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专题09 磁场（包含复合场）一、选择题1.【黑龙江省大庆中学2016届高三上学期期末考试】）如图为一种风向和风速传感器的原理图两个收集板极是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，粒子源极是一条直径很小的镍铬丝，粒子源极与两收集板极相互平行且等距粒子源极附近的空气在强电场作用下电离，正离子沿电场方向移动流向收集板极，从而形成正离子电流，由两电流表测量，测量时保持风向与收集板极垂直，电流表A1、A2的示数分别为Il、I2，I|Il-I2 |，已知有风时正离子的速度为电场引起的速度和风速的矢量和，则A.若I1I2，则风向右 B.若I1I2，则风向左C风速越大，I越大 D风速越大，I越小【答案】BC【解析】考点：电流强度；带电粒子在电场中的运动【名师点睛】此题关键是知道两电流表的读数，由单位时间打到极板上的正离子数量决定，而此数量值又由打到极板上的粒子的速度来决定的.2.【河北省定州中学2017届高三上学期周练】关于磁场，下列说法正确的是 ( )A磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针S极在此处的受力方向一致B磁场是看不见、摸不着、实际不存在的，是人们假想出来的一种物质C磁场是客观存在的一种特殊物质形态D磁场的存在与否决定于人的思想，想其有则有，想其无则无【答案】C【解析】试题分析：磁场中某点的磁感应强度的方向与小磁针N极在此处的受力方向一致，选项A错误；磁场是看不见、摸不着、实际存在的一种一种特殊物质形态，选项B错误，C正确；磁场的存在不决定于人的思想而客观存在的，不是想其有则有，想其无则无，选项D错误；故选C.考点：磁场【名师点睛】此题考查对磁场的认识；要知道磁场是客观存在的物质，磁感线是为了描述磁场而假想的曲线；磁场的方向是小磁针N极在此处的受力方向。3.【江苏省溧水高级中学2017届高三暑期考试物理试题】如右图所示，在长载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两根可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐减弱时，导体棒ab和cd的运动情况是A一起向左运动 B一起向右运动 C相向运动，相互靠近 D相背运动，相互远离【答案】D【解析】考点：右手螺旋定则4.【江西省宜川市宜春中学、樟树中学、高安中学等五校2017届高三7月联考物理试卷】如图所示，含有、的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器，沿直线O1O2运动的粒子在小孔O2处射出后垂直进入偏转磁场，最终打在P1、P2两点则( )O1P2O2P1EB1B2 A打在P1点的粒子是 B打在P2点的粒子是和 CO2P2的长度是O2P1长度的2倍 D粒子在偏转磁场中运动的时间都相等【答案】BC【解析】考点：带电粒子在磁场中的运动5.【福建省泉州市2016届高三第二次（5月）质量检查】如图，S为一离子源，MN为长荧光屏，S到MN的距离为L，整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。某时刻离子源S一次性沿平行纸面的各个方向均匀地射出大量的正离子，各离子质量m、电荷量q、速率v均相同，不计离子的重力及离子间的想到作用力。则A.当v时所有离子都打不到荧光屏上B.当v0）的小球从斜面上的h高度处释放，初速度为（0），方向与斜面底边MN平行，如图所示，整个装置处在匀强磁场B中，磁场方向平行斜面向上。如果斜面足够大，且小球能够沿斜面到达底边MN。则下列判断正确的是A、匀强磁场磁感应强度的取值范围为B、匀强磁场磁感应强度的取值范围为C、小球在斜面做变加速曲线运动D、小球达到底边MN的时间【答案】BD【解析】考点：考查了带电粒子在匀强磁场中的运动【名师点睛】考查曲线运动的条件，掌握牛顿第二定律与运动学公式的内容，理解洛伦兹力虽受到速度大小影响，但没有影响小球的合力，同时知道洛伦兹力不能大于重力垂直斜面的分力二、非选择题1.【福建省三明市2016届普通高中毕业班5月质量检查理科综合】）如图（a)所示，在竖直平面内建立直角坐标系xoy，整个空间内都存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场和水平向右的匀强电场，匀强电场的方向与x轴止方向夹角为450。已知带电粒子质量为m、电量为+q，磁感应强度大小为B，电场强度大小E，重力加速度为g.