的速率v＝EB1,选项C正确；由r＝mvqB可知,粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0,r越小,粒子的比荷qm越大,选项D错误．5．如图5所示为一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环,可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态,则圆环克服摩擦力做的功可能为( )图5A．0 B.12 mv2C.m3g22q2B2D.12m(v2－m2g2q2B2)答案ABD解析若圆环所受洛伦兹力等于重力,圆环与粗糙细杆压力为零,摩擦力为零,圆环克服摩擦力做的功为零,选项A正确；若圆环所受洛伦兹力不等于重力,圆环与粗糙细杆压力不为零,摩擦力不为零,圆环以初速度v0向右做减速运动．若开始圆环所受洛伦兹力小于重力,则一直减速到零,圆环克服摩擦力做的功为12mv2,选项B正确；若开始圆环所受洛伦兹力大于重力,则减速到洛伦兹力等于重力达到稳定,稳定速度v＝mgqB,由动能定理可得圆环克服摩擦力做的功为W＝12mv2－12mv2＝12m(v2－m2g2q2B2),选项C错误,D正确．6．如图6所示,两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场E和匀强磁场B中,轨道两端在同一高度上,两个相同的带正电小球a、b同时从轨道左端最高点由静止释放,且在运动过程中始终能通过各自轨道的最低点M、N,则( )图6A．两小球某次到达轨道最低点时的速度可能有v N＝v MB．两小球都能到达轨道的最右端C．小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻相同D．小球a受到的电场力一定不大于a的重力,小球b受到的最大洛伦兹力可能大于b的重力答案 D解析由于洛伦兹力不做功,电场力对带电小球一定做负功,所以两小球某次到达轨道最低点时的速度不可能有v N＝v M,选项A错误；由机械能守恒知小球b可以到达轨道的最右端,电场力对小球a做负功,故小球a不能到达轨道的最右端,选项B错误；由于两个小球受力情况不同,运动情况不同,故小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻不相同,选项C错误；由于小球能到达最低点,对小球a有mgR－qER≥0,所以有mg≥qE,由于洛伦兹力不做功,且洛伦兹力沿半径向外,则小球b受到的洛伦兹力没有条件限制,选项D正确．7．质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,带电粒子仅受洛伦兹力的作用,运行的半圆轨迹如图7中虚线所示,下列表述正确的是( )图7A．M带负电,N带正电B．M的速率小于N的速率C．洛伦兹力对M、N不做功D．M的运行时间大于N的运行时间答案AC解析由左手定则可知,M带负电,N带正电,选项A正确；由r＝mvqB可知,M的速率大于N的速率,选项B错误；洛伦兹力对M、N不做功,选项C正确；由T＝2πmqB可知,M的运行时间等于N的运行时间,选项D错误．8．如图8所示,一束电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入横截面是一正方形的匀强磁场区域,下列判断正确的是( )图8A．电子在磁场中运动时间越长,其轨迹线越长B．电子在磁场中运动时间越长,其轨迹线所对应的圆心角越大C．在磁场中运动时间相同的电子,其轨迹线一定重合D．电子的速率不同,它们在磁场中运动时间一定不相同答案 B解析电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入匀强磁场,根据周期公式,电子在磁场中运动时间越长,其轨迹线所对应的圆心角越大,选项B正确,A、C错误；电子的速率不同,它们在磁场中运动轨迹不相同,3、4、5的圆心角相同,则在磁场中运动时间相同,选项D 错误．9．如图9所示,三个速度大小不同的同种带电粒子,沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入,当它们从下边缘飞出时相对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°,则它们在磁场中运动的时间之比为( )图9A．1∶1∶1 B．1∶2∶3C．3∶2∶1 D．1∶2∶ 3答案 C解析由于粒子运动的偏向角等于圆弧轨迹所对的圆心角,由t＝T360°α可知,它们在磁场中运动的时间之比为90°∶60°∶30°＝3∶2∶1,选项C正确．10．如图10所示,一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(重力忽略不计),经加速电压U加速后,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,粒子打到P点,OP＝x,能正确反映x与U之间关系的是( )图10 A．x与U成正比B．x与U成反比C．x与U成正比D．x与U成反比答案 C解析由x＝2r＝2mvqB,qU＝12mv2,可得x与U成正比,选项C正确．11．如图11所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.在xOy平面内,从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)．则下列说法正确的是( )图11A．若v一定,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短B．若v一定,θ越大,则粒子在离开磁场的位置距O点越远C．若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的角速度越大D．若θ一定,v越大,则粒子在磁场中运动的时间越短答案 A解析由左手定则可知,带正电的粒子向左偏转．若v一定,θ越大,则粒子在磁场中运动的时间越短,选项A正确；若v一定,θ等于90°时,粒子在离开磁场的位置距O点最远,选项B错误；若θ一定,粒子在磁场中运动的周期与v无关,粒子在磁场中运动的角速度与v无关,粒子在磁场中运动的时间与v无关,选项C、D错误．12．如图12所示,在半径为R的圆形区域内,有匀强磁场,方向垂直于圆平面(未画出)．一群相同的带电粒子(不计重力)以相同速率v0由P点在纸面内沿不同方向射入磁场．当磁感应强度大小为B1时,所有粒子出磁场的区域占整个圆周长的13；当磁感应强度大小为B2时,这些粒子在磁场中运动时间最长的是2πR3v0.则磁感应强度B1、B2的比值是( )图12A．1∶ 3 B．2∶ 3 C．3∶ 3 D．4∶ 3 答案 D解析假设粒子带正电,磁场方向垂直于纸面向外,粒子运动轨迹如图所示,当磁感应强度为B1时,粒子从A点射出,PA为粒子运动轨迹所对应的直径,由题意知∠POA＝120°,则PO1＝32 R,即mvB1q＝32R,得B1＝2mv03Rq；当磁感应强度为B2时,粒子从Q点射出,设粒子的轨迹半径为r,则有sin θ2＝Rr,rθ＝2πR3,显然有θ＝60°、r＝2R,则mvB2q＝2R,B2＝mv2Rq.所以B1∶B2＝2mv03Rq∶mv2Rq＝4∶3,D正确．13．如图13所示,带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入宽度为d的有界匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°,且同时到达P点．a、b两粒子的质量之比为( )图13A．1∶2B．2∶1C．3∶4D．4∶3答案 C解析如图所示a、b粒子的圆心分别为O a、O b.由几何关系可知r a＝d3,a所对的圆心角αa＝120°,a轨迹弧长为s a＝2πr a3,运动时间t a＝sava.同理可得r b＝d,αb＝60°,s b＝πr b3,t b＝sbvb,又同时到达P点,则t a＝t b,而且12mav2a＝12mbv2b联立解得m a∶m b＝3∶4,选项C正确．14．如图14所示,在xOy平面内存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场,第一、二、四象限内的磁场方向垂直纸面向里,第三象限内的磁场方向垂直纸面向外．P(－2L,0)、Q(0,－2 L)为坐标轴上的两个点．现有一电子从P点沿PQ方向射出,不计电子的重力,则( )图14A．若电子从P点出发恰好经原点O第一次射出磁场分界线,则电子运动的路程一定为πL 2B．若电子从P点出发经原点O到达Q点,则电子运动的路程一定为πLC．若电子从P点出发经原点O到达Q点,则电子运动的路程一定为2πLD．若电子从P点出发经原点O到达Q点,则电子运动的路程可能为πL,也可能为2πL 答案AD解析若电子从P点出发恰好经原点O第一次射出磁场分界线,画出电子运动轨迹,轨迹所对的圆心角为90°,轨迹半径为L,则电子运动的路程一定为πL2,选项A正确．如图,若电子到达O点时是第偶数次到达磁场边界,则电子轨迹的半径r＝2Ln·22＝Ln,电子从P到Q运动轨迹的长为2n个14圆弧的长,即s＝2n·14·2πr＝2n·14·2π·Ln＝πL.若电子到达O点时是第奇数次到达磁场边界(如图),则电子轨迹的半径r′＝2Ln·22＝Ln,电子由P到Q的轨迹长为n个圆周的长即s′＝n·2πr′＝n·2π·Ln＝2πL,故选项D正确．【解题方法技巧7】作图分析法作图法包括几何作图、轨迹作图、运动示意图,还有各种图象如v－t图象,p－V图象、p－T图象等.在本类带电粒子在磁场中运动问题的分析中,作出运动轨迹示意图,并结合几何知识很直观地就可以看出解题的条件或结论.有种说法是：如果选择题计算很繁琐或根本就不能计算,请考虑使用图象分析.“图”在物理学中有着十分重要的地位,它是将抽象物理问题直观化、形象化的最佳工具,是探究未知规律的有效手段.在画图时,要特别注意状态变化连接处的特征和前后不同过程的区别和联系.用图象法解题不但快速、准确,而且能避免繁杂的运算,还能解决一些用一般计算方法无法解决的问题.。

