高三一模二模分类汇编磁场及混合场文档格式.docx
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则下列说法不正确的是（）
A．此粒子一定带正电
B．P、Q间的磁场一定垂直纸面向里
C．若另一个带电粒子也能做匀速直线运动，则它一定与该粒子具有相同的荷质比
D．若另一个带电粒子也能沿相同的轨迹运动，则它一定与该粒子具有相同的荷质比
2.（2017东城一18题）如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个强磁场。
一束等离子体（即高温下电离气体，含有大量正、负带电粒子）沿垂直于磁场的方向喷入磁场。
把P、Q与电阻R相连。
下列说法正确的是（）
A．Q板电势高于P点电势
B．R中有由b向a方向的电流
C．若只改变磁场的强弱，R中电流保持不变
D．若只增大粒子入射的速度，R中电流变大
3.（2017西城一17题）在粒子物理学的研究中，经常应用“气泡室”装置。
粒子通过气泡室中的液体时能量降低，在它的周围有气泡形成，显示出它的径迹。
如图所示为带电粒子在气泡室运动径迹的照片，气泡室处于垂直纸面向里的匀强磁场中。
下列有关甲、乙两粒子的判断正确的是（）
A．甲粒子带正电B．乙粒子带负电
C．甲粒子从b向a运动D．乙粒子从c向d运动
4.（2017海淀一18题）在匀强磁场中有一带正电的粒子甲做匀速圆周运动，当它运动到M点时，突然向与原运动相反的方向放出一个不带电的粒子乙，形成一个新的粒子丙。
如图3所示，用实线表示粒子甲运动的轨迹，虚线表示粒子丙运动的轨迹。
若不计粒子所受重力及空气阻力的影响，则粒子甲和粒子丙运动的轨迹可能是（）
图3
甲
丙
C
D
B
5.（2017东城一22题）（16分）如图所示，将一个质量为m，电荷量为+q的小球，以初速度，自h高处水平抛出。
不计空气阻力。
重力加速度为g。
（1）小球落地点与抛出点的水平距离。
（2）若在空间加一个匀强电场，小球水平抛出后做匀速直线运动，求该匀强电场的场强大小及方向。
（3）若在空间中除加
（2）中的点场外，再加一个垂直纸面的匀强磁场，小球平抛后做匀速圆周运动，且落地点与抛出点的水平距离也为h，求磁场的磁感应强度大小及方向。
MM
H
6.（2017朝阳二22题）（16分）
质谱仪的原理简图如图所示。
一带正电的粒子经电场加速后进入速度选择器，P1、P2两板间的电压为U，间距为d，板间还存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向外。
带电粒子沿直线经速度选择器从狭缝S3垂直MN进入偏转磁场，该磁场磁感应强度的大小为B2，方向垂直纸面向外。
带电粒子经偏转磁场后，打在照相底片上的H点，测得S3、H两点间的距离为l。
不计带电粒子的重力。
求：
（1）速度选择器中电场强度E的大小和方向；
（2）带电粒子离开速度选择器时的速度大小v；
（3）带电粒子的比荷。
7.（2017朝一23题）（18分）
物理学对电场和磁场的研究促进了现代科学技术的发展，提高了人们的生活水平。
（1）现代技术设备中常常利用电场和磁场来改变或者控制粒子的运动。
现有一质量为m，电荷量为e的电子由静止经加速电压U的加速电场加速后射出（忽略电子所受的重力）。
a．如图甲所示，若电子从加速电场射出后平行极板的方向射入偏转电场，偏转电场可看做匀强电场，板间电压为，极板长度为L，极板间距为d，求电子射入偏转电场时速度的大小v以及射出偏转电场时速度偏转角的正切值；
b．如图乙所示，若电子从加速电场射出后，沿直径方向射入半径为r的圆形磁场区域，该磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里。
设电子射出磁场时的速度方向与射入时偏转了角，请推导说明增大的方法（至少说出两种）。
（2）磁场与电场有诸多相似之处，电场强度的定义式请你由此类推，从运动电荷所受的洛伦兹力出发，写出磁感应强度B的定义式；
并从宏观与微观统一的思想出发构建一个合适的模型，推论证该定义式与这一定义式的一致性。
8.（2017平谷一23题）（18分）
当今医学成像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射电子的同位素碳11作为示踪原子，碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得的．加速质子的回旋加速器如图甲所示．D型盒装在真空容器中，两D型盒内匀强磁场的磁感应强度为B，两D型盒间的交变电压的大小为U．若在左侧D1盒圆心处放有粒子源S不断产生质子，质子质量为m，电荷量为q．假设质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计，不计质子所受重力，忽略相对论效应．
（1）第1次被加速后质子的速度大小v1是多大？
