2022年高三物理磁场综合题 .pdf

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1、1如图所示，有一垂直于纸向外的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，其边界为一边长L 的正三角形（边界上有磁场） ABC为三角形的三个顶点。今有一质量为m、电荷量为+q 的粒子（不计重力），以速度mqBL43从 AB边上的某点 P既垂直于 AB 边又垂直于磁场的方向射入，然后从 BC边上某点 Q 射出。若从 P点射入的该粒子能从Q点射出，则（）ALPB432BLPB431CLQB43DLQB21ABC名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - -

2、- - - - - x/cm y/cm O M P 602如图所示，第四象限内有互相正交的匀强电场E 与匀强磁 场B1， E的 大 小 为0.5 103V/m，B1大小为 0.5T；第一象限的某个区域内，有方向垂直纸面向里的匀强磁场B2， 磁场 B2的下边界与 x 轴重合。大量的质量 m=1 10-14kg、电荷量 q=1 10-10C 的带正电微粒，以某一速度 v 沿与 y 轴正方向 60 角，从 y 轴 OM 间进入 B1场，一段时间后， 所有的微粒都通过第一象限中的某一点。 已知微粒在 B1场中沿直线运动，M 点的坐标为 (0，-10)。不计粒子重力，g 取 10m/s2。(1)请分析判

3、 断匀强电场 E1的方向并求出微粒的运动速度v；(2)匀强磁场 B2的大小为多大？(3) B2磁场区域的最小面积为多少？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - - - - - - - 3.如图所示，在正方形区域abcd 内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场。在t=0 时刻，一位于 ad边中点 o 的粒子源在 abcd平面内发射出大量的同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与 od 边的夹角分布在0180 范围内。已知沿 o

4、d 方向发射的粒子在0tt时刻刚好从磁场边界cd 上的 p 点离开磁场， 粒子在磁场中做圆周运动的半径恰好等于正方形边长 L，粒子重力不计，求：（1）粒子的比荷 qm；（2）假设粒子源发射的粒子在0180 范围内均匀分布，此时刻仍在磁场中的粒子数与粒子源发射的总粒子数之比；（3）从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。pabcdO名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - 4 如图，POy区域内有沿y 轴正方向的匀强电场，

5、POx 区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，OP与 x轴成 角不计重力的负电荷，质量为m、电量为 q，从 y 轴上某点以初速度v0垂直电场方向进入，经电场偏转后垂直OP 进入磁场，又垂直x轴离开磁场求：（1）电荷 进入磁场时的速度大小（2）电场力对电荷做的功（3） 电场强度 E与磁感应强度 B 的比值yOPEBx0v名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 4解： （1）设带电粒子到达OP进入磁场前的瞬时速度为v，有：sin

6、vv0 （2）由动能定理，电场力做的功为：220202cot212121mvmvmvWE （2）设带电粒子在磁场中运动的半径为R，由牛顿运动定律：RmvqBv2 依题意：ROD 有几何关系：cosODCD 有：tvCD0 又：cot0vvDy在 y 方向：tmqEvDy联立可得：0vBE （评分说明：每式2 分）yOPEBx0v0vvCD名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - 5、 坐标原点 O 处有一点状的放射源，它

7、向xoy 平面内的 x轴上方各个方向发射 粒子，粒子的速度大小都是v0，在 0yd 的区域内分布有指向 y 轴正方向的匀强电场，场强大小为qdmvE2320，其中 q与 m 分别为 粒子的电量和质量；在dyd2的区域内分布有垂直于xoy平面的匀强磁场 . ab 为一块很大的平面感光板，放置于dy2处，如图所示 . 观察发现此时恰无粒子打到ab板上. （不考虑 a 粒子的重力）（1）求 粒子刚进入磁场时的动能；（2）求磁感应强度B的大小；（3）将 ab 板平移到什么位置时所有粒子均能打到板上?并求出此时 ab 板上被 粒子打中的区域的长度. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -

8、- - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - 5. （1）根据动能定理：2022121mvmvEqdt可得末动能2020222121mvmvEqdmvt(6 分) （2）根据上题结果可知02vvt，对于沿x 轴正方向射出的粒子进入磁场时与x 轴正方向夹角3，其在电场中沿 x 方向的位移dmEqdvtvx3322001，易知若此粒子不能打到 ab 板上，则所有粒子均不能打到ab 板，因此此粒子 轨 迹 必与 ab 板 相 切， 可 得其 圆 周 运动 的 半 径dr32又 根 据

