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2022年高考物理母題題源系列 專題09 帶電粒子在磁場中的運動(含解析)

上傳人:xt****7 文檔編號:105287260 上傳時間:2022-06-11 格式:DOC 頁數(shù):13 大小:1.24MB
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1、2022年高考物理母題題源系列 專題09 帶電粒子在磁場中的運動(含解析) 【母題來源一】 xx新課標二第19題 【母題原題】19.(多選)有兩個運強磁場區(qū)域I和 II,I中的磁感應(yīng)強度是II中的k倍,兩個速率相同的電子分別在兩磁場區(qū)域做圓周運動。與I中運動的電子相比,II中的電子: ( ) A.運動軌跡的半徑是I中的k倍 B.加速度的大小是I中的k倍 C.做圓周運動的周期是I中的k倍 D.做圓周運動的角速度是I中的k倍 【母題來源二】 xx四川卷第7題 【母題原題】7.(多選)如圖所示,S處有一電子源,可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子,平板MN垂直于紙

2、面,在紙面內(nèi)的長度L=9.1cm,中點O與S間的距離d=4.55cm,MN與SO直線的夾角為θ,板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=2.0×10-4T,電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg,電荷量e=-1.6×10-19C,不計電子重力。電子源發(fā)射速度v=1.6×106m/s的一個電子,該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長度為l,則: ( ) A.θ=90°時,l=9.1cm B.θ=60°時,l=9.1cm C.θ=45°時,l=4.55cm D.θ=

3、30°時,l=4.55cm 【命題意圖】 本題考查帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時遵循的規(guī)律,涉及向心力、洛倫茲力、圓周運動知識,意在考查考生對物理規(guī)律的理解能力和綜合分析能力。 【考試方向】 帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動問題,是高考考查的重點和熱點,可能以選擇題單獨命題,但更多的是結(jié)合其他知識以計算題的形式考查。 【得分要點】 1、帶電體在磁場中的臨界問題的處理基本思路 (1)畫軌跡:即畫出運動軌跡,并確定圓心,用幾何方法求半徑. (2)找聯(lián)系:軌道半徑與磁感應(yīng)強度、運動速度相聯(lián)系,偏轉(zhuǎn)角度與圓心角、運動時間相聯(lián)系,在磁場中運動的時間與周期相聯(lián)系. (3)用規(guī)律

4、:即牛頓第二定律和圓周運動的規(guī)律,特別是周期公式、半徑公式. 2、帶電粒子在有界磁場中運動的幾種常見情形 (1)直線邊界(進出磁場具有對稱性,如圖所示) (2)平行邊界(存在臨界條件,如圖所示) (3)圓形邊界(沿徑向射入必沿徑向射出,如圖所示) 3、帶電粒子在勻強磁場中的運動 找圓心、求半徑、確定轉(zhuǎn)過的圓心角的大小是解決這類問題的前提,確定軌道半徑和給定的幾何量之間的關(guān)系是解題的基礎(chǔ),建立運動時間t和轉(zhuǎn)過的圓心角θ之間的關(guān)系是解題的關(guān)鍵. (1)圓心的確定 ①已知入射點、出射點、入射方向和出射方向時,可通過入射點和出射點分別作垂直于入射方向和出射方向的直線,兩條直

5、線的交點就是圓弧軌道的圓心(如圖10甲所示,圖中P為入射點,M為出射點). ②已知入射方向、入射點和出射點的位置時,可以通過入射點作入射方向的垂線,連接入射點和出射點,作其中垂線,這兩條垂線的交點就是圓弧軌跡的圓心(如圖乙所示,P為入射點,M為出射點). (2)半徑的確定 可利用物理學(xué)公式或幾何知識(勾股定理、三角函數(shù)等)求出半徑大小. (3)運動時間的確定:電荷在勻強電場和勻強磁場中的運動規(guī)律不同.運動電荷穿出有界電場的時間與其入射速度的方向和大小有關(guān),而穿出有界磁場的時間則與電荷在磁場中的運動周期有關(guān).在解題過程中靈活運用運動的合成與分解和幾何關(guān)系是解題關(guān)鍵;粒子在磁場中運動一

6、周的時間為T,當(dāng)粒子運動的圓弧所對應(yīng)的圓心角為θ時,其運動時 間表示為:T(或) 【母題1】如圖所示,在平面直角坐標系中有一個垂直紙面向里的圓形勻強磁場,其邊界過原點O和y軸上的點a(0,L)。一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場,并從x軸上的b點射出磁場,此時速度的方向與x軸正方向的夾角為60°。下列說法正確的是: ( ) A.電子在磁場中運動的半徑為L B.電子在磁場中運動的時間為2πL/3v0 C.磁場的磁感應(yīng)強度為mv0/eL D.電子在磁場中做圓周運動的速度不變 考點:本題考查帶電粒子在磁場中的運動。 【母題2】

