高考物理二轮复习 第8讲 带电粒子在磁场及复合场中的运动专题突破练-人教版高三全册物理试题.doc

第8讲带电粒子在磁场及复合场中的运动考点一磁场的叠加及安培力问题1.(多选)[2018·全国卷Ⅱ]如图8-1所示,纸面内有两条互相垂直的长直绝缘导线L1、L2,L1中的电流方向向左,L2中的电流方向向上;L1的正上方有a、b两点,它们相对于L2对称.整个系统处于匀强外磁场中,外磁场的磁感应强度大小为B0,方向垂直于纸面向外.已知a、b两点的磁感应强度大小分别为B0和B0,方向也垂直于纸面向外,则()图8-1A.流经L1的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0B.流经L1的电流在a点产生的磁感应强度大小为B0C.流经L2的电流在b点产生的磁感应强度大小为B0D.流经L2的电流在a点产生的磁感应强度大小为B02.两根长度均为L的长直导线ab和cd平行放置在与导线所在平面垂直的匀强磁场中,磁场方向如图8-2所示.当通过导线ab的电流大小为2I、通过导线cd的电流大小为I时,导线ab受到的磁场力大小为F1、方向垂直于导线向左,导线cd受到的磁场力大小为F2、方向垂直于导线向右.已知直导线ab中的电流方向由b到a.下列判断正确的是()图8-2A.直导线cd中的电流由c到d,匀强磁场的磁感应强度的大小为B.直导线cd中的电流由c到d,匀强磁场的磁感应强度的大小为C.直导线cd中的电流由d到c,匀强磁场的磁感应强度的大小为D.直导线cd中的电流由d到c,匀强磁场的磁感应强度的大小为3.(多选)如图8-3甲所示,电流恒定的通电直导线MN垂直平放在两条相互平行的水平光滑金属导轨上,电流方向由M到N,在两导轨间存在着竖直匀强磁场,取垂直于纸面向里的方向为磁感应强度B的正方向.t=0时导线速度为零,若B按如图乙所示的余弦规律变化,导轨足够长,则下列说法正确的是()图8-3A.在最初的一个周期内,导线在导轨上往复运动B.在最初的一个周期内,导线一直向左运动C.在最初的半个周期内,导线的加速度先增大后减小D.在最初的半个周期内,导线的速度先增大后减小4.(多选)电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图8-4所示.1982年澳大利亚国立大学制成了能把m=2.2g的弹体(包括金属杆CD的质量)加速到v=10km/s的电磁炮.若平行金属导轨间距l=2m,长s=100m,通过导轨的电流为I=10A,则(导轨摩擦不计)()图8-4A.导轨间所加的匀强磁场的磁感应强度为55TB.导轨间所加的匀强磁场的磁感应强度为110TC.安培力的最大功率为1.1×107WD.安培力的最大功率为5.5×106W归纳1.磁感应强度:(1)由比值法定义:B=,大小和方向具有唯一性,与检验电流元无关,由场源自身的结构等决定;(2)矢量性,多个场源,某处的磁感应强度要利用平行四边形定则叠加.2.解决安培力作用下的运动问题的关键是把电磁学问题力学化,即进行受力分析和运动分析,其中安培力的方向要用左手定则来判断,注意F安⊥B、F安⊥I.其次是选用牛顿第二定律、平衡条件或功能关系建立方程解题.考点二带电粒子在有界磁场中的运动1如图8-5所示,左、右边界分别为PP'、QQ'的匀强磁场的宽度为d,长度足够大,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里.一个质量为m、电荷量大小为q的粒子以与左边界PP'成θ=45°角方向的速度v0垂直射入磁场,不计粒子重力,为了使粒子不能从边界QQ'射出,则:图8-5(1)当粒子带正电时,v0的最大值是多少?(2)当粒子带负电时,v0的最大值是多少?(3)两种情况下粒子在磁场中运动的时间之比是多少?[导思]①当粒子带正电或带负电时,粒子向哪个方向偏转?②当粒子从左侧穿出的速度最大时,轨迹有何特点?③如何确定粒子做圆周运动的圆心和圆心角?归纳解决带电粒子在匀强磁场中运动问题的关键是画出粒子运动轨迹的示意图,确定圆心、半径及圆心角.此类问题的解题思路是:(1)画轨迹:即确定圆心,用几何方法求半径并画出运动轨迹.(2)找联系:轨迹半径与磁感应强度、运动速度相联系,偏转角度与圆心角、入射方向、出射方向相联系,在磁场中运动的时间与周期相联系.(3)用规律:即牛顿第二定律和圆周运动的规律,特别是周期公式和半径公式.式1(多选)如图8-6所示,圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出),O为圆心,P为边界上的一点.相同的带电粒子a、b(不计重力)先后从P点射入磁场,粒子a正对圆心射入,速度方向改变60°后离开磁场,粒子b射入磁场时的速度方向与粒子a射入时的速度方向成60°角,已知它们离开磁场的位置相同.下列说法正确的是()图8-6A.a、b两粒子的速度大小之比=B.a、b两粒子在磁场中运动的时间之比=C.a、b两粒子在磁场中运动的半径之比=D.a、b两粒子在磁场中运动的轨迹长度之比=式2如图8-7所示,在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,一个质量为m、电荷