(物理)物理带电粒子在磁场中的运动专项含解析

（物理）物理带电粒子在磁场中的运动专项含解析一、带电粒子在磁场中的运动专项训练1．如图所示，一质量为m 、电荷量为+q 的粒子从竖直虚线上的P 点以初速度v 0水平向左射出，在下列不同情形下，粒子经过一段时间后均恰好经过虚线右侧的A 点．巳知P 、A 两点连线长度为l ，连线与虚线的夹角为α=37°，不计粒子的重力，(sin 37°=0.6，cos 37°=0.8).(1)若在虚线左侧存在垂直纸面向外的匀强磁场，求磁感应强度的大小B 1；(2)若在虚线上某点固定一个负点电荷，粒子恰能绕该负点电荷做圆周运动，求该负点电荷的电荷量Q (已知静电力常量为是）；(3)若虚线的左侧空间存在垂直纸面向外的匀强磁场，右侧空间存在竖直向上的匀强电场，粒子从P 点到A 点的过程中在磁场、电场中的运动时间恰好相等，求磁场的磁感应强度的大小B 2和匀强电场的电场强度大小E .【答案】（1）0152mv B ql = （2）2058mv l Q kq = （3）0253mv B ql π= 220(23)9mv E qlππ-=【解析】【分析】【详解】（1)粒子从P 到A 的轨迹如图所示：粒子在磁场中做匀速圆周运动，设半径为r 1 由几何关系得112cos 25r l l α== 由洛伦兹力提供向心力可得2011v qv B m r =解得:0 152mv Bql=(2)粒子从P到A的轨迹如图所示：粒子绕负点电荷Q做匀速圆周运动，设半径为r2由几何关系得252cos8lr lα==由库仑力提供向心力得2222vQqk mr r=解得:258mv lQkq=(3)粒子从P到A的轨迹如图所示：粒子在磁场中做匀速圆周运动，在电场中做类平抛运动粒子在电场中的运动时间00sin35l ltv vα==根据题意得，粒子在磁场中运动时间也为t，则2Tt=又22mTqBπ=解得0253mvBqlπ=设粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，则0v t rπ=解得:35l r π=粒子在电场中沿虚线方向做匀变速直线运动，21cos 22qE l r t mα-=⋅ 解得:220(23)9mv E qlππ-=2．“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图1所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O ，外圆弧面AB 的电势为2L()o ϕ>，内圆弧面CD 的电势为φ，足够长的收集板MN 平行边界ACDB ，ACDB 与MN 板的距离为L ．假设太空中漂浮着质量为m ，电量为q 的带正电粒子，它们能均匀地吸附到AB 圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子的影响，不考虑过边界ACDB 的粒子再次返回．（1）求粒子到达O 点时速度的大小；（2）如图2所示，在PQ （与ACDB 重合且足够长）和收集板MN 之间区域加一个匀强磁场，方向垂直纸面向内，则发现均匀吸附到AB 圆弧面的粒子经O 点进入磁场后最多有23能打到MN 板上，求所加磁感应强度的大小；（3）如图3所示，在PQ （与ACDB 重合且足够长）和收集板MN 之间区域加一个垂直MN 的匀强电场，电场强度的方向如图所示，大小4E Lφ=，若从AB 圆弧面收集到的某粒子经O 点进入电场后到达收集板MN 离O 点最远，求该粒子到达O 点的速度的方向和它在PQ 与MN 间运动的时间．【答案】（1）2q v mϕ=2）12m B L q ϕ=；（3）060α∴= ；22m L q ϕ【解析】【分析】【详解】试题分析：解：（1）带电粒子在电场中加速时，电场力做功，得：2102qU mv =-2U ϕϕϕ=-=2q v mϕ=(2）从AB 圆弧面收集到的粒子有23能打到MN 板上，则上端刚好能打到MN 上的粒子与MN 相切，则入射的方向与OA 之间的夹角是60︒，在磁场中运动的轨迹如图甲，轨迹圆心角060θ=．根据几何关系，粒子圆周运动的半径：2R L =由洛伦兹力提供向心力得：2v qBv m R=联合解得：12m B L qϕ=（3）如图粒子在电场中运动的轨迹与MN 相切时，切点到O 点的距离最远，这是一个类平抛运动的逆过程．建立如图坐标.212qE L t m= 222mL mt L qE q ϕ==22x Eq qEL q v t m m m ϕ===若速度与x 轴方向的夹角为α角 cos x v v α=1cos 2α=060α∴=3．如图所示，同轴圆形区域内、外半径分别为R 1＝1 m 、R 2＝3m ，半径为R 1的圆内分布着B 1＝2.0 T 的匀强磁场，方向垂直于纸面向外；外面环形磁场区域分布着B 2＝0.5 T 的匀强磁场，方向垂直于纸面向内．一对平行极板竖直放置，极板间距d ＝3cm ，右极板与环形磁场外边界相切，一带正电的粒子从平行极板左板P 点由静止释放，经加速后通过右板小孔Q ，垂直进入环形磁场区域．已知点P 、Q 、O 在同一水平线上，粒子比荷4×107C /kg ，不计粒子的重力，且不考虑粒子的相对论效应．求：(1) 要使粒子不能进入中间的圆形磁场区域，粒子在磁场中的轨道半径满足什么条件？ (2) 若改变加速电压大小，可使粒子进入圆形磁场区域，且能竖直通过圆心O ，则加速电压为多大？(3) 从P 点出发开始计时，在满足第(2)问的条件下，粒子到达O 点的时刻．【答案】(1) r 1<1m . (2) U ＝3×107V . (3) t=(6.1×10－8＋12.2×10－8k)s (k ＝0，1，2，3，…) 【解析】【分析】（1）画出粒子恰好不进入中间磁场区的临界轨迹，先根据几何关系求出半径；（2）画出使粒子进入圆形磁场区域，且能竖直通过圆心O 的轨迹，结合几何关系求解半径，然后根据洛伦兹力提供向心力列方程，再根据动能定理对直线加速过程列方程，最后联立方程组求解加速电压；（3）由几何关系，得到轨迹对应的圆心角，求解粒子从Q 孔进入磁场到第一次到O 点所用的时间，然后考虑周期性求解粒子到达O 点的时刻．【详解】(1) 粒子刚好不进入中间磁场时轨迹如图所示，设此时粒子在磁场中运动的半径为r 1，在Rt △QOO 1中有r 12＋R 22＝(r 1＋R 1)2 代入数据解得r 1＝1m粒子不能进入中间磁场，所以轨道半径r 1<1m .(2) 轨迹如图所示，由于O、O3、Q共线且水平，粒子在两磁场中的半径分别为r2、r3，洛伦兹力不做功，故粒子在内外磁场的速率不变，由qvB＝m2 v r得r＝mvqB易知r3＝4r2且满足(r2＋r3)2＝(R2－r2)2＋r32解得r2＝3m，r3＝3m又由动能定理有qU＝12mv2代入数据解得U＝3×107V.(3)带电粒子从P到Q的运动时间为t1，则t1满足12v t1＝d得t1＝10－9s令∠QO2O3＝θ，所以cosθ＝0.8，θ＝37°(反三角函数表达亦可)圆周运动的周期T＝2mqBπ故粒子从Q孔进入磁场到第一次到O点所用的时间为8221372180532610360360m mt sqB qBππ-⨯⨯⨯－＝＋＝考虑到周期性运动，t总＝t1＋t2＋k(2t1＋2t2)＝(6.1×10－8＋12.2×10－8k)s(k＝0，1，2，3，…)．4．如图所示，在直角坐标系x0y平面的一、四个象限内各有一个边长为L的正方向区域，二三像限区域内各有一个高L，宽2L的匀强磁场，其中在第二象限内有垂直坐标平面向外的匀强磁场，第一、三、四象限内有垂直坐标平面向内的匀强磁场，各磁场的磁感应强度大小均相等，第一象限的x<L，L<y<2L的区域内，有沿y轴正方向的匀强电场．现有一质量为四电荷量为q 的带负电粒子从坐标(L ，3L/2)处以初速度0v 沿x 轴负方向射入电场，射出电场时通过坐标(0，L)点，不计粒子重力．(1)求电场强度大小E ；(2)为使粒子进入磁场后途经坐标原点0到达坐标(-L ，0)点，求匀强磁场的磁感应强度大小B ；(3)求第(2)问中粒子从进入磁场到坐标(-L ，0)点所用的时间．【答案】（1）2mv E qL =（2）04nmv B qL =n=1、2、3......（3）02L t v π=【解析】本题考查带电粒子在组合场中的运动，需画出粒子在磁场中的可能轨迹再结合物理公式求解．(1)带电粒子在电场中做类平抛运动有： 0L v t =，2122L at =，qE ma = 联立解得： 2mv E qL=(2)粒子进入磁场时，速度方向与y 轴负方向夹角的正切值tan xyv v θ==l 速度大小002sin v v v θ== 设x 为每次偏转圆弧对应的弦长，根据运动的对称性，粒子能到达(一L ，0 )点，应满足L=2nx ，其中n=1、2、3......粒子轨迹如图甲所示，偏转圆弧对应的圆心角为2π；当满足L=(2n+1)x 时，粒子轨迹如图乙所示．若轨迹如图甲设圆弧的半径为R ，圆弧对应的圆心角为2π.则有2R ，此时满足L=2nx 联立可得：22R n=由牛顿第二定律，洛伦兹力提供向心力，则有：2v qvB m R=得：04nmv B qL=，n=1、2、3.... 轨迹如图乙设圆弧的半径为R ，圆弧对应的圆心角为2π.则有222x R ，此时满足()221L n x =+联立可得：()2212R n =+由牛顿第二定律，洛伦兹力提供向心力，则有：222v qvB m R =得：()02221n mv B qL+=，n=1、2、3....所以为使粒子进入磁场后途经坐标原点0到达坐标(-L ，0)点，求匀强磁场的磁感应强度大小04nmv B qL =，n=1、2、3....或()02221n mv B qL+=，n=1、2、3.... (3) 若轨迹如图甲，粒子从进人磁场到从坐标(一L ，0)点射出磁场过程中，圆心角的总和θ=2n×2π×2=2nπ，则02222n n m L t T qB v ππππ=⨯==若轨迹如图乙，粒子从进人磁场到从坐标(一L ，0)点射出磁场过程中，圆心角的总和θ=(2n+1)×2π=(4n+2)π，则2220(42)(42)2n n m Lt T qB v ππππ++=⨯== 粒子从进入磁场到坐标(-L ，0)点所用的时间为02222n n m Lt T qB v ππππ=⨯==或2220(42)(42)2n n m Lt T qB v ππππ++=⨯==5．在水平桌面上有一个边长为L 的正方形框架，内嵌一个表面光滑的绝缘圆盘，圆盘所在区域存在垂直圆盘向上的匀强磁场．一带电小球从圆盘上的P 点（P 为正方形框架对角线AC 与圆盘的交点）以初速度v 0水平射入磁场区，小球刚好以平行于BC 边的速度从圆盘上的Q 点离开该磁场区（图中Q 点未画出），如图甲所示．现撤去磁场，小球仍从P 点以相同的初速度v 0水平入射，为使其仍从Q 点离开，可将整个装置以CD 边为轴向上抬起一定高度，如图乙所示，忽略小球运动过程中的空气阻力，已知重力加速度为g ．求：（1）小球两次在圆盘上运动的时间之比；（2）框架以CD 为轴抬起后，AB 边距桌面的高度．【答案】（1）小球两次在圆盘上运动的时间之比为：π：2；（2）框架以CD 为轴抬起后，AB 边距桌面的高度为222v g．【解析】【分析】【详解】（1）小球在磁场中做匀速圆周运动，由几何知识得：r 2+r 2=L 2，解得：r =22L ，小球在磁场中做圆周运的周期：T =02rv π，小球在磁场中的运动时间：t 1=14T =024L v π，小球在斜面上做类平抛运动，水平方向：x =r =v 0t 2，运动时间：t 2=22Lv ，则：t 1：t 2=π：2；（2）小球在斜面上做类平抛运动，沿斜面方向做初速度为零的匀加速直线运动，位移：r =2212at ，解得，加速度：a =222v L，对小球，由牛顿第二定律得：a =mgsin mθ=g sinθ， AB 边距离桌面的高度：h =L sinθ=222v g；6．(18分)如图甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为L 的平行金属极板MN 和PQ ，两极板中心各有一小孔1S 、2S ，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为0U ，周期为0T 。

备战2023年高考物理母题题源解密(全国通用)：带电粒子在磁场中的运动(原卷版)

专题10带电粒子在磁场中的运动【母题来源一】2022年高考广东卷【母题题文】（2022·广东卷·T8）如图所示，磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。

电子从M点由静止释放，沿图中所示轨迹依次经过N、P两点。

已知M、P在同一等势面上，下列说法正确的有（）A.电子从N到P，电场力做正功B.N点的电势高于P点的电势C.电子从M到N，洛伦兹力不做功D.电子在M点所受的合力大于在P点所受的合力【母题来源二】2022年高考广东卷【母题题文】（2022·广东卷·T7）如图所示，一个立方体空间被对角平面MNPQ划分成两个区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与z轴平行的匀强磁场。

一质子以某一速度从立方体左侧垂直Oyz平面进入磁场，并穿过两个磁场区域。

下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中，可能正确的是（）A. B. C. D.【母题来源三】2022年高考全国甲卷【母题题文】（2022·全国甲卷·T18）空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面（xOy平面）向里，电场的方向沿y轴正方向。

一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O由静止开始运动。

下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是（）A. B.C. D.【母题来源四】2022年高考浙江卷【母题题文】（2022·浙江6月卷·T15）如图为某一径向电场示意图，电场强度大小可表示为E a r ，a 为常量。

比荷相同的两粒子在半径r 不同的圆轨道运动。

不考虑粒子间的相互作用及重力，则（）A.轨道半径r 小的粒子角速度一定小B.电荷量大的粒子的动能一定大C.粒子的速度大小与轨道半径r 一定无关D.当加垂直纸面磁场时，粒子一定做离心运动【母题来源五】2022年高考湖北卷【母题题文】（2022·湖北·T8）在如图所示的平面内，分界线SP 将宽度为L 的矩形区域分成两部分，一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场，另一部分充满方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B ，SP 与磁场左右边界垂直。

