2015年高考近四年高考试卷分类汇编 带电粒子在磁场中的圆周运动

2015年高考近四年高考试卷分类汇编 带电粒子在磁场中的圆周运动内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 ，半径为 R 的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面） ，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。 一电荷量为 q（q0） 、质量为 m 的粒子沿平行于直径 方向射入磁场区域，射入点与 距离为 R/2，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为 60，则粒子的速率为（不计重力）A B C D案】B【解析】粒子带正电，根据左手定则，判断出粒子受到的洛伦兹力向右，轨迹如图所示：入射点与圆心连线与初速度方向夹角为 30，初速度方向与轨迹所对弦夹角也为 30，所以轨迹半径 由2，B 选项对。 新课标 17空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为 R，磁场方向 2、垂直横截面。 一质量为 m、电荷量为 q（q0 ）的粒子以速率 横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向 60。 不计重力，该磁场的磁感应强度大小为A B C D03 解析：带电粒子在磁场中运动如图所示，由几何关系可知轨道半径，洛伦兹力等于向心力，有 ，20得磁场的磁感应强度 ，A 正确。 02013 年北京卷 22 （16 分）如图所示，两平行金属板间距为 d，电势差为 U，板间电场可0 v+q 高中物理资源下载平台世昌的博客 ；金属板下方有一磁感应强度为 B 的匀强磁场。 带电量为+q、质量为 m 的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。 忽略重力的 3、影响，求：匀强电场场强 E 的大小；粒子从电场射出时速度 的大小；粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 R。 答：（1） （2） （3） 解析】 （1）电场强度的大小为 ；2 ）根据动能定理，有， , 解得 ；213 ）粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 ，得 . 2012 年理综全国卷17 质量分别为 荷量分别为 两粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，已知两粒子的动量大小相等。 下列说法正确的是A. 若 q1=它们作圆周运动的半径一定相等B. 若 m1=它们作圆周运动的半径一定相等C. 若 q1它们作圆周运动的周期一定不相等D. 若 m1它们作圆周运动的周期一定不相等【答案】A【解析 4、】带电粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力,其轨道半径 ，周期若 q1= 正确；若 q1它们作圆周运动的周期可能相等，选项 C 错误；若 m1=它们作圆周运动的半径不一定相等，选项 B 错误；若 m1它们作圆周运动的周期可能相等，选项 D 错误。 5. 2012 年理综北京卷16. 在磁场力作用下做匀速圆周运动。 将该粒子的运高中物理资源下载平台世昌的博客 ，那么此电流值 （D）A. 与粒子电荷量成正比 该粒子的运动等效为环形电流，该粒子在一个周期只通过某一个截面一次，则环形电流在一个周期 T 内的电量为 q，根据电流定义式有 子在磁场力作用下做匀速圈周运动，根据周期公式有 两式联立有 环形电 5、流与磁感应强度成正比，与粒子质量成反比，与粒子电荷量的平方成正比，而与粒子速率无关，答案 D。 6. 2012 年理综广东卷15. 质量和电量都相等的带电粒子 M 和 N，以不同的速率经小孔 S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图 2 中虚线所示，下列表述正确的是 负电，N 速率小于 N 、N 运行时间大于 N 的运行时间【解析】选 A。 由左手定则可知 M 带负电，N 带正电，故 A 选项正确。 由 得 ，由题知两个带电粒子的质量和电量都相等，又进入到同一个图及 A 选项的判断可知 点电荷 a 在纸面内垂直于 F 点射出，其轨迹经过 G 点；再使带有同样电荷量的点电荷 b 在纸面内与 一定角度从 6、 E 点射出，其轨迹也经过 G 点。 