【物理】2018届二轮复习 磁场 学案（全国通用） 19页

第一部分 名师综述 带电粒子在磁场中的运动是高中物理的一个难点，也是高考的热点。在历年的高考试题中几乎年年都有这方面的考题。带电粒子在磁场中的运动问题，综合性较强，解这类问题既要用到物理中的洛仑兹力、圆周运动的知识，又要用到数学中的平面几何中的圆及解析几何知识。带电粒子在复合场中的运动包括带电粒子在匀强电场、交变电场、匀强磁砀及包含重力场在内的复合场中的运动问题，是高考必考的重点和热点。‎ 纵观近几年各种形式的高考试题，题目一般是运动情景复杂、综合性强，多把场的性质、运动学规律、牛顿运动定律、功能关系以及交变电场等知识有机地结合，题目难度中等偏上，对考生的空间想像能力、物理过程和运动规律的综合分析能力，及用数学方法解决物理问题的能力要求较高，题型有选择题、作图及计算题，涉及本部分知识的命题也有构思新颖、过程复杂、高难度的压轴题。‎ 第二部分 精选试题 ‎1、【辽宁省沈阳市东北育才学校2017届高三上学期第二次模拟考试】如图所示，条形磁铁放在桌子上，一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中，导线保持与磁铁垂直，导线的通电方向如图，则在这个过程中磁铁受到的摩擦力（保持静止） ： （ ）‎ A．为零.‎ B．方向由左变为向右.‎ C．方向保持不变.‎ D．方向由右变为向左.‎ ‎【答案】B ‎2、【山东省实验中学2017届高三第一次诊断性考试】（多选）如图所示，两个质量相等的带电粒子a、b在同一位置A以大小相同的速度射入同一匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，经磁场偏转后两粒子都经过B点， AB连线与磁场边界垂直，则： （ ）‎ A．a粒子带正电，b粒子带负电 B．两粒子的轨道半径之比 C．两粒子所带电荷量之比 D．两粒子的运动时间之比 ‎【答案】CD ‎，故C正确；粒子在磁场中做圆周运动的周期：，，粒子在磁场中的运动时间：，两粒子的运动时间之比：，故D正确。‎ ‎3、【黑龙江省哈尔滨市第六中学2017届高三上学期期中考试】如图所示，直线MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场，电子1从磁场边界上的a点垂直MN和磁场方向射入磁场，经t1时间从b点离开磁场。之后电子2也由a点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场，则t1∶t2为： （ ）‎ M a c b N ‎ ‎2 ‎ ‎1 ‎ A．2∶3 B．2∶1 C．3∶2 D．3∶1‎ ‎【答案】D ‎4、【黑龙江省哈尔滨市第六中学2017届高三上学期期中考试】（多选）如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度，式中k是常数、I是导线中电流、r为点到导线的距离。一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点。关于上述过程，下列说法正确的是： （ ）‎ M ‎ N ‎ a ‎ b ‎ O ‎ I ‎ I ‎ v0 ‎ A．小球一直做匀速直线运动 B．小球先做加速运动后做减速运动 C．小球对桌面的压力先减小后增大 D．小球对桌面的压力一直在增大 ‎【答案】AD ‎【解析】根据右手螺旋定则可知直线M处的磁场方向垂直于MN向里，直线N处的磁场方向垂直于MN向外，磁场大小先减小过O点后反向增大，根据左手定则可知，带正电的小球受到的洛伦兹力方向开始上的方向向上，过O得后洛伦兹力的方向向下．由此可知，小球将做匀速直线运动，小球对桌面的压力一直在增大，故BC错误，AD正确．故选AD. ]‎ ‎5、【黑龙江省哈尔滨市第六中学2017届高三上学期期中考试】（多选）如图所示，有一范围足够大的水平匀强磁场，磁感应强度为B，一个质量为m、电荷量为＋q的带电小圆环套在一根固定的绝缘竖直长杆上，环与杆间的动摩擦因数为μ。