专题09 带电粒子在电场中的运动 2006-2011高考物理真题分类汇编精校版共17个专题

A B CD专题九静电场2011年高考题组1．（2011 重庆）如图所示，电量为+q 和-q 的点电荷分别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点有（）A ．体中心、各面中心和各边中点B ．体中心和各边中点C ．各面中心和各边中点D ．体中心和各面中心2．（2011 全国课标）一带负电荷的质点，在电场力作用下沿曲线abc 从a 运动到c ，已知质点的速率是递减的．关于b 点电场强度E 的方向，下列图示中可能正确的是（虚线是曲线在b 点的切线）3．（2011 海南单科）关于静电场，下列说法正确的是（）A ．电势等于零的物体一定不带电B ．电场强度为零的点，电势一定为零C ．同一电场线上的各点，电势一定相等D ．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加 4．（2011 江苏单科）一粒子从A 点射入电场，从B 点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力．下列说法正确的有（）A ．粒子带负电荷B ．粒子的加速度先不变，后变小C ．粒子的速度不断增大D ．粒子的电势能先减小，后增大5．（2011 广东）如图所示为静电除尘器除尘机理的示意图．尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的．下列表述正确的是（）A ．到达集尘极的尘埃带正电荷B ．电场方向由集尘板指向放电极C ．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D ．同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大+-qA B C Da b6．（2011 广东）三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电量为q ，球2的带电量为nq ，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F ．现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F ，方向不变．由此可知（）A ．n =3B ．n =4C ．n =5D ．n =6 7．（2011 山东）如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN 为两电荷连线的中垂线，a 、b 、c 三点所在直线平行于两电荷的连线，，且a 与c 关于MN 对称，b 点位于MN 上，d 点位于两电荷的连线上．以下判断正确的是（）A ．b 点场强大于d 点场强B ．b 点场强小于d 点场强C ．a 、b 两点的电势差等于b 、c 两点间的电势差D ．试探电荷+q 在a 点的电势能小于在c 点的电势能8．（2011 上海单科）电场线分布如图所示，电场中a ，b 两点的电场强度大小分别为已知E a 和E b ，电势分别为φa 和φb ，则（）A ．E a ＞E b ，φa ＞φb A ．E a ＞E b ，φa ＜φb C ．E a ＜E b ，φa ＞φb D ．E a ＜E b ，φa ＜φb9．（2011 上海单科）两个等量异种点电荷位于x 轴上，相对原点对称分布，正确描述电势φ随位置x 变化规律的是图（）10．（2011 上海单科）如图，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a 、b 用绝缘细线分别系于上、下两边，处于静止状态．地面受到的压力为N ，球b 所受细线的拉力为F ．剪断连接球b 的细线后，在球b 上升过程中地面受到的压力（）A ．小于NB ．等于NC ．等于N +FD ．大于N +F11．（2011 天津）板间距为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时，两极板间的电势差为U 1，板间场强为E 1．现将电容器所带电荷量变为2Q ，板间距变为d 21，其他条件不变，这时两极板间电势差为U 2，板间场强为E 2，下列说法正确的是（）A ．U 2 = U 1，E 2 = E 1B ．U 2 = 2U 1，E 2 = 4E 1C ．U 2 = U 1，E 2 = 2E 1D ．U 2 = 2U 1，E 2 = 2E 1图（a ）图（b ）图（c ）A CPU -U 图（a ）图（b ）12．（2011 安徽）图（a ）为示波管的原理图．如果在电极YY ′之间所加的电压图按图（b ）所示的规律变化，在电极XX ′之间所加的电压按图（c ）所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是（）13．（2011 安徽）如图（a ）所示，两平行正对的金属板A 、B 间加有如图（b ）所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P 处．若在t 0时刻释放该粒子，粒子会时而向A 板运动，时而向B 板运动，并最终打在A 板上．则t 0可能属于的时间段是（）A ．400Tt <<B ．4320Tt T << C ．T t T <<043D ．890T t T << 14．（2011 安徽）如图，在竖直向下，场强为E 的匀强电场中，长为l 的绝缘轻杆可绕固定轴O 在竖直面内无摩擦转动，两个小球A 、B 固定于杆的两端，A 、B 的质量分别为m 1和m 2 (m 1＜m 2)，A 带负电，电量为q 1，B 带正电，电量为q 2．杆从静止开始由水平位置转到竖直位置，在此过程中电场力做功为，在竖直位置处两球的总动能为．图甲15．（2011 北京）静电场方向平行于x 轴，其电势φ随x 的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和d 为已知量．一个带负电的粒子在电场中以x =0为中心，沿x 轴方向做周期性运动．已知该粒子质量为m 、电量为-q ，其动能与电势能之和为-A （0<A <q φ0）．忽略重力．求：（1）粒子所受电场力的大小；（2）粒子的运动区间；（3）粒子的运动周期．16．（2011 浙江）如图甲所示，静电除尘装置中有一长为L 、宽为b 、高为d 的矩形通道，其前、后面板使用绝缘材料，上、下面板使用金属材料．图乙是装置的截面图，上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连．质量为m 、电荷量为-q 、分布均匀的尘埃以水平速度v 0进入矩形通道，当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和，同时被收集．通过调整两板间距d 可以改变收集效率η．当d =d 0时η为81%（即离下板0. 81 d 0范围内的尘埃能够被收集）．不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用．（1）求收集效率为100%时，两板间距的最大值为d m ；（2）求收集率η与两板间距d 的函数关系；（3）若单位体积内的尘埃数为n ，求稳定工作时单位时间下板收集的尘埃质量ΔM/Δt 与两板间距d 的函数关系，并绘出图线．17．（2011 福建）反射式调管是常用的微波器械之一，它利用电子团在电场中的震荡来产生微波，其震荡原理与下述过程类似．如图所示，在虚线MN 两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A 点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A 、B 两点间往返运动．已知电场强度的大小分别是E 1=2. 0×103 N/C 和E 2=4. 0×103 N/C ，方向如图所示，带电微粒质量m =1. 0×10-20 kg ，带电量q =-1. 0×10-9C ，A 点距虚线MN 的距离d 1=1. 0 cm ，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应．求：（1）B 点到虚线MN 的距离d 2；（2）带电微粒从A 点运动到B 点所经历的时间t ．aaaabAB C Da2006—2010年高考题组1．（2010 全国Ⅰ）关于静电场，下列结论普遍成立的是（） A ．电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低 B ．电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C ．在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D ．将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功这零 2．（2010 全国Ⅱ）在雷雨云下沿竖直方向的电场强度为104 V/m ．已知一半径为1 mm 的雨滴在此电场中不会下落，取重力加速度大小为10 m/s 2，水的密度为103 kg/m 3．这雨滴携带的电荷量的最小值约为（）A ．2×10-9C B. 4×10-9C C. 6×10-9C D. 8×10-9C 3．（2010 全国课标）静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器．某除尘器模型的收尘板是很长的条形金属板，图中直线ab 为该收尘板的横截面．工作时收尘板带正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最后落在收尘板上．若用粗黑曲线表示原来静止于P 点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)4．（2010 天津）在静电场中，将一正电荷从a 移动到b 点，电场力做了负功，则（） A ．b 点的电场强度一定比a 点大 B ．电场线方向一定从b 指向a C ．b 点的电势一定比a 点高 D ．该电荷的动能一定减小 5．（2010 广东）如图是某一点电荷的电场线分布图，下列表述正确的是（）A ．a 点的电势高于b 点的电势B ．该点电荷带负电C ．a 点和b 点电场强度的方向相同D ．a 点的电场强度大于b 点的电场强度6．（2010 山东）某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是（）A ．c 点场强大于b 点场强 B ．a 点电势高于b 点电势C ．若将一试电荷+q 由a 点释放，它将沿电场线运动到b 点D ．若在d 点再固定一点电荷-Q，将一试探电荷+q 由a 移至b 的过程中，电势能减小7．（2010 江苏）空间有一沿x 轴对称分布的电场，其电场强度E 随x 变化的图像如图所示．下列说法正确的是（）A ．O 点的电势最低B ．x 2点的电势最高C ．x 1和-x 1两点的电势相等D ．x 1和x 3两点的电势相等8．（2007 重庆）如图所示，悬挂在O 点的一根不可伸长的绝缘细线下端有一个带电量不变的小球A ．在两次实验中，均缓慢移动另一带同种电荷的小球B ．当B 到达悬点O 的正下方并与A 在同一水平线上，A 处于受力平衡时，悬线偏离竖直方向的角度为θ，若两次实验中B 的电量分别为q 1和q 2，θ分别为30°和45°．则q 2/q 1为（）A ．2B ．3C ．23D ．33 9．（2010 上海单科）三个点电荷电场的电场线分布如图所示，图中a 、b 两点处的场强大小分别为E a 、E b ，电势分别为ϕa 、ϕb ，则（）A ．E a ＞E b ，ϕa ＞ϕbB ．E a ＜E b ，ϕa ＜ϕbC ．E a ＞E b ，ϕa ＜ϕbD ．E a ＜E b ，ϕa ＞ϕb10．（2009 全国Ⅰ）如图所示，一电场的电场线分关于y 轴（沿竖直方向）对称，O 、M 、N 是y 轴上的三个点，且OM =MN ．P 点在y 轴右侧，MP ⊥ON 则（）A ．M 点的电势比P 点的电势高B ．将负电荷由O 点移动到P 点，电场力做正功C ．M 、N 两点间的电势差大于O 、M 两点间的电势差D ．在O 点静止释放一带正电拉子，该粒子将沿y 轴做直线运动 11．（2009 北京）某静电场的电场线分布如图所示，图中P 、Q 两点的电场强度的大小分别为PE 和Q E ，电势分别为P ϕ和Q ϕ，则A ．P E ＞Q E ，P ϕ＞Q ϕB ．P E ＞Q E ，P ϕ＜Q ϕC ．P E ＜Q E ，P ϕ＞Q ϕD ．PE ＜Q E ，P ϕ＜Q ϕ12．（2007 全国Ⅰ）a 、b 、c 、d 是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点．电场线与矩形所在平面平行．已知a 点的电势为20 V ，b 点的电势为24 V ，d 点的电势为4 V ，如图，由此可知c 点的电势为（）A ．4 VB ．8 VC ．12 VD ．24 V13．（2010 北京）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）．设两极板正对面积为S ，极板间的距离为d ，静电计指针偏角为θ．实验中，极板所带电荷量不变，若（）A ．保持S 不变，增大d ，则θ变大B ．保持S 不变，增大d ，则θ变小C ．保持d 不变，减小S ，则θ变小D ．保持d 不变，减小S ，则θ不变14．（2010 重庆）某电容式话筒的原理示意图如图所示，E 为电源，R 为电阻，薄片P 和Q 为两金属极板，对着话筒说话时，P 振动而Q 可视为不动，在P 、Q 间距离增大过程中（）A ．P 、Q 构成的电容器的电容增大B ．P 上电荷量保持不变C ．M 点的电势比N 点的低D ．M 点的电势比N 点的高15．（2010 四川）如图所示，圆弧虚线表示正点电荷电场的等势面，相邻两等势面间的电势差相等．光滑绝缘直杆沿电场方向水平放置并固定不动，杆上套有一带正电的小滑块（可视为质点），滑块通过绝缘轻弹簧与固定点O 相连，并以某一初速度从M 点运动到N 点，OM ＜ON ．若滑块在M 、N 时弹簧的弹力大小相等，弹簧始终在弹性限度内，则（）A ．滑块从M 到N 的过程中，速度可能一直增大B ．滑块从位置1到2的过程中，电场力做的功比从位置3到4的小C ．在M 、N 之间的范围内，可能存在滑块速度相同的两个位置D ．在M、N 之间可能存在只由电场力确定滑块加速度大小的三个位置24 VABM N O DC PF16．（2010 四川）如图所示，在xOy 平面内有一个以O 为圆心、半径R =0. 1 m 的圆，P 为圆周上的一点，O 、P 两点连线与x 轴正方向的夹角为θ．若空间存在沿y 轴负方向的匀强电场，场强大小E =100 V/m ，则O 、P 两点的电势差可表示为（）A. U OP =-10 sin θ（V ）B. U OP =10 sin θ（V ）C. U OP =-10 cos θ（V ）D. U OP =10 cos θ（V ）17．（2010 宁夏）如图所示，C 为中间插有电介质的电容器，a 和b 为其两极板；a 板接地；P 和Q 为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P 板与b 板用导线相连，Q 板接地．