1、2014年高考物理三轮复习大提分专题九 带电粒子在电磁场中的运动（带解析） 选择题 有两根长直导线 a、 b互相平行放置，如图 6所示为垂直于导线的截面图在如图所示的平面内， O点为两根导线连线的中点， M、 N为两导线连线的中垂线上两点，与 O点的距离相等， aM与 MN夹角为 .若两导线中通有大小相等、方向相同的恒定电流 I，单根导线中的电流在 M处产生的磁感应强度为 B0，则关于线段 MN上各点的磁感应强度，下列说法中正确的是 ( ) A M点和 N点的磁感应强度方向一定相反 B M点和 N点的磁感应强度大小均为 2B0cos C M点和 N点的磁感应强度大小均为 2B0sin D在线段
2、 MN上各点的磁感应强度都不可能为零 答案： AB 如图所示，圆柱形区域的横截面在没有磁场的情况下，带电粒子 (不计重力 )以某一初速度沿截面直径方向入射时，穿过此区域的时间为 t；若该区域加沿轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为 B，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时 ，速度方向偏转了 /3，根据上述条件可求得的物理量为（ ） A带电粒子的初速度 B带电粒子在磁场中运动的半径 C带电粒子在磁场中运动的周期 D带电粒子的比荷 答案： CD 试题分析：无磁场时，带电粒子做匀速直线运动，设圆柱形区域磁场的半径为 R0，则 ；而有磁场时，带电粒子做匀速圆周运动，由半径公式可得： ;由
3、几何关系得，圆磁场半径与圆轨道半径的关系： ;联式可得： ;设粒子在磁场中的运动时间 t0，粒子飞出此区域时，速度方向偏转 60角，则由周期公式可得： ；由于不知圆磁场的半径，因此带电粒子的运动半径也无法求出，以及初速度无法求故选： CD. 考点：带电粒子在匀强磁场中的运动。 如图所示，电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于圆面不加磁场时，电子束将通过磁场中心 O点而打到屏幕上的中心 M，加磁场后电子束偏转到 P点外侧现要使电子束偏转回到 P点，可行的办法是 ( ) A增大加速电压 B增加偏转磁场的磁感应强度 C将圆形磁场
4、区域向屏幕靠近些 D将圆形磁场的半径增大些 答案： AC 利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度 B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流 I， C、 D两侧面会形成电势差 UCD，下列说法中正确的是 ( ) A电势差 UCD仅与材料有关 B若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差 UCD 0 C仅增大磁感应强度时，电势差 UCD变大 D在测定地 球赤道上方的地磁电场强度弱时，元件的工作面应保持水平 答案： BC 试题分析：由霍尔元件的原理知，当 C、 D间电压稳定时，元件中载流子受到的洛伦兹力与电场力平衡，即 ，其中 d为
5、 C、 D间距离。根据电流的微观表达得： 。其中 s为垂直电流方向的横截面积，代入得 ，可见除与材料有关外，还与 B、 I有关，所以 A错误， C正确；根据左手定则， 自由电子在洛伦兹力作用下向 C侧面偏转，所以 ， B正确；地球赤道上方地磁场的方向是水平方向，故元件工作面应保持竖直，所以 D选项错误。 考点：考查了霍尔元件的工作原理 计算题 (16分 )如图所示，在平面直角坐标系 xoy中的第一象限内存在磁感应强度大小为 B、方向垂直于坐标平面向里的有界圆形匀强磁场区域 (图中未画出 )；在第二象限内存在沿 x轴负方向的匀强电场一粒子源固定在 x轴上坐标为 (-L， 0)的 A点粒子源沿 y
6、轴正方向释放出速度大小为 v的电子 ，电子恰好能通过 y轴上坐标为 (0， 2L)的 C点，电子经过磁场偏转后恰好垂直通过第一象限内与 x轴正方向成 15角的射线 ON(已知电子的质量为 m，电荷量为 e，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用 )求： 匀强电场的电场强度 E的大小； 电子离开电场时的速度方向与 y轴正方向的夹角 ； 圆形磁场的最小半径 Rmin 答案： E ； 45； Rmin 。 试题分析： 电子在从 A运动到 C的过程中，只受沿 x方向的电场力 eE作用，故做类平抛运动，设其运动时间为 t，因此在 x方向上有： L 在 y方向上有： 2L vt 由 式联立解得： E 根据类
7、平抛运动的结论可知，电子离开电场时的速度的反向延长线将交于 y方向位移的中点，即经过 (-L， L)点，因此 tan 1， 45 电子进入磁场后仅受洛伦兹力 evCB作用，在磁场中做匀速圆周运动，设其轨道半径为 r，根据牛顿第二定律有： evCB 根据几何关系可知： vC 根据题意作出 电子的运动轨迹示意图如下图所示 由图中几何关系可知，电子在磁场中偏转 120后垂直于 ON射出，因此当图中 PQ为圆形磁场的直径时其半径最小，即有： Rmin rsin60 由 式联立解得： Rmin 考点：本题主要考查了类平抛运动的应用、带电粒子在电场中的偏转、在有界磁场中的运动等问题，属于中档题。 如图所示
8、， aa、 bb、 cc、 dd为区域 、 、 的竖直边界，三个区域的宽度相同，长度 足够大，区域 、 内分别存在垂直纸面向外和向里的匀强磁场，区域 存在竖直向下的匀强电场一群速率不同的带正电的某种粒子，从边界 aa上的 O处，沿着与 Oa成 30角的方向射入 区速率小于某一值的粒子在 区内运动时间均为 t0；速率为 v0的粒子在 区运动 后进入 区已知 区的磁感应强度的大小为 B， 区的电场强度大小为 2Bv0，不计粒子重力求： (1)该种粒子的比荷 ； (2)区域 的宽度 d； (3)速率为 v0的粒子在 区内运动的初、末位置间的电势差 U； (4)要使速率为 v0的粒子进入 区后能返回到 区， 区的磁感应强度 B的大小范围应为多少？ 答案： (1) (2) (3) (4)B B
