专题09磁场与带电粒子在磁场及复合场中的运动-高考物理备考学易黄金易错点Word版含解析.docVIP

1.如图1所示，平行放置在绝缘水平面上的长为l的直导线a和无限长的直导线b，分别通以方向相反，大小为Ia、Ib(IaIb)的恒定电流时，b对a的作用力为F.当在空间加一竖直向下(y轴的负方向)、磁感应强度大小为B的匀强磁场时，导线a所受安培力恰好为零．则下列说法正确的是(　　) 图1 A．电流Ib在导线a处产生的磁场的磁感应强度大小为B，方向沿y轴的负方向 B．所加匀强磁场的磁感应强度大小为B＝FIal C．导线a对b的作用力大于F，方向沿z轴的正方向 D．电流Ia在导线b处产生的磁场的磁感应强度大小为FIal，方向沿y轴的正方向 2．(多选)如图2甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t＝0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向．则金属棒(　　) 图2 A．一直向右移动 B．速度随时间周期性变化 C．受到的安培力随时间周期性变化 D．受到的安培力在一个周期内做正功 【答案】ABC　【解析】根据题意得出v-t图象如图所示，金属棒一直向右运动，A正确．速度随时间做周期性变化，B正确．据F安＝BIL及左手定则可判定，F安大小不变，方向做周期性变化，则C项正确．F安在前半周期做正功，后半周期做负功，则D项错． 3. 如图3所示，xOy坐标平面在竖直面内，y轴正方向竖直向上，空间有垂直于xOy平面的匀强磁场(图中未画出)．一带电小球从O点由静止释放，运动轨迹如图中曲线所示．下列说法中正确的是(　　) 图3 A．轨迹OAB可能为圆弧 B．小球在整个运动过程中机械能增加 C．小球在A点时受到的洛伦兹力与重力大小相等 D．小球运动至最低点A时速度最大，且沿水平方向 4．两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的(　　) A．轨道半径减小，角速度增大 B．轨道半径减小，角速度减小 C．轨道半径增大，角速度增大 D．轨道半径增大，角速度减小 【答案】D　【解析】分析轨道半径：带电粒子从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的速度v大小不变，磁感应强度B减小，由公式r＝mvqB可知，轨道半径增大．分析角速度：由公式T＝2πmqB可知，粒子在磁场中运动的周期增大，根据ω＝2πT知角速度减小．选项D正确． 5.如图6所示，带有正电荷的A粒子和B粒子同时以同样大小的速度(速度方向与边界的夹角分别为30°、60°)从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的O点射入磁场，又恰好都不从另一边界飞出，则下列说法中正确的是(　　) 图6 A．A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为1∶3 B．A、B两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为3(2－3)∶1 C．A、B两粒子的比荷之比是3∶1 D．A、B两粒子的比荷之比是1∶3 6.一足够长矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，矩形区域的左边界ad宽为L，现从ad中点O垂直于磁场射入一带电粒子，速度大小为v0，方向与ad边夹角为α＝30°，如图7所示，已知粒子的电荷量为q，质量为m(重力不计)． 图7 (1)若粒子带负电且恰能从d点射出磁场，求v0的大小； (2)若粒子带正电，且粒子能从ab边射出磁场，求v0的取值范围及此范围内粒子在磁场中运动时间t的范围． (2)若粒子带正电，则沿逆时针方向偏转，当v0最大时，轨迹与cd相切，轨迹圆心为O2，半径为r2，由几何关系得 r2－r2cos 60°＝L2 解得r2＝L 即vmax＝qBr2m＝qBLm 当v0最小时，轨迹与ab相切，轨迹圆心为O3，半径为r3，由几何关系可得 r3＋r3sin 30°＝L2 解得r3＝L3 则vmin＝qBr3m＝qBL3m 所以qBL3mv0≤qBLm 粒子从ab边射出磁场，当速度为vmax时，速度偏转角最小且为150°，故运动时间最短，有tmin＝150°360°T＝5πm6Bq 速度为vmin时，速度偏转角最大且为240°，因此运动时间最长，有 tmax＝240°360°T＝4πm3Bq 所以粒子的运动时间t的范围是5πm6Bq≤t4πm3Bq. 【答案】　(1)qBL2m　(2)qBL3mv0≤qBLm　5πm6Bq≤t4πm3Bq 7．如图12所示，在第一象限内有沿y轴负方向的电场强度大小为E的匀强电场．在第二象限中，半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，圆形区域与x、y轴分别相切于A、C两点．在A点正下方有一个粒子源P，P可以向x轴上方各个方向射出速度大小均为v0、质量为m、电荷量为＋q的带电粒子(重力不计，不计粒子间的相互作用)，其中沿y轴正向射