高三物理二輪復(fù)習(xí) 第二篇 題型專項突破 熱考小題專攻練 9 磁場及帶電粒子在磁場中的運動
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熱考小題專攻練 9.磁場及帶電粒子在磁場中的運動 (建議用時20分鐘) 小題強化練,練就速度和技能,掌握高考得分點! 1.如圖,兩根互相平行的長直導(dǎo)線過紙面上的M、N兩點,且與紙面垂直,導(dǎo)線中通有大小相等、方向相反的電流。a、O、b在M、N的連線上,O為MN的中點,c、d位于MN的中垂線上,且a、b、c、d到O點的距離均相等。關(guān)于以上幾點處的磁場,下列說法正確的是 ( ) A.O點處的磁感應(yīng)強度為零 B.a、b兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等,方向相反 C.c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相等,方向相同 D.a、c兩點處磁感應(yīng)強度的方向不同 【解析】選C。由安培定則可知,兩導(dǎo)線在O點產(chǎn)生的磁場均豎直向下,合磁感應(yīng)強度一定不為零,A錯誤;由安培定則可知,兩導(dǎo)線在a、b兩處產(chǎn)生磁場方向均豎直向下,由于對稱性,電流M在a處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度等于電流N在b處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度,同時電流M在b處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度等于電流N在a處產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度,所以a、b兩處磁感應(yīng)強度大小相等方向相同,B錯誤;根據(jù)安培定則,兩導(dǎo)線在c、d處產(chǎn)生磁場垂直c、d兩點與導(dǎo)線連線方向向下,且產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度相等,由平行四邊形定則可知,c、d兩點處的磁感應(yīng)強度大小相同,方向相同,C正確;a、c兩處磁感應(yīng)強度的方向均豎直向下,D錯誤。 2.(多選)(2016黃山二模)如圖所示,通電直導(dǎo)線ab質(zhì)量為m、水平地放置在兩根傾角均為θ的光滑絕緣導(dǎo)體軌道上,通以圖示方向的電流,電流強度為E,兩導(dǎo)軌之間距離為l,要使導(dǎo)線ab靜止在導(dǎo)軌上,則關(guān)于所加勻強磁場方向(從b向a看)、大小的判斷正確的是 ( ) A.磁場方向豎直向上,磁感應(yīng)強度大小為 B.磁場方向豎直向下,磁感應(yīng)強度大小為 C.磁場方向水平向右,磁感應(yīng)強度大小為 D.磁場方向垂直斜面向上時,磁感應(yīng)強度有最小值 【解析】選A、D。磁場方向豎直向上,受力如圖甲所示 則有在水平方向上:F-FNsinθ=0,在豎直方向上:mg-FNcosθ=0,其中F=BIl,聯(lián)立可解得:B=,A正確;若磁場方向豎直向下,受到的安培力方向水平向左,則不可能靜止,B錯誤;若磁場方向水平向右,電流方向和磁場方向平行,不受安培力作用,C錯誤;若要求磁感應(yīng)強度最小,則一方面應(yīng)使磁場方向與通電導(dǎo)線垂直,另一方面應(yīng)調(diào)整磁場方向使與重力、支持力合力相平衡的安培力最小。 如圖乙,由力的矢量三角形法則討論可知,當(dāng)安培力方向與支持力垂直時,安培力最小,對應(yīng)的磁感應(yīng)強度最小,設(shè)其值為Bmin,則:BminIl=mgsinθ,得: Bmin=,D正確。 3.(多選)(2016廈門一模)如圖所示,勻強磁場的邊界為直角三角形,∠EGF= 30,已知磁感應(yīng)強度為B,方向垂直紙面向里,F處有一粒子源,沿FG方向發(fā)射出大量帶正電荷q的同種粒子,粒子質(zhì)量為m,粒子的初速度v0大小可調(diào),則下列說法正確的是 ( ) A.若粒子能到達EG邊界,則粒子速度越大,從F運動到EG邊的時間越長 B.無論v0取何值,粒子都無法到達E點 C.能到達EF邊界的所有粒子所用的時間均等 D.粒子從F運動到EG邊所用的最長時間為 【解析】選B、C。當(dāng)粒子的軌跡與EG邊界相切時,粒子恰好到達EG邊界,如圖所示。若粒子速度大于這個速度,則從EG邊界射出,根據(jù)r=可得粒子運動半徑增大,軌跡所對圓心角減小,根據(jù)t=T(T=,大小與速度無關(guān),是一個定值)可得運動時間越短,若速度小于這個速度,則從EF邊界射出,所以無論v0取何值,粒子都無法到達E點,A錯誤B正確;若粒子能到達EF邊界,則其軌跡所對的圓心角都為180,根據(jù)t=T可得所用時間相同,C正確;當(dāng)粒子的軌跡與EG邊界相切時,粒子恰好到達EG邊界,所對應(yīng)的圓心角最大為150,所用時間最長,此時t=T=,D錯誤。 4.(2016廈門一模)如圖所示,邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強磁場,邊界OA上有一粒子源S,從S沿紙面向各個方向發(fā)射帶正電的同種粒子,粒子的速度大小相等,經(jīng)過一段時間有大量粒子從邊界OC射出磁場,已知∠AOC=60,從邊界OC射出的粒子在磁場中運動的最長時間等于T/2(T為粒子在磁場中的運動周期),若不計粒子的重力及粒子間的相互作用,則從邊界OC射出的粒子在磁場中運動的最短時間為 ( ) A. B. C. D. 【解析】選B。粒子在磁場做勻速圓周運動,粒子在磁場中出射點和入射點的連線即為軌跡的弦。初速度大小相同,軌跡半徑R=相同;設(shè)OS=d,當(dāng)出射點D與S點的連線垂直于OA時,DS弦最長,軌跡所對的圓心角最大,周期一定,則粒子在磁場中運動的時間最長。由此得到軌跡半徑為R=d,當(dāng)出射點E與S點的連線垂直于OC時,弦ES最短,軌跡所對的圓心角最小,則粒子在磁場中運動的時間最短。則ES=d,由幾何知識,得θ=60,最短時間tmin=,B正確。 5.(多選)(2016濟寧一模)如圖所示,以O(shè)為圓心、MN為直徑的圓的左半部分內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,三個不計重力、質(zhì)量相同、帶電量相同的粒子,其中a、b帶正電,c帶負電,均以相同的速率分別沿aO、bO和cO方向垂直于磁場射入磁場區(qū)域,已知bO垂直于MN,aO、cO和bO的夾角都為30,a、b、c三個粒子從射入磁場到射出磁場所用時間分別為ta、tb、tc,則下列給出的時間關(guān)系可能正確的是 ( ) A.ta=tb=tc B.ta下載提示(請認真閱讀)
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