现使圆环以初速度v0向上运动，经时间t0圆环回到出发点。不计空气阻力，取竖直向上为正方向，下列描述该过程中圆环的速度v随时间t、摩擦力f随时间t、动能Ek随位移x、机械能E随位移x变化规律的图象中，可能正确的是： （ ）‎ B ‎ v0 ‎ ‎ ‎v0 ‎ t ‎ t0 ‎ v ‎ O ‎ t ‎ t0 ‎ O ‎ f ‎ Ek ‎ E ‎ x ‎ x ‎ O ‎ O ‎ ‎（A） （B） （C） （D）‎ ‎【答案】ABD ‎6、【福建省泉州市2016届高三第二次（5月）质量检查】（多选）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v<时所有离子都打不到荧光屏上 C.当v=时，打到荧光屏MN的离子数与发射的离子总数比值为 D.当v=时，打到荧光屏MN的离子数与发射的离子总数比值为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 离子能打到荧光屏的范围是：NM′，由几何知识得：‎ ‎，PM′=r=L，打到N点的离子离开S时的初速度方向和打到M′的离子离开S时的初速度方向夹角：，能打到荧光屏上的离子数与发射的粒子总数之比：，故C正确，D错误；故选AC。‎ ‎【名师点睛】本题考查了带电离子在磁场中的运动，离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，分析清楚离子运动过程是解题的关键，应用牛顿第二定律即可解题。‎ ‎7、【湖北省部分重点中学2016-2017学年度上学期新高三起点考试】已知直线电流在其空间某点产生的磁场，其磁感应强度B的大小与电流强度成正比，与点到通电导线的距离成反比。现有平行放置的三根长直通电导线，分别通过一个直角三角形△ABC的三个顶点且与三角形所在平面垂直，如图所示，∠ACB = 600，O为斜边的中点。已知I1= 2I2 = 2I3 ，I2在O点产生的磁场磁感应强度大小为B，则关于O点的磁感应强度，下列说法正确的是： （ ）‎ A．大小为2B，方向垂直AB向左 B．大小为B，方向垂直AB向左 C．大小为2B，方向垂直AB向右 D．大小为B，方向垂直AB向右 ‎【答案】B ‎8、【河北定州中学2016-2017学年第一学期高三物理周练试题（一）】一如图所示，磁单极子会在其周围形成均匀辐射磁场。质量为m、半径为R的圆环当通有恒定的电流I时，恰好能水平静止在N极正上方H处。已知与磁单极子N极相距r处的磁场强度大小为B=，其中k为常数．重力加速度为g。则： （ ）‎ A．静止时圆环的电流方向为顺时针方向（俯视）‎ B．静止时圆环沿其半径方向有扩张的趋势 C．静止时圆环的电流 D．若将圆环向上平移一小段距离后由静止释放，下落中加速度先增加后减小 ‎【答案】C ‎【名师点睛】本题巧妙地将此单极子的猜想与电流在磁场中的受力相结合，考查了受力平衡的问题，可知对环进行正确的受力分析，理解环在竖直方向的合力与重力大小相等是解答的关键．‎ ‎9、【宁夏石嘴山市第三中学2016届高三下学期第四次模拟考试理科综合试题】（多选）下图甲是回旋加速器的工作原理图．D1和D2是两个中空的半圆金属盒，它们之间有一定的电势差，A处的粒子源产生的带电粒子，在两盒之间被电场加速．两半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，所以粒子在半圆盒中做匀速圆周运动．若带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，不计带电粒子在电场中的加速时间，不考虑由相对论效应带来的影响，下列判断正确的是： （ ）‎ A．在Ek－t图中应该有tn＋1－tn＝tn－tn－1‎ B．在Ek－t图中应该有tn＋1－tn4cm和y<-4cm有粒子射出 C.左边界:y>8cm有粒子射出 D.左边界:0