9、 洛 伦 兹 力 提 供 向 心 力rmvBqvtt2可得qdmvqdmvBt0323（8 分）（3）易知沿 x 轴负方向射出的粒子若能打到ab 板上，则所有粒子均能打到板上。其临界情况就是此粒子轨迹恰好与 ab 板相切。由图可知此时磁场宽度为原来的31，即当 ab 板位于dy34的位置时，恰好所有粒子均能打到板上；ab 板上被打中区域的长度ddrxL3233421（6 分）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - 6如

10、图所示的直角坐标系中，第、象限内存在着垂直纸面向里的匀强磁场， 在 x=2L与 y 轴之间第、 象限内存在大小相等，方向相反的匀强电场，场强方向如图所示。在A（2L，L）到 C （2L，0）的连线上连续分布着电量为q、质量为 m 的粒子。从 t=0 时刻起，这些带电粒子依次以相同的速度沿 x 轴正方向射出。 从 A 点射入的粒子刚好沿如图所示的运动轨迹从 y 轴上的 A （0，L）沿 x 轴正方向穿过 y 轴。不计粒子的重力及它们间的相互作用，不考虑粒子间的碰撞。（1）求电场强度 E的大小（2）在 AC间还有哪些位置的粒子， 通过电场后也能沿x轴正方向穿过 y 轴（3）若从 A 点射入的粒子，

11、恰能垂直返回x2L的线上，求匀强磁场的磁感应强度B 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - - - - 7、如图所示，左侧为两块长为L=10cm ，间距3310dcm 的平行金属板，加U=V41031的电压，上板电势高；现从左端沿中心轴线方向入射一个重力不计的带电微粒，微粒质量m=10-10kg，带电量q=+10-4C，初速度v0=105m/s；中间用虚线框表示的正三角形内存在垂直纸面向里的匀强磁场B1，三角形的上顶点A 与上金属

12、板平齐， BC边与金属板平行， AB边的中点 P1恰好在下金属板的右端点； 三角形区域的右侧也存在垂直纸面向里，范围足够大的匀强磁场B2，且 B2=4B1；求（1）带电微粒从电场中射出时的速度大小和方向；（2）带电微粒进入中间三角形区域后，要垂直打在AC 边上，则该区域的磁感应强度B1是多少？（3）确定微粒最后出磁场区域的位置。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - 7 （1）带电微粒在电场中做类平抛运动时间t，加速度

13、a，设出电场时竖直方向的速度为madUqvytvL0（2）atvy或211/1033smdmUqasvLt6010由（得smatvy/10335（3）由 （ 1） （ 2 ） （ 3 ） 得smvvvy/103325220与 水 平 方 向 夹 角23tan,0vvy， 即垂直与 AB 出射。 （5）（2）带电粒子出电场时竖直方向偏转的位移y有221aty代入（ 1） （2）得，2603dmy，好粒子由 P1点垂直 AB 射入磁场。（6）带电粒子在磁场中运动轨迹如下图所示。设匀速圆周运动P1Q1段半径 R1，根据几何关系有211032030cosdR（7）由12RvmqvB（8）得TqRmvB

14、311（9）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - 带电粒子在B2磁场中以 O2为圆心做匀速圆周运动，即Q1Q2段，其半径4/12RR再次进入 B1区域时做以O3为圆心，半径仍为 R1的匀速圆周运动，即 Q2P2段，最后从P2点出磁场区域，如图所示。（10）在三角形 P2CO3中，根据数学知识，有)68.7(6013411312cmmRCP（11）说明： （1）（ 11）每式 2 分，共 22 分。8、如图所示，在真

15、空中，半径为b 的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外。在磁场右侧有一对平行金属板 M 和 N，两板间距离也为b，板长为 2b。两板的中心线 O1O2与磁场区域的圆心O 在同一直线上，两板左端与 O1也在同一直线上。有一电荷量为q、质量为 m 的带正电粒子，以速率v0从圆周上的 P 点沿垂直于半径 O O1并指向圆心 O 的方向进入磁场，当它从圆周上的O1点飞出磁场时，给 M、N 板加上如右图所示的电压uMN。最后粒子刚名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第

16、 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - 好以平行于 N 板的速度，从 N 板的边缘飞出。 不计平行金属板两端的边缘效应及粒子所受的重力。求磁场的磁感应强度 B 的大小；求交变电压的周期T 和电压 U0的值；若t=T/2 时刻，将该粒子从M、N 板右侧沿板的中心线O2 O1，仍以速率 v0射入 M、N 之间，求粒子从磁场中射出的点Q到 P点的距离。O2 O1 OMNPt uMN O U0 -U0 T T/2 3T/2 2T 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -