2019届高考物理二轮专题复习专题五电场与磁场第2讲磁场及带电粒子在磁场中的运动限时检测[精心整理].doc

第2讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动

一、选择题(本大题共8小题,每小题8分,共64分.第1～5题只有一项符合题目要求,第6～8题有多项符合题目要求)

1.(2018·北京卷,18)某空间存在匀强磁场和匀强电场.一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后,做匀速直线运动;若仅撤除电场,则该粒子做匀速圆周运动.下列因素与完成上述两类运动无关的是( C ) A.磁场和电场的方向 B.磁场和电场的强弱 C.粒子的电性和电量 D.粒子入射时的速度

解析:在匀强磁场和匀强电场的叠加区域内,带电粒子做匀速直线运动,则速度方向与电场方向和磁场方向均垂直,qvB=qE,故v=.因此粒子是否做匀速直线运动,与粒子的电性、电量均无关.而与磁场和电场的方向、强弱及速度大小均有关.撤去电场时,粒子速度方向仍与磁场垂直,满足做匀速圆周运动的条件,选项C正确.

2.(2018·江西高三毕业班质检)如图所示的虚线区域内,充满垂直纸面向内的匀强磁场和竖直向上的匀强电场,一带电颗粒A以一定初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿水平直线从区域右边界O′点穿出,射出时速度的大小为vA,若仅撤去磁场,其他条件不变,另一个相同的颗粒B仍以相同的速度由O点射入并从区域右边界穿出,射出时速度的大小为vB,则颗粒B( D )

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A.穿出位置一定在O′点上方,vBvA C.穿出位置一定在O′点下方,vBvA

解析:设带电颗粒从O位置飞入的速度为v0,若带电颗粒A带负电,其电场力、重力、洛伦兹力均向下,与运动方向垂直,不可能做直线运动.颗粒A一定为正电荷,且满足mg=Eq+Bqv0,出射速度vA=v0.若仅撤去磁场,由于mg>Eq,带电颗粒B向下偏转,穿出位置一定在O′点下方,合力对其做正功,出射速度vB>vA,D正确.

3.(2018·河南二模)如图所示,直线MN与水平方向成θ=30°角,MN的右上方区域存在磁感应强度大小为B、方向水平向外的匀强磁场,MN的左下方区域存在磁感应强度大小为2B、方向水平向里的匀强磁场,MN与两磁场均垂直.一粒子源位于MN上的a点,能水平向右发射不同速率、质量为m、电荷量为q(q>0)的同种粒子(粒子重力不计),所有粒子均能通过MN上的b点.已知ab=L,MN两侧磁场区域均足够大,则粒子的速率可能是( B )

A.C.

B. D.

,在MN的左下方区域的轨道

解析:粒子在MN的右上方区域的轨道半径R1=半径R2=L=n(R1+R2)=

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=R1,根据粒子做匀速圆周运动,由几何关系可得ab= (n=1,2,3,…),故粒子速率v=

(n=1,2,3,…),故B正

确,A,C,D错误.

4.(2018·深圳一模)如图所示,直线MN左侧空间存在范围足够大、方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,在磁场中P点有一个粒子源,可在纸面内各个方向射出质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计),已知∠POM=60°,PO间距为L,粒子速率均为为( B )

,则粒子在磁场中运动的最短时间

A.C.

B. D.

解析:粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力作向心力,则有qvB=m, 解得R=

=×

=L;

粒子做圆周运动的周期为T===;因为粒子做圆周运动的半径、周

期相同,那么,粒子转过的圆心角越小,则其弦长越小,运动时间越短;所以,过P点作OM的垂线,可知,粒子运动轨迹的弦长最小为Lsin 60°=L=R,故最短

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弦长对应的圆心角为60°,所以,粒子在磁场中运动的最短时间为tmin=T=故A,C,D错误,B正确.

,

5.(2018·河北衡水四模)如图所示,在竖直平面内,由绝缘材料制成的竖直平行轨道CD,FG与半圆轨道DPG平滑相接,CD段粗糙,其余部分都光滑,圆弧轨道半径为R,圆心为O,P为圆弧最低点,整个轨道处于水平向右的匀强电场中,电场强度为E.PDC段还存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B.有一金属圆环M,带有正电荷q,质量m=,套在轨道FG上,圆环与CD轨道间的动摩擦因数μ=0.2.如果圆环从距G点高为10R处由静止释放,则下列说法正确的是( C )

A.圆环在CD轨道上也能到达相同高度处

B.圆环第一次运动到P点(未进入磁场区域)时对轨道的压力为18mg C.圆环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功为8mgR D.圆环最终会静止在P点

解析:圆环从M点到CD轨道最高点的过程中,电场力和摩擦力都做负功,圆环的机械能减少,所以圆环在CD轨道上不能到达相同高度处,故A错误.设圆环第一次运动到P点时速度为v,由动能定理得mg·(10R+R)-EqR=mv2,在P点,由牛顿第二定律得N-mg=m,结合m=,解得N=21mg,由牛顿第三定律知圆环第一次运动到P点(未进入磁场区域)时对轨道的压力N′=N=21mg,故B错误.当圆环经过D点速度为零时,设圆环能返回到G点上方H点,H点离G点的距离为x.D到H的过程,由动能定理得qE·2R-mgx=0,得x=2R,圆环最终会在DH(H

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