7、(多選)如圖,MN、PQ是圓O的兩條相互垂直的直徑,圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,荷質(zhì)比相等的正、負離子分別從M、N以等大速率射向O.若正離子從P出射,則: ( ) A.負離子會從Q出射 B.負離子也從P出射 C.兩離子在磁場中運動時間相等 D.兩離子在磁場中運動路程不相等 【母題3】(多選)如圖所示,在x>0、y>0的空間中有恒定的勻強磁場,磁感應(yīng)強度的方向垂直于xOy 平面向里,大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子,從在x軸上的某點P沿著與x軸成30°角的方向射入磁場。不計重力影響,則下列說法中正確的是: ( ) A.粒

8、子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間可能為 B.粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間可能為 C.粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間可能為 D.粒子一定不能通過坐標原點 【母題4】如圖所示,有一個正方形的勻強磁場區(qū)域abcd,e是ad的中點,f是cd的中點,如果在a點沿對角線方向以速度v射入一帶負電的帶電粒子(帶電粒子重力不計),恰好從e點射出,則: ( ) A.如果粒子的速度增大為原來的二倍,將從d點射出 B.如果粒子的速度增大為原來的三倍,將從f點射出 C.如果粒子的速度不變,磁場的磁感應(yīng)強度變?yōu)樵瓉淼亩叮矊膁點射出 D.只改變粒子的速度使其分別從e、d、f點射出時,從

9、e點射出所用時間最短 【母題5】如圖所示,等腰直角三角形abc區(qū)域中有垂直紙面向里的勻強磁場B,速度為的帶電粒子,從a點沿ab方向射入磁場后恰能從c點射出,現(xiàn)將勻強磁場B換成垂直ac邊向上的勻強電場E,其它條件不變,結(jié)果粒子仍能從c點射出,粒子的重力不計,則下列說法中正確的是: ( ) A.粒子帶正電 B. C.粒子從磁場中離開時的速度方向與從電場中離開時的速度方向不同 D.粒子從磁場中離開時的速度大小與從電場中離開時的速度大小不同 【母題6】如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度的大小為B1,P為磁場邊界上的一點.相同的帶正電荷粒子,以相同

10、的速率從P 點射入磁場區(qū)域,速度方向沿位于紙面內(nèi)的各個方向.這些粒子射出邊界的位置均處于邊界的某一段弧上,這段圓弧的弧長是圓周長的。若將磁感應(yīng)強度的大小 變?yōu)?B2,結(jié)果相應(yīng)的弧長變?yōu)閳A周長的,不計粒子的重力和粒子間的相互影響,則等于: ( ) A. B. C. D. 【母題7】(多選)如圖所示,以直角三角形AOC為邊界的有界勻強磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強度為B,∠A=60°,AO=L.在O點放置一個粒子源,可以向各個方向發(fā)射某種帶負電粒子,粒子的比荷為q/m,發(fā)射速度大小都為v0,且滿足v0=,發(fā)射方向由圖中的角度θ表示.對于粒子進入磁場后

11、的運動(不計重力作用),下列說法正確的是: ( ) A.粒子有可能打到A點 B.以θ=60°飛入的粒子在磁場中運動時間最短 C.以θ<30°飛入的粒子在磁場中運動的時間都相等 D.在AC邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出 【母題8】(多選)磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)。如圖所示,平行金屬板之間有一個很強的勻強磁場,將一束含有大量正、負帶電粒子的等離子體,沿圖中所示方向以一定速度噴入磁場。圖中虛線框部分相當(dāng)于發(fā)電機。把兩個極板與用電器相連,則: ( ) A.用電器中的電流方向從A到B B.用電器中的電流方向從B到A C.若只增強磁場,發(fā)電機的

12、電動勢增大 D.若只增大噴入粒子的速度,發(fā)電機的電動勢增大 【答案】ACD 【母題9】(多選)如圖,為探討霍爾效應(yīng),取一塊長度為a、寬度為b、厚度為d的金屬導(dǎo)體, 給金屬導(dǎo)體加與側(cè)面垂直的勻強磁場B, 且通以圖示方向的電流I時, 用電壓表測得導(dǎo)體上、下表面M、N間電壓為U. 已知自由電子的電荷量為e. 下列說法中正確的是: ( ) A. M板比N板電勢高 B. 導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)越多, 電壓表的示數(shù)越大 C. 導(dǎo)體中自由電子定向移動的速度為v=U/Bd D. 導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為 【母題10】(多選)如圖是一個醫(yī)用回旋加速器示意圖,其核心部分是兩個D形金屬盒,兩金屬盒置于勻強磁場中,并分別與高頻電源相連?,F(xiàn)分別加速氘核()和氦核(),下列說法中正確的是: ( ) A.它們的最大速度相同 B.它們的最大動能相同 C.兩次所接高頻電源的頻率相同 D.僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能

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