（1）若粒子在xoy平面内做匀速直线运动，求粒子的速度v0；（2）t=0时刻的电场和磁场方向如图(a)所示，若电场强度和磁感应强度的大小均不变而方向随时间周期性的改变，如图(b)所示。将该粒子从原点O由静止释放，在0一时间内的运动轨迹如图（c）虚线OMN所示，M点为轨迹距y轴的最远点，M距y轴的距离为d。已知在曲线上某一点能找到一个和它内切的半径最大的圆，物休经过此点时，相当于以此圆的半径在做圆周运动，这个圆的半径就定义为曲线上这点的曲率半径。求：粒子经过M点时曲率半径在图中画出粒子从N点回到O点的轨迹。【答案】（1），沿y轴负方向（2），如图所示【解析】试题分析：（1）粒子做匀速直线运动，受力平衡得错误！未找到引用源。 解得错误！未找到引用源。v0方向由左手定则得，沿y轴负方向。 （2）解法（一）重力和电场力的合力为错误！未找到引用源。 粒子从O运动到M过程中，只有重力和电场力的合力做功，据动能定理 错误！未找到引用源。（若分别求出重力功、电场力功各1分）得 v=错误！未找到引用源。由 得 （若用代入，求出也给分）轨迹如图所示。（画对第一段2分，画对前二段4分，全部画对得6分）考点：考查了带电粒子在复合场中的运动【名师点睛】带电粒子在复合场中运动问题的分析思路1正确的受力分析除重力、弹力和摩擦力外，要特别注意电场力和磁场力的分析2正确分析物体的运动状态找出物体的速度、位置及其变化特点，分析运动过程如果出现临界状态，要分析临界条件带电粒子在复合场中做什么运动，取决于带电粒子的受力情况（1）当粒子在复合场内所受合力为零时，做匀速直线运动（如速度选择器）（2）当带电粒子所受的重力与电场力等值反向，洛伦兹力提供向心力时，带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动（3）当带电粒子所受的合力是变力，且与初速度方向不在一条直线上时，粒子做非匀变速曲线运动，这时粒子的运动轨迹既不是圆弧，也不是抛物线，由于带电粒子可能连续通过几个情况不同的复合场区，因此粒子的运动情况也发生相应的变化，其运动过程也可能由几种不同的运动阶段所组成2.【河南省洛阳市第一高级中学2017届高三上学期第一次月考】）正负电子对撞机是使正负电子以相同速率对撞（撞前速度在同一直线上的碰撞）并进行高能物理研究的实验装置（如图甲），该装置一般由高能加速器（同步加速器或直线加速器）、环形储存室（把高能加速器在不同时间加速出来的电子束进行积累的环形真空室）和对撞测量区（对撞时发生的新粒子、新现象进行测量）三个部分组成为了使正负电子在测量区内不同位置进行对撞，在对撞测量区内设置两个方向相反的匀强磁场区域对撞区域设计的简化原理如图乙所示：MN和PQ为足够长的竖直边界，水平边界EF将整个区域分成上下两部分，区域的磁场方向垂直纸面向内，区域的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小均为B现有一对正负电子以相同速率分别从注入口C和注入口D同时水平射入，在对撞测量区发生对撞已知两注入口到EF的距离均为d，边界MN和PQ的间距为L，正电子的质量为m，电量为+e，负电子的质量为m，电量为-e（1）试判断从注入口C入射的是正电子还是负电子；（2）若L=4d，要使正负电子经过水平边界EF一次后对撞，求正负电子注入时的初速度大小；（3）若只从注入口C射入电子，间距L=13（2-）d，要使电子从PQ边界飞出，求电子射入的最小速率，及以此速度入射到从PQ边界飞出所需的时间【答案】（1）负（2）（3）【解析】试题分析：（1）负电子（因为电子要向下偏转）（2）粒子运动轨迹如图所示，根据几何关系有：解得：根据洛伦兹力提供向心力，有： 解得：考点：考查了带电粒子在组合场中的运动【名师点睛】带电粒子在组合场中的运动问题，首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况，再选择合适方法处理对于匀变速曲线运动，常常运用运动的分解法，将其分解为两个直线的合成，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解；对于磁场中圆周运动，要正确画出轨迹，由几何知识求解半径4.【黑龙江省大庆中学2016届高三上学期期末考试】）（14分）如图所示，虚线MN为电场、磁场的分界线，匀强电场E=103V/m，方向竖直向上，电场线与边界线MN成45o角，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度B=1T，在电场中有一点A，A点到边界线MN的垂直距离AO的长为L=10cm，将比荷为的带负电粒子从A处由静止释放（电场、磁场范围足够大,粒子所受重力不计）.