高考物理答题模板《粒子在有界磁场中运动》答题技巧（2017年最新版） - 高考物理题库

高考物理答题模板《粒子在有界磁场中运动》答题技巧（2017年最新版）(四)

2017-08-09 08:42:39 来源:91考试网作者:www.91exam.org 【大中小】

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1、计算题如图(a)所示，两水平放置的平行金属板E、F相距很近，上面分别开有小孔O"、O，水平放置的平行金属导轨与E、F接触良好，且导轨在磁感强度B1=10 T的匀强磁场中，导轨间距L=0.50 m，金属棒MN紧贴着导轨沿平行导轨方向在磁场中做往复运动。其速度图像如图(b)所示。若规定向右运动速度方向为正方向，从t=0时刻开始，由F板小孔O处连续不断以垂直于F板方向飘入质量为m=3.2×10-21 kg、电量q=1.6×10-19 C的带正电的粒子（设飘入速度很小，可视为零）。在E板外侧有一矩形匀强磁场B2=10T，粒子经加速后从AB边中点与AB成30°夹角垂直进入磁场，AB相距d=10 cm，AD边足够长，B1、B2方向如图(a)所示，求：（粒子重力及其相互作用不计，计算结果保留两位有效数字）
（1）在0～4.0 s时间内哪些时刻发射的粒子能从磁场边界AD边飞出？
（2）粒子从磁场边界AD射出来的范围为多少？

参考答案：解：（1）要从AD边飞出，临界两条轨迹如图所示，相应的圆心分别为O1和O2，由几何关系可得，轨道半径分别为r1=d和，于是

粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力
在两板之间加速，
MN切割磁感线，U=B1Lv1
由以上各式，得
进而得
由于粒子带正电，v1的方向必须向右，由v-t图像可得时间范围是0.056~0.5 s和1.5~1.9 s
（2）由临界轨迹和几何关系易知，范围是
即0.16 m

本题解析：

本题难度：困难

2、简答题如图所示，光滑轨道ABCD固定在竖直平面内，由直轨道AB与圆弧轨道BCD平滑相切对接组成．圆弧的圆心为O点，半径大小为R，OB与竖直方向OC夹角θ=37°，D点与圆心O点等高；竖直且过B点的直线PQ右侧空间内，被水平且过O点、D点的直线MN分为下区域Ⅰ和上区域Ⅱ，下区域Ⅰ内存在水平向右的匀强电场，场强为

E
1

，上区域Ⅱ内存在垂直纸面向里的匀强电场，场强为E
2

．质量为m，电荷量为q的带正电小滑块（可视为质点），从直轨道上A点由静止开始下滑，A点离轨道最低点C的高度为2R，已知E
1

mg
q

，E
2

3mg
4q

，求：
（1）小滑块滑到C点时对轨道压力大小；
（2）小滑块离开D点后，运动到与D点等高时，距D点的水平距离；
（3）小滑块离开D点后，在区域Ⅱ运动过程中，经多长时间，它所受合外力的瞬时功率最小．

参考答案：（1）小滑块在C点：FC-mg=mvc2R
小滑块A→C：mg?2r+qE1?Rsinθ=12mvc2
已知qE1=mg，解得：Fc=6.2mg
由牛顿第三定律FC′=6.2mg
（2）小滑块从A→D：
mg?r+qE1?R（1+sinθ）=12mvD2
解得：vD=

本题解析：

本题难度：一般

3、选择题如图所示圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场，其运动轨迹如图所示。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是( )

A．a粒子速率最大
B．c粒子在磁场中运动的时间最长
C．c粒子速率最大
D．它们做圆周运动的周期

参考答案：C

本题解析：由带电粒子在磁场中的偏转半径公式R=，因为质量m、q、B都相等，所以半径越大的，速度也越大，因为c的半径最大，故它的速度最大，C正确；因为粒子的磁场中做圆周运动的周期为T=，大小是不变的，故D错误；而c粒子在磁场中的偏角最小，故它在磁场中的运动时间最短，B错误。
考点：粒子在磁场中的偏转。

本题难度：一般

4、选择题磁场中某区域的磁感线，如图所示，则（　　）
A．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＞Bb
B．a、b两处的磁感应强度的大小不等，Ba＜Bb
C．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力大
D．同一通电导线放在a处受力一定比放在b处受力小

参考答案：
91考试网

磁场中某区域的磁感线如图所示：a处的磁感线比b处疏，则a点磁感强度比b点小．所以A不正确，B正确；
当将一小段通电导线放入磁场时，若没有磁场力，不一定没有磁感应强度，原因是受到放置角度的限制，当通电导线垂直磁场时，受到的磁场力最大．所以C、D选项均不正确．
故选B．

本题解析：

本题难度：一般

5、简答题如图所示，一对平行放置的金属板M、N的中心各有一小孔P、Q，PQ连线垂直金属板；N板右侧的圆形区域A内分布有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，圆半径为r，且圆心O在PQ的延长线上，两平行金属板与匝数为n，边长为a的正方形线圈相连，现有垂直于线圈平面均匀增大的磁场，磁感应强度变化率为

△B
△t

=k，一质量为m、电量为q的带负电粒子（重力不计），初速度为零，从P点进入两板间，求：
（1）两平行板之间的电势差
（2）粒子从Q点射出时的速度
（3）带电粒子通过该圆形磁场的偏转角θ 91考试网

参考答案：
91考试网
解（1）根据法拉第电磁感应定律?E=n△Φ△t=n△B△ta2=nka2
所以，两板间电压为：U=E=nka2?
（2）粒子在电场中加速，由动能定理得：qU=12mv2
所以，粒子射出两极板时的速度：v=

本题解析：

本题难度：一般

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