【创新设计】2013-2014学年高中物理鲁科版选修3-1第6章 磁场对电流和运动电荷的作用章末整合

网络构建解密高考章末整合磁场的作用网络构建解密高考1．(2011·浙江)利用如图1所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子．图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L.一群质量为m、电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，对于能够从宽度为d的缝射出的粒子，下列说法正确的是()．网络构建解密高考A．粒子带正电B．射出粒子的最大速度为qBL＋3d2mC．保持d和L不变，增大B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D．保持d和B不变，增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大图1网络构建解密高考答案BC解析由左手定则可判断粒子带负电，故A错误；由题意知：粒子的最大半径rmax＝L＋3d2、粒子的最小半径rmin＝L2，根据r＝mvqB，可得vmax＝qBL＋3d2m、vmin＝qBL2m，则vmax－vmin＝3qBd2m，故可知B、C正确，D错误．网络构建解密高考(1)只有洛伦兹力作用时，垂直射入磁场的粒子，做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力；(2)多个力作用下粒子做圆周运动时，必满足除洛伦兹力之外的力合力为零．网络构建解密高考1．(2008·天津理综)在平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成θ＝60°角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示．不计粒子重力，求：(1)M、N两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.图2网络构建解密高考解析(1)设粒子过N点时的速度为v，有v0v＝cosθv＝2v0粒子从M点运动到N点的过程，有qUMN＝12mv2－12mv20UMN＝3mv202q(2)粒子在磁场中以O′为圆心做匀速圆周运动，半径为O′N，有qvB＝mv2r，r＝2mv0qB网络构建解密高考(3)由几何关系得ON＝rsinθ设粒子在电场中运动的时间为t1，有ON＝v0t1t1＝3mqB粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T＝2πmqB设粒子在磁场中运动的时间为t2，有t2＝π－θ2πTt2＝2πm3qB，t＝t1＋t2t＝33＋2πm3qB网络构建解密高考答案(1)3mv202q(2)2mv0qB(3)33＋2πm3qB网络构建解密高考2．(2010·福建理综)如图3所示的装置，左半部为速度选择器，右半部为匀强的偏转电场．一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片D上．已知同位素离子的电荷量为q(q0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场，照相底片D与狭缝S1、S2的连续平行且距离为L，忽略重力的影响．图3网络构建解密高考(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小；(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x，求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)．解析(1)能从速度选择器射出的离子满足①qE0＝qv0B0v0＝E0B0②网络构建解密高考(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动，则x＝v0t③L＝12at2④由牛顿第二定律得qE＝ma⑤由②③④⑤解得x＝E0B02mLqE答案(1)E0B0(2)x＝E0B02mLqE网络构建解密高考(1)在磁场中带电粒子做匀速圆周运动，在匀强电场中运动的粒子做匀变速运动，如匀加速直线运动、类平抛运动等，满足的规律是牛顿运动定律或者动能定理．(2)在磁场中运动的带电粒子无论做什么运动，洛伦兹力永不做功．网络构建解密高考1．(2011·安徽)如图4所示，在以坐标原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为B，磁场方向垂直于xOy平面向里．一带正电的粒子(不计重力)从O点沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经t0时间从P点射出．图4网络构建解密高考(1)求电场强度的大小和方向；(2)若仅撤去磁场，带电粒子仍从O点以相同的速度射入，经t02时间恰从半圆形区域的边界射出．求粒子运动加速度的大小；(3)若仅撤去电场，带电粒子仍从O点射入，且速度为原来的4倍，求粒子在磁场中运动的时间．网络构建解密高考解析(1)设带电粒子的质量为m，电荷量为q，初速度为v，电场强度为E.可判断出粒子受到的洛伦兹力沿x轴负方向，于是可知电场强度沿x轴正方向且有qE＝qvB①又R＝vt0②则E＝BRt0③网络构建解密高考(2)仅有电场时，带电粒子在匀强电场中作类平抛运动在y方向位移y＝vt22④由②④式得y＝R2⑤设在水平方向位移为x，因射出位置在半圆形区域边界上，于是x＝32R又有x＝12at022⑥得a＝43Rt20⑦网络构建解密高考(3)仅有磁场时，入射速度v′＝4v，带电粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，设轨道半径为r，由牛顿第二定律有qv′B＝mv′2r⑧又qE＝ma⑨由⑦⑧⑨式得r＝3R3○10由几何关系sinα＝R2r⑪即sinα＝32，α＝π3⑫网络构建解密高考带电粒子在磁场中运动周期T＝2πmqB则带电粒子在磁场中运动时间tR＝2α2πT所以tR＝3π18t0⑬答案(1)BRt0沿x轴正方向(2)43Rt20(3)3π18t0网络构建解密高考解这类问题时要注意做到：(1)描述带电粒子运动轨迹示意图；(2)根据边界条件及几何关系，确定圆心、求半径；(3)利用半径公式、周期公式求运动的时间．