求：(1)粒子第一次在磁场中运动的轨道半径；(2)粒子从释放到下一次进入到电场区域所需要的时间；(3)粒子第二次进、出磁场处两点间的距离。【答案】（1）（2）（3）0.2m【解析】（2）设粒子在进入磁场前匀加速运动的时间为t1，在磁场中做匀速圆周运动的时间为t2，则， 得周期，则所以总时间为（3）如图所示，粒子在电场中做类平抛运动，设粒子第二次进入磁场时的速度为V，速度方向与水平方向间的夹角为，与分界线间的夹角为，则有：tan=2；=-45半径粒子第二次进、出磁场处两点间的距离l=2Rsin=2Rsin（-45）解得，l=0.2m考点：带电粒子在电场及磁场中的运动【名师点睛】本题的解题关键是画出磁场中的轨迹，根据几何知识求出距离与半径，确定轨迹的圆心角，计算时间与周期的关系。5.【江苏省扬州市2015-2016学年度高三第四次模拟测试】在竖直平面内建立一平面直角坐标系xoy，x轴沿水平方向，如图甲所示第二象限内有一水平向右的匀强电场，场强为E1坐标系的第一、四象限内有一正交的匀强电场和匀强交变磁场，电场方向竖直向上，场强E2=E1，匀强磁场方向垂直纸面处在第三象限的发射装置（图中未画出）竖直向上射出一个比荷=102C/kg的带正电的粒子（可视为质点），该粒子以v0=4m/s的速度从x上的A点进入第二象限，并以v1=8m/s速度从y上的C点沿水平方向进入第一象限取粒子刚进入第一象限的时刻为0时刻，磁感应强度按图乙所示规律变化（以垂直纸面向外的磁场方向为正方向），g=10 m/s2试求：（1）带电粒子运动到C点的纵坐标值h及电场强度E1；（2）x轴上有一点D，OD=OC，若带电粒子在通过C点后的运动过程中不再越过y轴，要使其恰能沿x轴正方向通过D点，求磁感应强度B0及其磁场的变化周期T0；（3）要使带电粒子通过C点后的运动过程中不再越过y轴，求交变磁场磁感应强度B0和变化周期T0的乘积应满足的关系【答案】（1）、（2）、（3）【解析】试题分析：（1），（3）当交变磁场周期取最大值而粒子不再越过y轴时可作如图运动情形：由图可知考点：考查了带电粒子在电磁场中的运动【名师点睛】带电粒子在组合场中的运动问题，首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况，再选择合适方法处理对于匀变速曲线运动，常常运用运动的分解法，将其分解为两个直线的合成，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解；对于磁场中圆周运动，要正确画出轨迹，由几何知识求解半径6.【江苏省溧水高级中学2017届高三暑期考试物理试题】（16分）如图a所示，匀强磁场垂直于xOy平面，磁感应强度B1按图b所示规律变化（垂直于纸面向外为正）t=0时，一比荷为C/kg的带正电粒子从原点沿y轴正方向射入，速度大小，不计粒子重力求带电粒子在匀强磁场中运动的轨道半径求时带电粒子的坐标保持b中磁场不变，再加一垂直于xOy平面向外的恒定匀强磁场B2，其磁感应强度为0.3T，在t=0时，粒子仍以原来的速度从原点射入，求粒子回到坐标原点的时刻图axyOv图bt/10-4sB1/T00.5-0.5【答案】（1）1m（2）（3.41m，-1.41m）（3） (n=0,1,2,) xyOvO1O2图a t/10-4sB /TO0.8-0.2图b xyOv图c 轨迹如图a所示，根据几何关系可知，横坐标：m 纵坐标：m 带电粒子的坐标为（3.41m，-1.41m） 考点：带电粒子在磁场中的运动7.【江西省宜川市宜春中学、樟树中学、高安中学等五校2017届高三7月联考物理试卷】（12分）如图所示，坐标平面第1象限内存在大小为、方向水平向左的匀强电场，在第II象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。质荷比的带正电的粒子，以初速度从x轴上的A点垂直x轴射入电场，OA=0.15 m，不计粒子的重力。(1)求粒子经过y轴时的位置到原点O的距离： (2)若要使粒子不能进入第三象限，求磁感应强度B的取值范围(不考虑粒子第二次进入电场后的运动情况)。【答案】（1）0.4 m（2）B4102 T【解析】试题分析：(1)设粒子在电场中运动的时间为t，粒子经过轴时的位置与原点O的距离为y，则：sOAat2 yv0t 联立解得a7.51014 m/s2；t2.0108 s；y0.4 m 考点：带电粒子在电场及磁场中的运动
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