开始时悬线静止在竖直方向，在b 板带电后，悬线偏转了角度a ．在以下方法中，能使悬线的偏角a 变大的是（）A ．缩小a 、b 间的距离B ．加大a 、b 间的距离C ．取出a 、b 两极板间的电介质D ．换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质18．（2008 上海单科）如图所示，在光滑绝缘水平面上，两个带等量正电的点电荷M 、N ，分别固定在A 、B 两点，O 为AB 连线的中点，CD 为AB 的垂直平分线．在CO 之间的F 点由静止释放一个带负电的小球P （设不改变原来的电场分布），在以后的一段时间内，P 在CD 连线上做往复运动．若（）A ．小球P 的带电量缓慢减小，则它往复运动过程中振幅不断减小B ．小球P 的带电量缓慢减小，则它往复运动过程中每次经过O 点时的速率不断减小C ．点电荷M 、N 的带电量同时等量地缓慢增大，则小球P 往复运动过程中周期不断减小D ．点电荷M 、N 的带电量同时等量地缓慢增大，则小球P 往复运动过程中振幅不断减小19．（2010 四川）如图所示，空间有场强E =0. 5 N/C 的竖直向下的匀强电场，长m l 33.0 的不可伸长的轻绳一端固定于O 点，另一端系一质量m =0. 01 kg 的不带电小球A ，拉起小球至绳水平后，无初速释放．另一电荷量q =+0. 1 C 、质量与A 相同的小球P ，以速度v 0=33 m/s 水平抛出，经时间t =0. 2 s 与小球A 在D 点迎面正碰并粘在一起成为小球C ，碰后瞬间断开轻绳，同时对小球C 施加一恒力，此后小球C 与D 点下方一足够大的平板相遇．不计空气阻力，小球均可视为质点，取g =10 m/s 2．（1）求碰撞前瞬间小球P 的速度．（2）若小球C 经过路s =0. 09 m 到达平板，此时速度恰好为0，求所加的恒力．P（3）若施加恒力后，保持平板垂直于纸面且与水平面的夹角不变，在D 点下方任意改变平板位置，小球C 均能与平板正碰，求出所有满足条件的恒力．20．（2007 四川）如图所示，一根长L = 1. 5 m 的光滑绝缘细直杆MN ，竖直固定在场强为E ==1. 0×105 N/C 与水平方向成θ＝30°角的倾斜向上的匀强电场中．杆的下端M 固定一个带电小球A ，电荷量Q ＝+4. 5×10－6C ；另一带电小球B 穿在杆上可自由滑动，电荷量q ＝+1. 0×10-6C ，质量m ＝1. 0×10-2kg ．现将小球B 从杆的上端N 静止释放，小球B 开始运动．（静电力常量k ＝9. 0×109N·m 2／C 2，取g =l0 m / s 2）（1）小球B 开始运动时的加速度为多大？（2）小球B 的速度最大时，距M 端的高度h 1为多大？（3）小球B 从N 端运动到距M 端的高度h 2＝0. 61 m 时，速度为v ＝1. 0 m/s ，求此过程中小球B 的电势能改变了多少？ 21．（2009 安徽）如图所示，匀强电场方向沿x 轴的正方向，场强为E ．在A （d ，0）点有一个静止的中性微粒，由于内部作用，某一时刻突然分裂成两个质量均为m 的带电微粒，其中电荷量为q 的微粒1沿y 轴负方向运动，经过一段时间到达（0，-d ）点．不计重力和分裂后两微粒间的作用．试求（1）分裂时两个微粒各自的速度；（2）当微粒1到达（0，-d ）点时，电场力对微粒1做功的瞬间功率；（3）当微粒1到达（0，-d ）点时，两微粒间的距离．22．（2010 江苏）制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d 的两平行极板，如图甲所示，加在极板A 、B 间的电压U AB 作周期性变化，其正向电压为U 0，反向电压为-kU 0（k >1），电压变化的周期为2τ，如图乙所示．在t =0时，极板B 附近的一个电子，质量为m 、电荷量为e ，受电场作用由静止开始运动．若整个运动过程中，电子未碰到极板A ，且不考虑重力作用．U ABU -kU（1）若45=k ，电子在0~2τ时间内不能到达极板A ，求d 应满足的条件；（2）若电子在0~2τ时间未碰到极板B ，求此运动过程中电子速度v 随时间t 变化的关系；（3）若电子在第N 个周期内的位移为零，求k 的值．23．（2009 浙江）如图所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q （q>0）的相同小球，小球之间用劲度系数均为k 0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l ．已知静电力常量为k ，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为（）A ．20225l k kq l +B ．202lk kq l - C ．20245l k kq l - D ．20225l k kq l - 24．（2009 安徽）在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形的abcd ，顶点a 、c 处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示．若将一个带负电的粒子置于b 点，自由释放，粒子将沿着对角线bd 往复运动．粒子从b 点运动到d 点的过程中（） A ．先作匀加速运动，后作匀减速运动 B ．先从高电势到低电势，后从低电势到高电势 C ．电势能与机械能之和先增大，后减小 D ．电势能先减小，后增大25．（2009 福建）如图所示，平行板电容器与电动势为E 的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地．一带电油滴位于容器中的P 点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离（）A ．带点油滴将沿竖直方向向上运动B ．P 点的电势将降低C ．带点油滴的电势将减少D ．若电容器的电容减小，则极板带电量将增大26．（2008 天津）带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：①在电场线上运动，②在等势面上做匀速圆周运动．该电场可能由（）A ．一个带正电的点电荷形成B ．一个带负电的点电荷形成C ．两个分立的带等量负电的点电荷形成D ．一带负电的点电荷与带正电的无限大平板形成yxzOvA B CDAO - 甲乙27．（2008 北京）在如图所示的空间中，存在场强为E 的匀强电场，同时存在沿x 轴负方向，磁感应强度为B 的匀强磁场．一质子（电荷量为e ）在该空间恰沿y 轴正方向以速度v 匀速运动．据此可以判断出（）A ．质子所受电场力大小等于eE ，运动中电势能减小；沿z 轴正方向电势升高B ．质子所受电场力大小等于eE ，运动中电势能增大；沿z 轴正方向电势降低C ．质子所受电场力大小等于evB ，运动中电势能不变；沿z 轴正方向电势升高D ．质子所受电场力大小等于evB ，运动中电势能不变；沿z 轴正方向电势降低 28．（2009 江苏）空间某一静电场的电势ϕ在x 轴上分布如图所示，x 轴上两点B 、C 点电场强度在x 方向上的分量分别是E Bx 、E Cx ，下列说法中正确的有（） A ．E Bx 的大小大于E Cx 的大小 B ．E Bx 的方向沿x 轴正方向C ．电荷在O 点受到的电场力在x 方向上的分量最大D ．负电荷沿x 轴从B 移到C 的过程中，电场力先做正功，后做负功29．（2006 北京）如图，使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（）30．（2006 北京）如图甲所示，真空中相距d =5 cm 的两块平行金属板A 、B 与电源连接(图中未画出)，其中B 板接地(电势为零)，A 板电势变化的规律如图乙所示．将一个质量m =2. 0×10-27kg ，电量q =+1. 6×10-19C 的带电粒子从紧临B 板处释放，不计重力．求：（1）在t =0时刻释放该带电粒子，释放瞬间粒子加速度的大小；（2）若A 板电势变化周期T =1. 0×10-5s ，在t =0时将带电粒子从紧临B 板处无初速释放，粒子到达A 板时动量的大小；（3）A 板电势变化频率为多大时，在4T t =到2Tt =时间内从紧临B 板处无初速释放该带电粒子，粒子不能到达A 板．+q E 0图（a ）图（b ）图（c ）t 1图甲图乙31．（2006 上海单科）电偶极子模型是指电量为q 、相距为l 的一对正负点电荷组成的电结构，O 是中点，电偶极子的方向为从负电荷指向正电荷，用图(a)所示的矢量表示．科学家在描述某类物质的电性质时，认为物质是由大量的电偶极子组成的，平时由于电偶极子的排列方向杂乱无章，因而该物质不显示带电的特性．当加上外电场后，电偶极子绕其中心转动，最后都趋向于沿外电场方向排列，从而使物质中的合电场发生变化．（1）如图(b ）所示，有一电偶极子放置在电场强度为E 0的匀强外电场中，若电偶极子的方向与外电场方向的夹角为θ，求作用在电偶极子上的电场力绕O 点的力矩；（2）求图(b)中的电偶极子在力矩的作用下转动到外电场方向的过程中，电场力所做的功；（3）求电偶极子在外电场中处于力矩平衡时，其方向与外电场方向夹角的可能值及相应的电势能；（4）现考察物质中的三个电偶极子，其中心在一条直线上，初始时刻如图(c ）排列，它们相互间隔距离恰等于l ．加上外电场E 0后，三个电偶极子转到外电场方向，若在图中A 点处引人一电量为+q 0的点电荷（q 0很小，不影响周围电场的分布），求该点电荷所受电场力的大小．32．（2007 重庆）飞行时间质谱仪可通过测量离子飞行时间得到离子的荷质比q/m ．如图甲所示，带正电的离子经电压为U 的电场加速后进入长度为L 的真空管AB ，可测得离子飞越AB 所用时间t 1．改进以上方法，如图乙所示，让离子飞越AB 后进入场强为E （方向如图）的匀强电场区域BC ，在电场的作用下离子返回B 端，此时，测得离子从A 出发后飞行的总时间t 2．（不计离子重力）（1）忽略离子源中离子的初速度，①用t 1计算荷质比；②用t 2计算荷质比．（2）离子源中相同荷质比离子的初速度不尽相同，设两个荷质比都为q /m 的离子在A 端的速度分别为v 和v ′（v ≠v ′），在改进后的方法中，它们飞行的总时间通常不同，存在时间差Δt ．可通过调节电场E 使Δt =0．求此时E 的大小．EAB33．（2006 全国Ⅰ）有个演示实验，在上下面都是金属板的玻璃盒内，放了许多用锡箔纸揉成的小球，当上下板间加上电压后，小球就上下不停地跳动．现取以下简化模型进行定量研究．如图所示，电容量为C 的平行板电容器的极板A 和B 水平放置，相距为d ，与电动势为E 、内阻可不计的电源相连．设两板之间只有一个质量为m 的导电小球，小球可视为质点．已知：若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，改变后，小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的α倍（α＜＜1）．不计带电小球对极板间匀强电场的影响．重力加速度为g ．（1）欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势E 至少应大于多少？（2）设上述条件已满足，在较长的时间间隔T 内小球做了很多次往返运动．求在T 时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量．34．（2009 四川）如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O 点处有一正点电荷，带负电的小物体以初速度v 1，从M 点沿斜面上滑，到达N 点时速度为零，然后下滑回到M 点，此时速度为v 2（v 2＜v 1）．若小物体电荷量保持不变，OM =ON ，则（）A ．小物体上升的最大高度为g42221v vB ．从N 到M 的过程中，小物体的电势能逐渐减小C ．从M 到N 的过程中，电场力对小物体先做负功后做正功D ．从N 到M 的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小35．（2009 全国Ⅱ）图中虚线为匀强电场中与场强方向垂直的等间距平行直线，两粒子M 、N 质量相等，所带电荷的绝对值也相等，现将M 、N 从虚线上的O 点以相同速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如图中两条实线所示．点a 、b 、c 为实线与虚线的交点，已知O 点电势高于c 点．若不计重力，则（）A ．M 带负电荷，N 带正电荷B ．N 在a 点的速度与M 在c 点的速度大小相同C ．N 在从O 点运动至a 点的过程中克服电场力做功D ．M 在从O 点运动至b 点的过程中，电场力对它做的功等于零· M v M图甲图乙图丙图丁36．（2009 浙江）空间存在匀强电场，有一电荷量q （q >0），质量m 的粒子从O 点以速率v 0射入电场，运动到A 点时速率为2v 0．现有另一电荷为-q 、质量m 的粒子以速率2v 0仍从O 点射入该电场，运动到B 点时速率为3v 0．若忽略重力的影响，则（）A ．在O 、A 、B 三点中，B 点电势最高 B ．在O 、A 、B 三点中，A 点电势最高C ．OA 间的电势差比BO 间的电势差大D ．OA 间的电势差比BA 间的电势差小37．（2009 天津）如图所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M 、N 为板间同一电场线上的两点，一带电粒子（不计重力）以速度v M 经过M 点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度v N 折回N 点．则（）A ．粒子受电场力的方向一定由M 指向NB ．粒子在M 点的速度一定比在N 点的大C ．粒子在M 点的电势能一定比在N 点的大D ．电场中M 点的电势一定高于N 点的电势38．（2008 全国Ⅱ）一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电量不变的小油滴，油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比．若两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v 匀速下降；若两极板间的电压为U ，经一段时间后，油滴以速率v 匀速上升．若两极板间电压为-U ，油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是（）A ．2v 、向下B ．2v 、向上C ．3v 、向下D ．3v 、向上 39．（2008 重庆）如图甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q 将随待测物体的上下运动而变化，若Q 随时间t 的变化关系为Q =at b（a 、b 为大于零的常数），其图象如图乙所示，那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E 和物体速率v 随t 变化的图线可能是（）A ．①和③B ．①和④C ．②和③D ．②和④。

