2020高考物理100考点千题精练专题9-6圆形边界磁场问题.docxVIP

2019 年 2019 年 2019 年 2019 年 2019 必威体育精装版】精选高考物理 100 考点千题精练 专题 9-6 圆形边界磁场问 题 一．选择题 1（2018 金考卷） . 如图所示，在 xOy坐标系中，以（ r ，0）为圆心的圆形区域内存 在方向垂直于纸面向里的匀强磁场， 在 yr 的足够大的区域内， 存在沿 y 轴负方向的 匀强电场。在xOy平面内，从 O点以相同速率、 沿不同方向向第一象限发射质子，且 质子在磁场中运动的半径也为 r 。不计质子所受重力及质子间的相互作用力。则质子 A．在电场中运动的路程均相等 B．最终离开磁场时的速度方向均沿 x 轴正方向 C．在磁场中运动的总时间均相等 D．从进入磁场到最后离开磁场过程的总路程均相等 参考答案】 AC 命题意图】本题考查带电粒子在有界匀强磁场中的运动和在匀强电场中的运动及其 2019 年 相关的知识点。 【解题思路】根据题述圆形磁场的半径与质子在磁场中运动的半径相同， 从 O点以相 同的速率沿不同方向向第一象限发射质子， 质子经过磁场偏转后以相同的速率平行于 y 轴射出做减速运动，速度减小到零后反向加速后进入磁场，根据动能定理，在电场 中运动的路程均相等， 选项 A正确；通过分析可知， 质子最终离开磁场时的速度方向 均与原来进入磁场时速度方向相同， 选项 B 错误；由于带电粒子在磁场中两次运动轨 迹虽然不同，但是两次轨迹所对的圆心角之和相同，两次运动的轨迹长度之和相等， 所以带电粒子在磁场中运动的总时间相等， 选项 C 正确；带电粒子在电场中运动时间 相等，在磁场区域运动时间相等， 由于磁场区域与电场区域之间有非场区， 所以质子 从进入磁场区域到离开磁场区域的过程中的总路程不相等，选项 D错误。 2.(2018 云南昭通五校联考)如图，在半径为 R=mv0/qB的圆形区域内有水平向里的 匀强磁场， 磁感应强度为 B；圆形区域右侧有一竖直感光板 MN．带正电粒子从圆弧顶 点P以速率 v0平行于纸面进入磁场，已知粒子质量为 m，电量为 q，粒子重力不计．若 粒子对准圆心射入，则下列说法中正确的是 ( ) A． 粒子一定沿半径方向射出 B． 粒子在磁场中运动的时间为 π m/2qB C． 若粒子速率变为 2v0，穿出磁场后一定垂直打到感光板 MN上 D． 粒子以速度 v0从 P点以任意方向射入磁场，离开磁场后一定垂直打在感光板 MN 上 参考答案】 ABD 2019 年 2019 年 2019 年 2019 年 迹圆弧对应的圆心角为故运动时间为： t=T/4 ，T=， 所以 t= πm/2qB，B正确； 若粒子速率变为 2v0，则轨道半径变为 2R，运动轨迹如图： 故不是垂直打到感光板 MN上，故 C 错误； 当带电粒子以 v0 射入时，带电粒子在磁场中的运动轨道半径为 R． 设粒子射入方向与 PO方向夹角为θ，带电粒子从区域边界 S 射出，带电粒子运动轨 迹如图所示． 因 PO3=O3S=PO=SO所=R以四边形 POSO3为菱形，由图可知：PO∥O3S，v3⊥ SO3，因此， 带电粒子射出磁场时的方向为水平方向，与入射的方向无关．故 D正确；故选： ABD． 3．如图所示，在一个圆环内的区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场（磁场未画出） ， 圆环逆时针转动并在环上开有一个小缺口， 一带正电的粒子从小缺口沿直径方向进入 圆环内部， 且与圆环没有发生碰撞， 最后从小缺口处离开磁场区域， 已知粒子的比荷 为 k ，磁场的磁感应强度大小为 B，圆环的半径为 R，粒子进入磁场时的速度为，不 计粒子的重力，则圆环转动的角度 A. kB B. 3kB C. 5kB D. 7kB 参考答案】 AC 【名师解析】 粒子进入磁场后做匀速圆周运动， 故，粒子将圆环区域内运动四分之一 周期离开磁场，粒子运动的时间为，在这段时间内，圆环转过的角度为 ，根据可得，故 AC正确， BD错误； 故选 AC。 【点睛】粒子进入磁场后做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，解得运动半径， 粒子将圆环区域内运动四分之一周期离开磁场， 根据粒子的时间等于圆环转动的时间 求解。 4．如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场， P 为磁场边界上的 一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过 P 点，在纸面内沿不同方向射入磁场， 若粒子射入的速率为 v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若 粒子射入速率为 v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上，不计重力及带电粒子之 间的相互作用，则 v2： v1 为（ ） A. ： 2 B. ：1 C. ：1 D. 3 ： 【参考答案】 C 【名师解析】设圆形区域磁场的半径为 r，当速度大小为 v1 时，从 P 点入射的粒子 射出磁场时与磁场边界的最远交