两点电荷从射出到经过 G 点所用的时间相同，且经过 G 点时的速度方向也相同。 已知点电荷a 的质量为 m，轨道半径为 R，不计重力，求：（1 ）点电荷 a 从射出到经过 G 点所用的时间；（2 ）点电荷 b 的速度大小。 答：（1） （2）4解析：设点电荷 a 的速度大小为 v，由牛顿第二定律得式得点电荷 a 做圆周运动的周期为 T，有q2如图，O 和 别是 a 和 b 的圆轨道的圆心，设 a 在磁场中偏转的角度为 ，由几何关系得=90 故从开始运动到经过 G 点所用的时间 t 为30 135 世昌的博客 （2 ）设点电荷 b 的速度大小为 道半径为 R1，b 7、 在磁场中偏转的角度为 ，依题意有 1由式得 点相切，所以过 G 点的半径 同一直线上。 由几何关系和题给条件得=60 R 联立式，解得6. 2013 年全国卷大纲版 26 （20 分）如图，虚线 y 轴的夹角 =60，在此角范围内有垂直于 面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。 一质量为 m、电荷量为 q（q 0）的粒子从左侧平行于 x 轴射入磁场，入射点为 M。 粒子在磁场中运动的轨道半径为 R。 粒子离开磁场后的运动轨迹与 x 轴交于 P 点（图中未画出）且。 不计重力。 求 M 点到 O 点的距离和粒子在磁场中运动的时间。 ：根据题意，带电粒子进入磁场后做圆周运动，运动轨迹交虚线 A 点，圆心为 8、点， y 轴的夹角为 ；粒子从 A 点射出后，运动轨迹交 x 轴于 P 点，与 x 轴的夹角为 ，如图所示。 有 2 点作 x、 y 轴的垂线，垂足分别为 B、 D，由图中几何关系得 由以上五式和题给条件得 1高中物理资源下载平台世昌的博客 或 3090设 M 点到 O 点的距离为 h 据几何关系3用以上两式和 得23)解得 ( =30) (1)3( =90) ()当 =30时，粒子在磁场中运动的时间为 126当 =90时，粒子在磁场中运动的时间为 42012年理综山东卷23 (18分)如图甲所示，相隔一定距离的竖直边界两侧为相同的匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，在边界上固定两长为极板中心各有 9、一小孔 2，两极板间电压的变化规律如图乙所示，正反向电压的大小均为U 0，周期为T 0。 在t=0时刻将一个质量为m、电量为- q（q 0）的粒子由S 1静止释放，粒子在电场力的作用下向右运动，在 时刻通过S 20直于边界进入右侧磁场区。 （不计粒子重力，不考虑极板外的电场）（1 ）求粒子到达S 2时的速度大小 ）为使粒子不与极板相撞，求磁感应强度的大小应满足的条件。 （3 ）若已保证了粒子未与极板相撞，为使粒子在t=3T 0时刻再次到达S 2，且速度恰好为零，求该过程中粒子在磁场内运动的时间和磁感强度的大小解：（1）粒子由S 1至S 2的过程中，根据动能定理得201乙01 世昌的博客 式得 粒子 10、的加速度大小为a，由牛顿第二定律得由运动学公式得20)(1立式得)设磁感应强度大小为B，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R ，由牛顿第二定律得使粒子在磁场中运动时不与极板相撞，须满足2立式得 3 ）设粒子在两边界之间无场区向左匀速运动的过程用时为t 1，有d= 联立式得 401粒子再次达到S 2时速度恰好为零，粒子回到极板间应做匀减速运动，设匀减速运动的时间为t 2，根据运动学公式得2式得02粒子在磁场中运动的时间为t 2103联立式得 470式结合运动学公式得由题意得T=t联立式得 07818. 2011 年理综福建卷22 （ 20 分）如图甲，在 x 0 的空间中存在沿 y 轴负方向的匀 11、强电场和垂直于 面向高中物理资源下载平台世昌的博客 ，电场强度大小为 E，磁感应强度大小为 B。 一质量为 m，带电量为q（q0 ）的粒子从坐标原点 O 处，以初速度 x 轴正方向射入，粒子的运动轨迹见图甲，不计粒子的重力。 求该粒子运动到 y=h 时的速度大小 v；现只改变入射粒子初速度的大小，发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹（线）不同，但具有相同的空间周期性，如图乙所示；同时，这些粒子在 y 轴方向上的运动（简谐运动，且都有相同的周期。 求粒子在一个周期 T 内，沿 x 轴方向前进的距离 s；当入射粒子的初速度大小为 ，其 像如图丙所示，求该粒子在 y 轴方向上做简谐运动的振幅 写出 函数表达式。 【解析】 （1）由于洛仑兹力不做功，只有电。