高考物理带电粒子在磁场中的运动解析版汇编及解析

高考物理带电粒子在磁场中的运动解析版汇编及解析一、带电粒子在磁场中的运动专项训练1．如图所示，xOy 平面处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外．点3,0P L ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭处有一粒子源，可向各个方向发射速率不同、电荷量为q 、质量为m 的带负电粒子．不考虑粒子的重力．（1）若粒子1经过第一、二、三象限后，恰好沿x 轴正向通过点Q （0，-L ），求其速率v 1；（2）若撤去第一象限的磁场，在其中加沿y 轴正向的匀强电场，粒子2经过第一、二、三象限后，也以速率v 1沿x 轴正向通过点Q ，求匀强电场的电场强度E 以及粒子2的发射速率v 2；（3）若在xOy 平面内加沿y 轴正向的匀强电场E o ，粒子3以速率v 3沿y 轴正向发射，求在运动过程中其最小速率v.某同学查阅资料后，得到一种处理相关问题的思路：带电粒子在正交的匀强磁场和匀强电场中运动，若所受洛伦兹力与电场力不平衡而做复杂的曲线运动时，可将带电粒子的初速度进行分解，将带电粒子的运动等效为沿某一方向的匀速直线运动和沿某一时针方向的匀速圆周运动的合运动．请尝试用该思路求解．【答案】（1）23BLq m （2221BLq32230B E E v B +⎛⎫ ⎪⎝⎭【解析】【详解】（1）粒子1在一、二、三做匀速圆周运动，则2111v qv B m r =由几何憨可知：()2221133r L r L ⎛⎫=-+ ⎪ ⎪⎝⎭得到：123BLqv m=（2）粒子2在第一象限中类斜劈运动，有：133L v t=，212qE h t m = 在第二、三象限中原圆周运动，由几何关系：12L h r +=，得到289qLB E m=又22212v v Eh =+，得到：22219BLqv m=（3）如图所示，将3v 分解成水平向右和v '和斜向的v ''，则0qv B qE '=，即0E v B'= 而'223v v v ''=+ 所以，运动过程中粒子的最小速率为v v v =''-'即：22003E E v v B B ⎛⎫=+- ⎪⎝⎭2．如图所示，虚线MN 沿竖直方向，其左侧区域内有匀强电场（图中未画出）和方向垂直纸面向里，磁感应强度为B 的匀强磁场，虚线MN 的右侧区域有方向水平向右的匀强电场．水平线段AP 与MN 相交于O 点．在A 点有一质量为m ，电量为+q 的带电质点，以大小为v 0的速度在左侧区域垂直磁场方向射入，恰好在左侧区域内做匀速圆周运动，已知A 与O 点间的距离为03mv qB ，虚线MN 右侧电场强度为3mg q，重力加速度为g ．求：（1）MN 左侧区域内电场强度的大小和方向；（2）带电质点在A 点的入射方向与AO 间的夹角为多大时，质点在磁场中刚好运动到O 点，并画出带电质点在磁场中运动的轨迹；（3）带电质点从O 点进入虚线MN 右侧区域后运动到P 点时速度的大小v p ．【答案】（1）mgq，方向竖直向上；（2）；（3013v ．【解析】【详解】（1）质点在左侧区域受重力、电场力和洛伦兹力作用，根据质点做匀速圆周运动可得：重力和电场力等大反向，洛伦兹力做向心力；所以，电场力qE =mg ，方向竖直向上；所以MN 左侧区域内电场强度mgE q左=，方向竖直向上；（2）质点在左侧区域做匀速圆周运动，洛伦兹力做向心力，故有：200mv Bv q R=，所以轨道半径0mv R qB=；质点经过A 、O 两点，故质点在左侧区域做匀速圆周运动的圆心在AO 的垂直平分线上，且质点从A 运动到O 的过程O 点为最右侧；所以，粒子从A 到O 的运动轨迹为劣弧；又有033AO mv d R qB==；根据几何关系可得：带电质点在A 点的入射方向与AO 间的夹角1260AOd arcsin Rθ==︒；根据左手定则可得：质点做逆时针圆周运动，故带电质点在磁场中运动的轨迹如图所示：；（3）根据质点在左侧做匀速圆周运动，由几何关系可得：质点在O 点的竖直分速度003602y v v sin v =︒=，水平分速度001602x v v cos v =︒=；质点从O 运动到P 的过程受重力和电场力作用，故水平、竖直方向都做匀变速运动；质点运动到P 点，故竖直位移为零，所以运动时间023y v v t g==所以质点在P 点的竖直分速度03yP y v v ==，水平分速度000317322xP x v qE v v t v g v m =+==；所以带电质点从O 点进入虚线MN 右侧区域后运动到P 点时速度22013P yP xP v v v v =+=；3．如图所示，在平面直角坐标系xOy 的第二、第三象限内有一垂直纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场区域△ABC ，A 点坐标为（0，3a ），C 点坐标为（0，﹣3a ），B 点坐标为(23a -，-3a ）．在直角坐标系xOy 的第一象限内，加上方向沿y 轴正方向、场强大小为E=Bv 0的匀强电场，在x=3a 处垂直于x 轴放置一平面荧光屏，其与x 轴的交点为Q ．粒子束以相同的速度v 0由O 、C 间的各位置垂直y 轴射入，已知从y 轴上y =﹣2a 的点射入磁场的粒子在磁场中的轨迹恰好经过O 点．忽略粒子间的相互作用，不计粒子的重力．（1）求粒子的比荷；（2）求粒子束射入电场的纵坐标范围；（3）从什么位置射入磁场的粒子打到荧光屏上距Q 点最远？求出最远距离．【答案】(1)0v Ba(2)0≤y≤2a (3)78y a =，94a【解析】【详解】(1)由题意可知，粒子在磁场中的轨迹半径为r ＝a 由牛顿第二定律得Bqv 0＝m 2v r故粒子的比荷v q m Ba= (2)能进入电场中且离O 点上方最远的粒子在磁场中的运动轨迹恰好与AB 边相切，设粒子运动轨迹的圆心为O ′点，如图所示．由几何关系知O ′A ＝r ·ABBC＝2a则OO ′＝OA －O ′A ＝a即粒子离开磁场进入电场时，离O 点上方最远距离为OD ＝y m ＝2a所以粒子束从y 轴射入电场的范围为0≤y ≤2a (3)假设粒子没有射出电场就打到荧光屏上，有3a ＝v 0·t 02019222qE y t a a m ==>，所以，粒子应射出电场后打到荧光屏上粒子在电场中做类平抛运动，设粒子在电场中的运动时间为t ，竖直方向位移为y ，水平方向位移为x ，则水平方向有x ＝v 0·t竖直方向有212qE y t m=代入数据得x设粒子最终打在荧光屏上的点距Q 点为H ，粒子射出电场时与x 轴的夹角为θ，则00tan y x qE x v m v v v θ⋅===有H ＝(3a －x )·tan θ＝当=y ＝98a 时，H 有最大值由于98a <2a ，所以H 的最大值H max ＝94a ，粒子射入磁场的位置为y ＝98a －2a ＝－78a4．“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图1所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O ，外圆弧面AB 的电势为2L()o ϕ>，内圆弧面CD 的电势为φ，足够长的收集板MN 平行边界ACDB ，ACDB 与MN 板的距离为L ．假设太空中漂浮着质量为m ，电量为q 的带正电粒子，它们能均匀地吸附到AB 圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子的影响，不考虑过边界ACDB 的粒子再次返回．（1）求粒子到达O 点时速度的大小；（2）如图2所示，在PQ （与ACDB 重合且足够长）和收集板MN 之间区域加一个匀强磁场，方向垂直纸面向内，则发现均匀吸附到AB 圆弧面的粒子经O 点进入磁场后最多有23能打到MN 板上，求所加磁感应强度的大小；（3）如图3所示，在PQ （与ACDB 重合且足够长）和收集板MN 之间区域加一个垂直MN 的匀强电场，电场强度的方向如图所示，大小4E Lφ=，若从AB 圆弧面收集到的某粒子经O 点进入电场后到达收集板MN 离O 点最远，求该粒子到达O 点的速度的方向和它在PQ 与MN 间运动的时间．【答案】（1）2q v mϕ=2）12m B L q ϕ=；（3）060α∴= ；22m L q ϕ【解析】【分析】【详解】试题分析：解：（1）带电粒子在电场中加速时，电场力做功，得：2102qU mv =-2U ϕϕϕ=-=2q v mϕ=(2）从AB 圆弧面收集到的粒子有23能打到MN 板上，则上端刚好能打到MN 上的粒子与MN 相切，则入射的方向与OA 之间的夹角是60︒，在磁场中运动的轨迹如图甲，轨迹圆心角060θ=．根据几何关系，粒子圆周运动的半径：2R L =由洛伦兹力提供向心力得：2v qBv m R=联合解得：12m B L qϕ=（3）如图粒子在电场中运动的轨迹与MN 相切时，切点到O 点的距离最远，这是一个类平抛运动的逆过程．建立如图坐标.212qE L t m=222mL mt L qE q ϕ==22x Eq qEL q v t m m m ϕ===若速度与x 轴方向的夹角为α角 cos x v v α=1cos 2α=060α∴=5．如图所示，在xOy 平面内，以O ′(0，R )为圆心，R 为半径的圆内有垂直平面向外的匀强磁场，x 轴下方有垂直平面向里的匀强磁场，两区域磁感应强度大小相等．第四象限有一与x轴成45°角倾斜放置的挡板PQ，P，Q两点在坐标轴上，且O，P两点间的距离大于2R，在圆形磁场的左侧0<y<2R的区间内，均匀分布着质量为m，电荷量为＋q的一簇带电粒子，当所有粒子均沿x轴正向以速度v射入圆形磁场区域时，粒子偏转后都从O点进入x轴下方磁场，结果有一半粒子能打在挡板上．不计粒子重力，不考虑粒子间相互作用力．求：(1)磁场的磁感应强度B的大小；(2)挡板端点P的坐标；(3)挡板上被粒子打中的区域长度．【答案】（1）mvqR(2)(21),0R⎡⎤+⎣⎦ (3)21042R+-【解析】【分析】【详解】（1）设一粒子自磁场边界A点进入磁场，该粒子由O点射出圆形磁场，轨迹如图甲所示，过A点做速度的垂线长度为r,C为该轨迹圆的圆心.连接AOˊ、CO，可证得ACOOˊ为菱形，根据图中几何关系可知：粒子在圆形磁场中的轨道半径r=R，由2v qvB mr=得：mv BqR =（2）有一半粒子打到挡板上需满足从O点射出的沿x轴负方向的粒子、沿y轴负方向的粒子轨迹刚好与挡板相切，如图乙所示，过圆心D做挡板的垂线交于E点2DP R =(21)OP R =+P 点的坐标为（(21)R +，0 ）（3）设打到挡板最左侧的粒子打在挡板上的F 点，如图丙所示，OF =2R ①过O 点做挡板的垂线交于G 点，22(21)(1)22OG R R =+⋅=+② 225-22=2FG OF OG R=-③2EG R =④ 挡板上被粒子打中的区域长度l =FE =22R +5-222R =2+10-42R ⑤6．如图所示，在两块长为3L 、间距为L 、水平固定的平行金属板之间，存在方向垂直纸面向外的匀强磁场．现将下板接地，让质量为m 、电荷量为q 的带正电粒子流从两板左端连线的中点O 以初速度v 0水平向右射入板间，粒子恰好打到下板的中点．若撤去平行板间的磁场，使上板的电势φ随时间t 的变化规律如图所示，则t=0时刻，从O 点射人的粒子P 经时间t 0(未知量)恰好从下板右边缘射出．设粒子打到板上均被板吸收，粒子的重力及粒子间的作用力均不计．(1)求两板间磁场的磁感应强度大小B ．(2)若两板右侧存在一定宽度的、方向垂直纸面向里的匀强磁场，为了使t=0时刻射入的粒子P 经过右侧磁场偏转后在电场变化的第一个周期内能够回到O 点，求右侧磁场的宽度d 应满足的条件和电场周期T 的最小值T min ．【答案】（1）0mv B qL = （2）223cos d R a R L ≥+= ；min 0(632)3L T v π+= 【解析】【分析】【详解】（1）如图，设粒子在两板间做匀速圆周运动的半径为R 1，则0102qv B m v R =由几何关系：222113()()2L LR R =+- 解得0mv B qL=（2）粒子P 从O 003L v t =01122y L v t = 解得03y v =设合速度为v ，与竖直方向的夹角为α，则：0tan 3yv v α== 则=3πα0023sin v v α== 粒子P 在两板的右侧匀强磁场中做匀速圆周运动，设做圆周运动的半径为R 2，则212sin L R α= ，解得23 3 LR=右侧磁场沿初速度方向的宽度应该满足的条件为223cosd R R Lα≥+=；由于粒子P从O点运动到下极板右侧边缘的过程与从上板右边缘运动到O点的过程，运动轨迹是关于两板间的中心线是上下对称的，这两个过程经历的时间相等，则：2min0(22)2RT tvπα--=解得()min6323LTvπ+=【点睛】带电粒子在电场或磁场中的运动问题，关键是分析粒子的受力情况和运动特征，画出粒子的运动轨迹图，结合几何关系求解相关量，并搞清临界状态.7．在如图甲所示的直角坐标系中，两平行极板MN垂直于y轴，N板在x轴上且其左端与坐标原点O重合，极板长度l=0.08m，板间距离d=0.09m，两板间加上如图乙所示的周期性变化电压，两板间电场可看作匀强电场．在y轴上(0，d/2)处有一粒子源，垂直于y轴连续不断向x轴正方向发射相同的带正电的粒子，粒子比荷为qm=5×107C／kg，速度为v0=8×105m/s．t=0时刻射入板间的粒子恰好经N板右边缘打在x轴上.不计粒子重力及粒子间的相互作用，求:(1)电压U0的大小；(2)若沿x轴水平放置一荧光屏，要使粒子全部打在荧光屏上，求荧光屏的最小长度；(3)若在第四象限加一个与x轴相切的圆形匀强磁场，半径为r=0.03m，切点A的坐标为(0.12m，0)，磁场的磁感应强度大小B=23T，方向垂直于坐标平面向里．求粒子出磁场后与x轴交点坐标的范围．【答案】(1)42.1610VU=⨯ (2)0.04mx∆= (3)0.1425mx≥【解析】【分析】【详解】(1)对于t =0时刻射入极板间的粒子：0l v T = 7110T s -=⨯211()22T y a =2y T v a= 22yT y v = 122dy y =+ Eq ma =U E d=解得：40 2.1610V U =⨯(2)2Tt nT =+时刻射出的粒子打在x 轴上水平位移最大：032A T x v = 所放荧光屏的最小长度A x x l ∆=-即：0.04x m ∆= (3)不同时刻射出极板的粒子沿垂直于极板方向的速度均为v y . 速度偏转角的正切值均为：0tan y v v β=37β=ocos37v v=o 6110m/s v =⨯即：所有的粒子射出极板时速度的大小和方向均相同.2v qvB m R=0.03m R r ==由分析得，如图所示，所有粒子在磁场中运动后发生磁聚焦由磁场中的一点B 离开磁场.由几何关系，恰好经N 板右边缘的粒子经x 轴后沿磁场圆半径方向射入磁场，一定沿磁场圆半径方向射出磁场；从x 轴射出点的横坐标：tan 53C A Rx x ︒=+0.1425m C x =.由几何关系，过A 点的粒子经x 轴后进入磁场由B 点沿x 轴正向运动. 综上所述，粒子经过磁场后第二次打在x 轴上的范围为：0.1425m x ≥8．如图所示，两块平行金属极板MN 水平放置，板长L =" 1" m ．间距d =3m ，两金属板间电压U MN = 1×104V ；在平行金属板右侧依次存在ABC 和FGH 两个全等的正三角形区域，正三角形ABC 内存在垂直纸面向里的匀强磁场B 1，三角形的上顶点A 与上金属板M 平齐，BC 边与金属板平行，AB 边的中点P 恰好在下金属板N 的右端点；正三角形FGH 内存在垂直纸面向外的匀强磁场B 2，已知A 、F 、G 处于同一直线上．B 、C 、H 也处于同一直线上．AF 两点距离为23m ．现从平行金属极板MN 左端沿中心轴线方向入射一个重力不计的带电粒子，粒子质量m = 3×10-10kg ，带电量q = +1×10-4C ，初速度v 0= 1×105m/s ．(1)求带电粒子从电场中射出时的速度v 的大小和方向(2)若带电粒子进入中间三角形区域后垂直打在AC 边上，求该区域的磁感应强度B 1 (3)若要使带电粒子由FH 边界进入FGH 区域并能再次回到FH 界面，求B 2应满足的条件．【答案】（1）5310/3m s ；垂直于AB 方向出射．（2）3310（3）235+【解析】试题分析：（1）设带电粒子在电场中做类平抛运动的时间为t，加速度为a，则：Uq mad=解得：102310/3qUa msmd==⨯5110Lt sv-==⨯竖直方向的速度为：v y＝at＝33×105m/s射出时速度为：2252310/3yv v v m s=+=⨯速度v与水平方向夹角为θ，3tan3yvvθ==，故θ=30°，即垂直于AB方向出射．（2）带电粒子出电场时竖直方向的偏转的位移213262dy at m===，即粒子由P1点垂直AB射入磁场，由几何关系知在磁场ABC区域内做圆周运动的半径为12cos303dR m==o由211vB qv mR=知：1133mvB TqR==（3）分析知当轨迹与边界GH相切时，对应磁感应强度B2最大，运动轨迹如图所示：由几何关系得：221sin60RRo+=故半径2(233)R m=又222vB qv mR=故223B+=所以B2应满足的条件为大于235+．考点：带电粒子在匀强磁场中的运动.9．电子扩束装置由电子加速器、偏转电场和偏转磁场组成．偏转电场的极板由相距为d 的两块水平平行放置的导体板组成，如图甲所示．大量电子由静止开始，经加速电场加速后，连续不断地沿平行板的方向从两板正中间OO ’射入偏转电场．当两板不带电时，这些电子通过两板之间的时间为2t 0；:当在两板间加最大值为U 0、周期为2t 0的电压(如图乙所示)时，所有电子均能从两板间通过，然后进入竖直宽度足够大的匀强酸场中，最后打在竖直放置的荧光屏上．已知磁场的水平宽度为L ，电子的质量为m 、电荷量为e ，其重力不计．（1）求电子离开偏转电场时的位置到OO ’的最远位置和最近位置之间的距离（2）要使所有电子都能垂直打在荧光屏上， ①求匀强磁场的磁感应强度B②求垂直打在荧光屏上的电子束的宽度△y 【答案】（1）2010U e y t dm ∆= （2）①00U t B dL =②2010U e y y t dm∆=∆= 【解析】【详解】（1）由题意可知，从0、2t 0、4t 0、……等时刻进入偏转电场的电子离开偏转电场时的位置到OO ′的距离最大，在这种情况下，电子的最大距离为：2222000max 00000311222y U e U e U e y at v t t t t dm dm dm=+=+= 从t 0、3t 0、……等时刻进入偏转电场的电子离开偏转电场时的位置到OO ′的距离最小，在这种情况下，电子的最小距离为：220min 001122U e y at t dm== 最远位置和最近位置之间的距离：1max min y y y ∆=-，2010U e y t dm∆=（2）①设电子从偏转电场中射出时的偏向角为θ，由于电子要垂直打在荧光屏上，所以电子在磁场中运动半径应为：sin L R θ=设电子离开偏转电场时的速度为v 1，垂直偏转极板的速度为v y ，则电子离开偏转电场时的偏向角为θ，1sin y v v θ=，式中00y U ev t dm = 又：1mv R Be=解得：00U t B dL=②由于各个时刻从偏转电场中射出的电子的速度大小相等，方向相同，因此电子进入磁场后做圆周运动的半径也相同，都能垂直打在荧光屏上．由第（1）问知电子离开偏转电场时的位置到OO ′的最大距离和最小距离的差值为△y 1，所以垂直打在荧光屏上的电子束的宽度为：2010U e y y t dm∆=∆=10．如图所示，虚线MN 为匀强电场和匀强磁场的分界线，匀强电场场强大小为E 方向竖直向下且与边界MN 成θ=45°角，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直纸面向外，在电场中有一点P ，P 点到边界MN 的竖直距离为d 。