（2）若质子在D型盒中做圆周运动的最大半径为R，且D型盒间的狭缝很窄，质子在加速电场中的运动时间可忽略不计．那么，质子在回旋加速器中运动的总时间t总是多少？
（3）要把质子从加速器中引出，可以采用静电偏转法．引出器原理如图乙所示，一对圆弧形金属板组成弧形引出通道，内、外侧圆弧形金属板分别为两同心圆的一部分，圆心位于Oˊ点．内侧圆弧的半径为r0，外侧圆弧的半径为r0+d．在内、外金属板间加直流电压，忽略边缘效应，两板间产生径向电场，该电场可以等效为放置在Oˊ处的点电荷Q在两圆弧之间区域产生的电场，该区域内某点的电势可表示为（r为该点到圆心Oˊ点的距离）．质子从M点进入圆弧形通道，质子在D型盒中运动的最大半径R对应的圆周，与圆弧形通道正中央的圆弧相切于M点．若质子从圆弧通道外侧边缘的N点射出，则质子射出时的动能Ek是多少？
要改变质子从圆弧通道中射出时的位置，可以采取哪些办法？
9.（2017房山一23题）（18分）
1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间接交流电源，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可以忽略不计，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，A处粒子源产生的质子，质量为m、电荷量为q，（质子初速度很小，可以忽略）在加速器中被加速，加速电压为U．加速过程中不考虑相对论效应和重力作用，求：
（1）离子第一次进入磁场中的速度v．
（2）粒子在电场中最多被加速多少次．
（3）要使质子每次经过电场都被加速，则交流电源的周期为多大．在实际装置设计中，可以采取哪些措施尽量减少带电粒子在电场中的运行时间．
10.（2017东城二24题）（20分）
我们知道：
电流周围有磁场。
图1所示为环形电流周围磁场的分布情况。
根据电磁学理论可知，半径为R、电流强度为I的环形电流中心处的磁感应强度大小，其中k为已知常量。
（1）正切电流计是19世纪发明的一种仪器，它可以利用小磁针的偏转来测量电流。
图2为其结构示意图，在一个竖直放置、半径为r、匝数为N的圆形线圈的圆心O处，放一个可以绕竖直轴在水平面内转动的小磁针（带有分度盘）。
线圈未通电流时，小磁针稳定后所指方向与地磁场水平分量的方向一致，调整线圈方位，使其与静止的小磁针在同一竖直平面内。
给线圈通上待测电流后，小磁针偏转了α角。
已知仪器所在处地磁场的磁感应强度水平分量大小为Bc。
a．待测电流在圆心O处产生的磁感应强度B0的大小；
b．待测电流Ix的大小。
（2）电流的本质是电荷的定向运动，电流可以产生磁场意味着运动的电荷也可以产生磁场。
如图3所示，一个电荷量为q的点电荷以速度v运动，这将在与速度垂直的方向上、与点电荷相距为d的A点产生磁场。
请你利用上面电流产生磁场的规律，自己构建模型，求出该点电荷在此时的运动将在A点产生的磁场的磁感应强度大小BA。
参考答案
1
2
3
4
5.（16分）
（1）小球做平抛运动有，解得小球落地点与抛出点水平距离
（2）空间只存在匀强电场，小球做匀速直线运动，小球所受合力为零，根据平衡条件有
解得电场强度大小，电场方向：
竖直向上
（3）空间同时存在匀强电场和匀强磁场，小球做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力
设圆周运动半径为R，根据牛顿第二定律有，且由题知
解得磁感应强度大小，磁场方向垂直纸面向外
6．（16分）
（1）在速度选择器中有：
①
方向由P1板指向P2板。
（5分）
（2）在速度选择器中，粒子所受的电场力等于洛伦兹力，有：
②
联立①②式可得：
③（5分）
（3）粒子在偏转磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。
有：
④
其中⑤
联立③④⑤式可得：
⑥（6分）
7.（18分）
8.（18分）
（1）质子第一次被加速，由动能定理：
3分
解得：
2分
（2）质子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力：
2分
质子在做圆周运动的周期为：
1分
设质子运动至M点前被电场加速了n次，由动能定理：
1分
质子在磁场中做圆周运动的周期恒定，在回旋加速器中运动的总时间为：
2分
解得：
1分
（3）设M、N两点的电势分别为φ1、φ2，由能量守恒定律：
2分
由题可知：
，1分
解得：
1分
改变圆弧通道内、外金属板间所加直流电压的大小（改变圆弧通道内电场的强弱），或者改变圆弧通道内磁场的强弱，可以改变质子从圆弧通道中射出时的位置．2分
9.（18分）
（1）（5分）质子在电场中加速，由动能定理
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