高考物理带电粒子在磁场中的运动解析版汇编含解析

高考物理带电粒子在磁场中的运动解析版汇编含解析一、带电粒子在磁场中的运动专项训练1．如图所示，MN为绝缘板，CD为板上两个小孔，AO为CD的中垂线，在MN的下方有匀强磁场，方向垂直纸面向外(图中未画出)，质量为m电荷量为q的粒子(不计重力)以某一速度从A点平行于MN的方向进入静电分析器，静电分析器内有均匀辐向分布的电场(电场方向指向O点)，已知图中虚线圆弧的半径为R，其所在处场强大小为E，若离子恰好沿图中虚线做圆周运动后从小孔C垂直于MN进入下方磁场．()1求粒子运动的速度大小；()2粒子在磁场中运动，与MN板碰撞，碰后以原速率反弹，且碰撞时无电荷的转移，之后恰好从小孔D进入MN上方的一个三角形匀强磁场，从A点射出磁场，则三角形磁场区域最小面积为多少？MN上下两区域磁场的磁感应强度大小之比为多少？()3粒子从A点出发后，第一次回到A点所经过的总时间为多少？【答案】（1EqRm（2）212R；11n+；（3）2πmREq【解析】【分析】【详解】（1）由题可知，粒子进入静电分析器做圆周运动，则有：2mvEqR=解得：EqR vm =（2）粒子从D到A匀速圆周运动，轨迹如图所示：由图示三角形区域面积最小值为：22R S= 在磁场中洛伦兹力提供向心力，则有：2mv Bqv R= 得：mv R Bq=设MN 下方的磁感应强度为B 1，上方的磁感应强度为B 2，如图所示：若只碰撞一次，则有：112R mv R B q== 22mvR R B q==故2112B B = 若碰撞n 次，则有：111R mv R n B q==+ 22mvR R B q==故2111B B n =+（3）粒子在电场中运动时间：1242R mRt v Eqππ== 在MN 下方的磁场中运动时间：211122n m mRt R R v EqR Eqπππ+=⨯⨯== 在MN 上方的磁场中运动时间：232142R mRt v Eq ππ=⨯=总时间：1232mRt t t t Eqπ=++=2．如图，圆心为O 、半径为r 的圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B 。

(完整word版)专题三：带电粒子在电磁场中的运动(全国卷高考真题版)要点

专题三：带电粒子在电磁场中的运动（全国卷高考真题版）1、（2011年全国卷，25题，19分）★★★★如图，与水平面成45°角的平面MN 将空间分成I 和II 两个区域。

一质量为m 、电荷量为q （q ＞0）的粒子以速度0v 从平面MN 上的0p 点水平右射入I 区。

粒子在I 区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为E ；在II 区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向里。

求粒子首次从II 区离开时到出发点0p 的距离。

（粒子的重力可以忽略。

）00221()mv v l q E B=+2、（2011年全国新课标卷，25题，19分）★★★★如图，在区域Ⅰ（0≤x ≤d ）和区域Ⅱ（d ≤x ≤2d ）内分别存在匀强磁场，磁感应强度大小分别为B 和2B ，方向相反，且都垂直于Oxy 平面。

一质量为m 、带电荷量q （q ＞0）的粒子a 于某时刻从y 轴上的P 点射入区域Ⅰ，其速度方向沿x 轴正向。

已知a 在离开区域Ⅰ时，速度方向与x 轴正方向的夹角为30°；因此，另一质量和电荷量均与a 相同的粒子b 也从p 点沿x 轴正向射入区域Ⅰ，其速度大小是a 的1/3。

不计重力和两粒子之间的相互作用力。

求：（1）粒子a 射入区域I 时速度的大小；（2）当a 离开区域II 时，a 、b 两粒子的y 坐标之差。

(1)2dqB m (2)23(3－2)d3、（2012年全国大纲版，24题，16分）★★如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘清线悬挂于O 点。

先给电容器缓慢充电，使两级板所带电荷量分别为﹢Q 和﹣Q ，此时悬线与竖直方向的夹角为π/6。

再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3，且小球与两极板不接触。

求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。

Q=2Q ∆4、（00年全国卷21题，13分）★★★如图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a 、b 、c 和d ，外筒的外半径为r 0。

(物理)高考必备物理带电粒子在磁场中的运动技巧全解及练习题(含答案)

(2 a r ) 2 r 2 a2 v2
Bev m r
解得： B 4mv 3ae
2．某控制带电粒子运动的仪器原理如图所示，区域
PP′M′Ｍ内有竖直向下的匀强电场，电
场场强 E＝1.0 ×130V/m ，宽度 d ＝0.05m ，长度 L＝0.40m ；区域 MM′ N′Ｎ内有垂直纸面向里
的匀强磁场，磁感应强度
0.06
Q 到圆上 y 轴最高点的距离为 0.18m-
=0.08m，故粒子刚好从圆上
sin 37
故它打出磁场时的坐标为（ 0， 0.18m）；
y 轴最高点离开；
（3）如上图所示，令恰能从下极板右端出射的粒子坐标为
y，由带电粒子在电场中偏转的
规律得：
y= 1 at 2…① 2
qE qU
a= = …②
m md
则运动时间
t 0＝
L v0
＝ 0.5 ×1－06s，
竖直位移 y＝ 1·Eq·t02 ＝ 0.0125m 2m
所以粒子从 P′点下方 0.0125m 处射出．
P′M间′射出，
(2) 由第一问可以求得粒子在电场中做类平抛运动的水平位移粒子进入磁场时，垂直边界的速度
2md
x＝ v0
qE
qE
2qEd
v1＝ ·t ＝
m/s 的速度水平向右弹回．已知 P 与 ab 间的动摩擦因数 μ=0.5， A、 B 均可视为质点， Q 的电荷量始终不变，忽略空气阻力， sin37° =0.6， cos37° =0.8，重力加速度大小 g=10 m/s 2．求：
(1)碰后瞬间，圆弧轨道对物体 Q 的弹力大小 FN；
(2)当 β=53°时，物体 Q 刚好不从 gh 边穿出磁场，求区域 efgh 内所加磁场的磁感应强度

专题09 磁场(能力提升)-2021年高考物理一轮复习专题测试定心卷

2020-2021高三物理一轮---磁场B 卷一、单选题1．如图所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O 1，乙的圆心为O 2，在两环圆心的连线上有a 、b 、c 三点，其中aO 1＝O 1b ＝bO 2＝O 2c ，此时a 点的磁感应强度大小为B 1，b 点的磁感应强度大小为B 2．当把环形电流乙撤去后，c 点的磁感应强度大小为A ．212B B - B ．122B B -C ．21B B -D ．13B 2．导线中带电粒子的定向运动形成了电流。

带电粒子定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。

如图所示，设导线ab 中每个带正电粒子定向运动的速度都是v ，单位体积的粒子数为n ，粒子的电荷量为q ，导线的横截面积为S ，磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是A ．由题目已知条件可以算得通过导线的电流为I nqvS =B ．题中导线受到的安培力的方向可用安培定则判断C ．每个粒子所受的洛伦兹力为F qvB =洛，通电导线所受的安培力为F nqvB =安D ．改变适当的条件，有可能使图中带电粒子受到的洛伦兹力方向反向而导线受到的安培力方向保持不变3．如图是质谱仪工作原理的示意图。

带电粒子a 、b 经电压U 加速（在A 点初速度为零）后，进入磁感应强度为B 的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S 上的1x 、2x 处。

图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a 、b 所通过的路径，则（）A ．a 的质量一定大于b 的质量B ．a 的电荷量一定大于b 的电荷量C ．在磁场中a 运动的时间大于b 运动的时间D ．a 的比荷（a a q m ）大于b 的比荷（b bq m ） 4．如图所示，折成不同形状的四个导线框质量相等、匝数相同，高度相同，MN 边长度相等，将它们用相同的细线悬挂在空中，四个导线框的下边处在同一水平线上，且四个线框的下半部分都处在与线框平面垂直的同一匀强磁场中，磁场的上边界水平（如图中虚线所示），四个导线框中都通有顺时针方向、电流强度相同的电流，均处于平衡状态。

近6年高考物理真题分项版精解精析：专题09《电磁感应》Word版含解析

【2014高考真题】1.（2014上海）17．如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形。

则磁场（）（A）逐渐增强，方向向外（B）逐渐增强，方向向里（C）逐渐减弱，方向向外（D）逐渐减弱，方向向里2.【2014·新课标全国卷Ⅰ】在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化3.【2014·新课标全国卷Ⅰ】如图(a)所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd 间电压如图(b)所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab 中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是( )4.【2014·江苏卷】如图所示，一正方形线圈的匝数为n ，边长为a ，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B 均匀地增大到2B .在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( ) A.Ba 22Δt B.nBa 22Δt C.nBa 2Δt D.2nBa 2Δt【答案】B【解析】根据法拉第电磁感应定律知E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔB ·S Δt，这里的S 指的是线圈在磁场中的有效面积，即S ＝a 22，故E ＝n （2B －B ）S Δt ＝nBa 22Δt，因此B 项正确． 5.【2014·山东卷】如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在向右匀速通过M 、N 两区的过程中，导体棒所受安培力分别用F M 、F N 表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是( )A ．F M 向右B ．F N 向左C ．F M 逐渐增大D ．F N 逐渐减小6．【2014·四川卷】如图所示，不计电阻的光滑U 形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H 、P 固定在框上，H 、P 的间距很小．质量为0.2 kg 的细金属杆CD 恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m 的正方形，其有效电阻为0.1 Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B ＝(0.4－0.2t ) T ，图示磁场方向为正方向．框、挡板和杆不计形变．则( )A ．t ＝1 s 时，金属杆中感应电流方向从C 到DB ．t ＝3 s 时，金属杆中感应电流方向从D 到CC ．t ＝1 s 时，金属杆对挡板P 的压力大小为0.1 ND ．t ＝3 s 时，金属杆对挡板H 的压力大小为0.2 N【答案】AC【解析】由于B ＝(0.4－0.2 t ) T ，在t ＝1 s 时穿过平面的磁通量向下并减少，则根据楞次定律可以判断，金属杆中感应电流方向从C 到D ，A 正确．在t ＝3 s 时穿过平面的磁通量向上并增加，则根据楞次定律可以判断，金属杆中感应电流方向仍然是从C 到D ，B 错误．由法拉第电磁感应定律得E ＝ΔΦΔt ＝ΔB ΔtS sin 30°＝0.1 V ，由闭合电路的欧姆定律得电路电流I ＝E R＝1 A ，在t ＝1 s 时，B ＝0.2 T ，方向斜向下，电流方向从C 到D ，金属杆对挡板P 的压力水平向右，大小为F P ＝BIL sin 30°＝0.1 N ，C 正确．同理，在t ＝3 s 时，金属杆对挡板H 的压力水平向左，大小为F H ＝BIL sin 30°＝0.1 N ，D 错误．7.【2014·安徽卷】英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B ，环上套一带电荷量为＋q 的小球．已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )A ．0 B.12r 2qk C ．2πr 2qk D ．πr 2qk8.【2014·全国卷】很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒．一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐．让条形磁铁从静止开始下落．条形磁铁在圆筒中的运动速率( )A ．均匀增大B ．先增大，后减小C ．逐渐增大，趋于不变D ．先增大，再减小，最后不变9.【2014·广东卷】如图8所示，上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块( )A ．在P 和Q 中都做自由落体运动B ．在两个下落过程中的机械能都守恒C ．在P 中的下落时间比在Q 中的长D ．落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大【答案】C【解析】磁块在铜管中运动时，铜管中产生感应电流，根据楞次定律，磁块会受到向上的磁场力，因此磁块下落的加速度小于重力加速度，且机械能不守恒，选项A 、B 错误；磁块在塑料管中运动时，只受重力的作用，做自由落体运动，机械能守恒，磁块落至底部时，根据直线运动规律和功能关系，磁块在P 中的下落时间比在Q 中的长，落至底部时在P 中的速度比在Q 中的小，选项C 正确，选项D 错误．10.【2014·江苏卷】如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )A ．增加线圈的匝数B ．提高交流电源的频率C ．将金属杯换为瓷杯D ．取走线圈中的铁芯11. 【2014·新课标Ⅱ卷】半径分别为r 和2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r 、质量为m 且质量分布均匀的直导体棒AB 置于圆导轨上面，BA 的延长线通过圆导轨中心O ，装置的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B ，方向竖直向下．在内圆导轨的C 点和外圆导轨的D 点之间接有一阻值为R 的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小g .求(1)通过电阻R 的感应电流的方向和大小：(2)外力的功率．【答案】 (1)从C 端流向D 端 3ωBr 22R(2)32μmg ωr ＋9ω2B 2r 44R【解析】 (1)在Δt 时间内，导体棒扫过的面积为ΔS ＝12ωΔt [(2r )2－r 2]① 根据法拉第电磁感应定律，导体棒上感应电动势的大小为ε＝B ΔS Δt② 根据右手定则，感应电流的方向是从B 端流向A 端．因此，通过电阻R 的感应电流的方向是W f ＝f (l 1＋l 2)⑨在Δt 时间内，消耗在电阻R 上的功为W R ＝I 2R Δt ⑩根据能量转化和守恒定律知，外力在Δt 时间内做的功为W ＝W f ＋W R ⑪外力的功率为P ＝W Δt⑫ 由④至12式得P ＝32μmg ωr ＋9ω2B 2r 44R⑬ 12.【2014·安徽卷】 (16分)如图1所示，匀强磁场的磁感应强度B 为0.5 T ，其方向垂直于倾角θ为30°的斜面向上．绝缘斜面上固定有“A”形状的光滑金属导轨的MPN (电阻忽略不计)，MP 和NP 长度均为2.5 m ，MN 连线水平，长为3 m ．以MN 中点O 为原点、OP 为x 轴建立一维坐标系Ox .一根粗细均匀的金属杆CD ，长度d 为3 m ，质量m 为1 kg 、电阻R 为0.3 Ω，在拉力F 的作用下，从MN 处以恒定速度v ＝1 m/s 在导轨上沿x 轴正向运动(金属杆与导轨接触良好)．g 取10 m/s 2.图1图2(1)求金属杆CD 运动过程中产生的感应电动势E 及运动到x ＝0.8 m 处电势差U CD ；(2)推导金属杆CD 从MN 处运动到P 点过程中拉力F 与位置坐标x 的关系式，并在图2中画出Fx 关系图像；(3)求金属杆CD 从MN 处运动到P 点的全过程产生的焦耳热．对应的电阻R 1为R 1＝l d R ，电流I ＝Blv R 1杆受的安培力F 安＝BIl ＝7.5－3.75x根据平衡条件得F ＝F 安＋mg sin θF＝12.5－3.75x(0≤x≤2)画出的Fx图像如图所示．(3)外力F所做的功W F等于Fx图线下所围的面积，即W F＝5＋12.52×2 J＝17.5 J而杆的重力势能增加量ΔE p＝mg sin θ故全过程产生的焦耳热Q＝W F－ΔE p＝7.5 J13.【2014·北京卷】(20分)导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识．如图所示，固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN在与其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速度v与恒力F方向相同；导线MN始终与导线框形成闭合电路．已知导线MN电阻为R，其长度L恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为B.忽略摩擦阻力和导线框的电阻．(1) 通过公式推导验证：在Δt时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能W电，也等于导线MN中产生的热量Q;(2)若导线MN的质量m＝8.0 g、长度L＝0.10 m，感应电流I＝1.0 A，假设一个原子贡献一个自由电子，计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率v e(下表中列出一些你可能会用到的数据)；(3)经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞．展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子的运动模型；在此基础上，求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力f的表达式．【答案】(1)略(2)7.8×10－6 m/s(3)＝evB【解析】(1)导线产生的感应电动势E＝BLv因为一个金属原子贡献一个电子，所以导线MN中的自由电子数也是N. 导线MN单位体积内的自由电子数n＝NSL 其中，S为导线MN的横截面积．因为电流I＝nv e Se 所以v e＝InSe＝ILNe＝ILμmN A e解得v e＝7.8×10－6 m/s.(3)下列解法的共同假设：所有自由电子(简称电子，下同)以同一方式运动．方法一：动量解法设电子在第一次碰撞结束至下一次碰撞结束之间的运动都相同，经历的时间为Δt，电子的动量变化为零．因为导线MN的运动，电子受到沿导线方向的洛伦兹力f洛的作用f洛＝evB沿导线方向，电子只受到金属离子的作用力和f洛作用，所以I f－f洛Δt＝0因为电流不变，所以假设电子以速度v e相对导线做匀速直线运动．因为导线MN的运动，电子受到沿导线方向的洛伦兹力f洛的作用f洛＝evB沿导线方向，电子只受到金属离子的平均作用力f和f洛作有，二力平衡，即f＝f洛＝evB.14.【2014·江苏卷】如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层．匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直．质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端．导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g.求：(1)导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；(2)导体棒匀速运动的速度大小v；(3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q.【答案】 (1)tan θ (2)mgR sin θB 2L 215.【2014·天津卷】如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L ＝0.4 m ．导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN ，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁场感应度大小均为B ＝0.5 T ．在区域Ⅰ中，将质量m 1＝0.1 kg ，电阻R 1＝0.1 Ω的金属条ab 放在导轨上，ab 刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m 2＝0.4 kg ，电阻R 2＝0.1 Ω的光滑导体棒cd 置于导轨上，由静止开始下滑．cd 在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab 、cd 始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g ＝10 m/s 2，问(1)cd 下滑的过程中，ab 中的电流方向； (2)ab 刚要向上滑动时，cd 的速度v 多大；(3)从cd 开始下滑到ab 刚要向上滑动的过程中，cd 滑动的距离x ＝3.8 m ，此过程中ab 上产生的热量Q 是多少？(3)设cd 棒的运动过程中电路中产生的总热量为Q 总，由能量守恒有m 2gx sin θ＝Q 总＋12m 2v 2⑦又Q ＝R 1R 1＋R 2Q 总⑧ 解得Q ＝1.3 J16.【2014·浙江卷】某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示．一个半径为R ＝0.1 m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R 的金属棒OA ，A 端与导轨接触良好，O 端固定在圆心处的转轴上．转轴的左端有一个半径为r ＝R3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动．圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m ＝0.5 kg 的铝块．在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.5 T ．a 点与导轨相连，b 点通过电刷与O 端相连．测量a 、b 两点间的电势差U 可算得铝块速度．铝块由静止释放，下落h＝0.3 m时，测得U＝0.15 V．(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g取10 m/s2)第24题图(1)测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失．17.（2014上海）.（14分）如图，水平面内有一光滑金属导轨，其MN、PQ边的电阻不计，MP边的电阻阻值R=1.5Ω，MN与MP的夹角为1350，PQ与MP垂直，MP边长度小于1m。

专题09磁场(包含复合场)(原卷版)-高三名校物理试题解析分项汇编(新课标Ⅰ版)(第05期)

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）2014届高三名校物理试题解析分项汇编（新课标Ⅰ版）（第05期）专题9 磁场（包含复合场）1．【2014·江西省重点中学协作体第一次联考试题】下列有关电磁学的四幅图中，说法不．正确的是A．甲图法拉第是英国著名物理学家，他提出了电场的观点，同时引入电场线直观描述电场B．乙图中通过圆盘的磁通量保持不变，没有电流流经电阻RC．丙图实验中，如果将通电直导线南北放置，实验效果最好D．丁图中阴极射线在磁场的作用下向下偏转2.【2014·陕西省宝鸡市高三一检试题】理论研究表明，无限长通电直导线磁场中某点的磁感应强度可用公式 IB kr表示，公式中的k是常数、I是导线中电流强度、r是该点到直导线的距离。

若两根相距为L的无限长通电直导线垂直x轴平行放置，电流强度均为I，如图所示。

能正确反映两导线间的磁感应强度B与x关系的是图中的（规定B的正方向垂直纸面向里）3.【2014·江西省八所重点高中高三联考试题】如图所示，空间存在足够大、正交的匀强电、磁场，电场强度为E 、方向竖直向下，磁感应强度为B 、方向垂直纸面向里。

从电、磁场中某点P 由静止释放一个质量为m 、带电量为+q 的粒子（粒子受到的重力忽略不计），其运动轨迹如图虚线所示。

对于带电粒子在电、磁场中下落的最大高度H ，下面给出了四个表达式，用你已有的知识计算可能会有困难，但你可以用学过的知识对下面的四个选项做出判断。

你认为正确的是（）A. Eq mB 2B. q B mE 22C. q E mB 22D. qB mE 224 4.【2014·江西省赣州市六校高三上学期期末联考试题】如图所示，两根长直导线竖直平行固定放置，且与水平固定放置的光滑绝缘杆MN 分别交于c 、d 两点，点o 是cd 的中点，杆MN 上a 、b 两点关于o 点对称。

两导线均通有大小相等、方向向上的电流，已知长直导线在周围某点产生磁场的磁感应强度与电流成正比、与该点到导线的距离成反比。

(完整版)高中物理带电粒子在磁场中的运动(提纲、例题、练习、解析)

带电粒子在磁场中的运动【学习目标】1．掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的特点和解决此类运动的方法2．理解质谱仪和回旋加速器的工作原理和作用【要点梳理】要点一:带电粒子在匀强磁场中的运动要点诠释：1．运动轨迹带电粒子（不计重力）以一定的速度v进入磁感应强度为B的匀强磁场中:（1)当v∥B时,带电粒子将做匀速直线运动；（2）当v⊥B时，带电粒子将做匀速圆周运动；（3）当v与B的夹角为θ（θ≠0°，90°,180°）时，带电粒子将做等螺距的螺旋线运动．说明：电场和磁场都能对带电粒子施加影响，带电粒子在匀强电场中只在电场力作用下,可能做匀变速直线运动,也可能做匀变速曲线运动,但不可能做匀速直线运动；在匀强磁场中，只在磁场力作用下可以做曲线运动．但不可能做变速直线运动．2．带电粒子在匀强磁场中的圆周运动如图所示，带电粒子以速度v垂直磁场方向入射，在磁场中做匀速圆周运动，设带电粒子的质量为m，所带的电荷量为q．（1）轨道半径：由于洛伦兹力提供向心力，则有2vqvB mr=，得到轨道半径mvrqB=．(2)周期：由轨道半径与周期之间的关系2rTvπ=可得周期2mTqBπ=．说明：（1）由公式mvrqB=知,在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子,其轨道半径跟运动速率成正比．（2）由公式2mTqBπ=知,在匀强磁场中，做匀速圆周运动的带电粒子，周期跟轨道半径和运动速率均无关,而与比荷qm成反比．注意:mvrqB=与2mTqBπ=是两个重要的表达式，每年的高考都会考查．但应用时应注意在计算说明题中，两公式不能直接当原理式使用．要点二:带电粒子在匀强磁场中做圆周运动的问题分析要点诠释：1．分析方法／Bq 或时间”的基本方法和规律，具体分析为: （1）圆心的确定带电粒子进入一个有界磁场后的轨道是一段圆弧，如何确定圆心是解决问题的前提，也是解题的关键．首先,应有一个最基本的思路:即圆心一定在与速度方向垂直的直线上．通常有两种确定方法：①已知入射方向和出射方向时，可以通过入射点和出射点作垂直于入射方向和出射方向的直线，两条直线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图甲所示，图中P 为入射点，M 为出射点，O 为轨道圆心）．②已知入射方向和出射点的位置时，可以通过入射点作入射方向的垂线，连接入射点和出射点，作其中垂线，这两条垂线的交点就是圆弧轨道的圆心（如图乙所示，P 为入射点，M 为出射点，O 为轨道圆心)．（2）运动半径的确定：作入射点、出射点对应的半径，并作出相应的辅助三角形,利用三角形的解析方法或其他几何方法,求解出半径的大小,并与半径公式mvr Bq=联立求解．（3）运动时间的确定粒子在磁场中运动一周的时间为T ，当粒子运动的圆弧所对应的圆心角为α时，其运动时间可由下式表示：360t T α=︒（或2t T απ=）．可见粒子转过的圆心角越大，所用时间越长． 2．有界磁场（1)磁场边界的类型如图所示（2）与磁场边界的关系①刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．②当速度v 一定时，弧长（或弦长）越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长． ③当速率v 变化时，圆周角越大的，运动的时间越长．（3）有界磁场中运动的对称性①从某一直线边界射入的粒子，从同一边界射出时,速度与边界的夹角相等； ②在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，必沿径向射出． 3．解题步骤带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的解题方法——三步法：（1）画轨迹:即确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹．（2）找联系：轨道半径与磁感应强度、运动速度相联系，偏转角度与圆心角运动时间相联系，在磁场中运动的时间与周期相联系．(3）用规律：即牛顿第二定律和圆周运动的规律，特别是周期公式、半径公式．注意:道PM 对应的圆心角α，即αϕ=，如图所示．（2）圆弧轨道PM 所对圆心角α等于PM 弦与切线的夹角（弦切角）θ的2倍，即2αθ=,如图所示．要点三：质谱仪要点诠释：（1）构造质谱仪由粒子注入器、加速电场、速度选择器、偏转电场和照相底片组成，如图所示．(2）工作原理 ①加速：212qU mv =， ②偏转：2v qvB m r=，由以上两式得:粒子在磁场中作匀速圆周运动的半径12mur B q=。

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专题09 磁场、带电粒子的运动
1．（2021届河北省衡水中学高三四调）如图所示，一条形磁铁的周围放着能自由转动的小磁针甲、乙、丙、丁四根小磁针，静止时，画错的是
A．甲B．乙C．丙D．丁
2．（2021届广东省佛山市高三质检）地磁场能有效抵御宇宙射线的侵入赤道剖面外地磁场可简化为包围地球一定厚度的匀强磁场，方向垂直该剖面，如图所示。

图中给出了速度在图示平面内，从O点沿平行与垂直地面2个不同方向入射的微观带电粒子（不计重力）在地磁场中的三条运动轨迹a、b、c，且它们都恰不能到达地面则下列相关说法中正确的是（）
A．沿a轨迹运动的粒子带正电
B．若沿a、c两轨迹运动的是相同的粒子，则a粒子的速率更大
C．某种粒子运动轨迹为a，若它速率不变，只是改变入射地磁场的方向，则只要其速度在图示平面内，无论沿什么方向入射，都不会到达地面
D．某种粒子运动轨迹为b，若它以相同的速率在图示平面内沿其他方向入射，则有可能到达地面3．（2021届广东省新高考八省大联考高三模拟）如图所示，在直角坐标系xOy中，位于坐标轴上的M、N、
P三点到坐标原点O的距离均为r，在第二象限内以O1(－r，r)为圆心，r为半径的1
4
圆形区域内，分布着
方向垂直xOy平面向外的匀强磁场；现从M点平行xOy平面沿不同方向同时向磁场区域发射速率均为v的相同粒子，其中沿MO1方向射入的粒子恰好从P点进入第一象限．为了使M点射入磁场的粒子均汇聚于N 点，在第一象限内，以适当的过P点的曲线为边界(图中未画出，且电场边界曲线与磁场边界曲线不同)，边界之外的区域加上平行于y轴负方向的匀强电场或垂直xOy平面的匀强磁场，不考虑粒子间的相互作用及其重力.下列说法正确的是
A ．若OPN 之外的区域加的是磁场，则所加磁场的最小面积为2(2)2
r π- B ．若OPN 之外的区域加的是电场，粒子到达N 点时的速度最大为5v
C ．若OPN 之外的区域加的是电场，粒子到达N 点时的速度方向不可能与x 轴成45°
D ．若OPN 之外的区域加的是电场，则边界PN 曲线的方程为2
2x y x r r
=-+ 4．（2021届河北省衡水中学高三四调）如图所示，圆形区域直径MN 上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场，
下方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小相同。

现有两个比荷相同的带电粒子a 、b ，分别以1v 、
2v 的速度沿图示方向垂直磁场方向从M 点入射，最终都从N 点离开磁场，则（）
A ．粒子a 、b 可能带异种电荷
B ．粒子a 从N 点离开磁场时的速度方向一定与初速度1v 的方向垂直
C ．12:v v 可能为2:1
D ．12:v v 一定为1:1
5．（2021届河北省衡水中学高三四调）某种质谱仪的原理如图所示．高速原子核从A 点沿AC 方向进入平行正对的金属平板之间，板间有方向如图，大小为E 的匀强电场，还有垂直于纸面，磁感应强度为B 1的匀强磁场(图中未画出)．符合条件的原子核能从C 点沿半径方向射入半径为R 的圆形磁场区，磁感应强度大
小为B 2，方向垂直于纸面向外．接收器安放在与圆形磁场共圆心的弧形轨道上，其位置由OP 与OD 的夹角θ描述．不考虑原子核所受重力对运动的影响，下列说法正确的是(
)
A ．
B 1方向垂直于纸面向外
B ．能从
C 点进入圆形磁场的原子核的速度为1E v B
= C ．若某原子核的原子序数为Z ，实验中接收器在θ所对应位置能接收原子核，则该原子核的质量m 为12tan 2ZeB B R
m E θ=
D ．现用此仪器分析氢的同位素，若在θ=120°的位置能接收到氕核，那么应该将接收器放于θ=60°的位置能接收到氚核
6．（2021届河北省选择性考试模拟演练）如图，x 轴正半轴与虚线所围区域内存在着磁感应强度大小为B 的匀强磁场，方向垂直纸面向里。

甲、乙两粒子分别从距x 轴h 与2h 的高度以速率v 0平行于x 轴正向进入磁场，并都从P 点离开磁场，OP =
12
h 。

则甲、乙两粒子比荷的比值为（不计重力，sin37°=0.6，cos37°=0.8）（）
A ．32：41
B ．56：41
C ．64：41
D ．41：28
7．（2021届湖北省华中师大附中高三模拟）如图所示，在直角坐标系xOy 内有一直角三角形区域OAC ，60AOC ∠=︒，OC l =，在OAC 区域内存在垂直xOy 平面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B 。

从
原点O处向OAC区域发射速率不同、方向不同的电子，已知电子的质量为m，电荷量为e。

不计粒子重力，下列说法正确的是（）
A．通过C点的电子的速率不小于Bel m
B．通过C点的电子从O点入射时，速度方向一定与y轴正方向成30°角
C．电子在OAC区域内运动的最长时间为2
3
m Be π
D．速度方向相同的所有电子在磁场中的运动时间相同
8．（2021届湖南省三湘名校联盟高三联考）如图所示为回旋加速器的示意图，用回旋加速器加速某带电粒子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f。

设D形盒半径为R，不计粒子在两极板间运动的时间，则下列说法正确的是（）
A．带电粒子被加速后的最大速度不可能超过2Rf
π
B．增大加速电场的电压，其余条件不变，带电粒子在D形盒中运动的时间变短
C．只要R足够大，带电粒子的速度就可以被加速到足够大
D．不同的带电粒子在同一回旋加速器中运动的总时间可能不同
9．（2021届湖南省长沙市长郡中学高三模拟）如图为回旋加速器的示意图，真空容器D形盒放在与盒面垂直的匀强磁场中，且磁感应强度B保持不变。

两盒间狭缝间距很小，粒子从粒子源A处（D形盒圆心）进入加速电场（初速度近似为零）。

D形盒半径为R，粒子质量为m、电荷量为+q，两D形盒间接电压为U的高频交流电源。

不考虑相对论效应，粒子所受重力和带电粒子穿过狭缝的时间不计。

下列论述正确的是
（）
A ．粒子的能量是由加速电场提供的，能获得的最大动能与加速电压U 有关
B ．若粒子的质量不变，电荷量变为+2q ，D 形盒间所接高频交流电源的频率不变
C ．若粒子的质量不变，电荷量变为+2q ，粒子能获得的最大动能增加一倍
D ．若增大加速电压U ，则粒子在D 型盒内运动的总时间减少
10．（2021届江苏省南京市秦淮中学高三模拟）如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，O 为圆心，一带电粒子从磁场边界圆上的A 点以速度0v 沿圆的半径方向射入磁场，经磁场偏转，粒子从P 点射
出磁场，PO AO ⊥，仅改变粒子从A 点射入磁场的速度大小，改变后粒子从Q 点射出磁场，
60QOC ∠=︒，则改变后粒子的速度（）
A ．02v
B ．03v
C ．02v
D ．06v
11．（2021届江苏省苏州八校联盟高三联考）下列关于磁场的应用，正确的是（）
A ．图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器示意图，要使粒子获得的最大动能增大，可增大加速电场的电压U
B ．图乙是磁流体发电机示意图，由此可判断A 极板是发电机的正极，B 极板是发电机的负极
C．图丙是速度选择器示意图，不考虑重力的带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
E v
B
D．图丁是磁电式电流表内部结构示意图，当有电流流过时，线圈在磁极间产生的匀强磁场中偏转12．（2021届辽宁省辽阳市高三模拟）如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，AB为圆的直径，P为圆周上的点，∠AOP=60°。

带正电的粒子a和带负电的粒子b（a、b在图中均未画出）以相同的速度从P点沿PO方向射入磁场，结果恰好从直径AB两端射出磁场。

粒子a、b的质量相等，不计粒子所受重力以及粒子间的相互作用。

下列说法正确的是（）
A．从A点射出磁场的是粒子a
B．粒子a、b在磁场中运动的半径之比为1：3
C．粒子a、b的电荷量之比为3：1
D．粒子a、b在磁场中运动的时间之比为3：2
13．（2021届辽宁省适应性测试）如图所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度为3L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。

线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，t=0时，线框开始进入磁场。

设逆时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流i随时间t变化的图像可能正确的是（）
A．B．
C．D．
14．（2021届辽宁省营口市高三模拟）有一灵敏电流计（电流表），当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转。

现把它与一个线圈串联，就如图所示的各图指出正确的是（）
A．图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为偏向负极
B．图乙中磁铁下方的极性是N极
C．图丙中磁铁的运动方向是向下
D．图丁中线圈从上向下看的电流方向是顺时针。