高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 選擇題部分 專練10 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)

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1、高考物理大二輪專題復(fù)習(xí) 考前增分練 選擇題部分 專練10 帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)1(xx新課標(biāo)16)如圖1所示,MN為鋁質(zhì)薄平板,鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁場(未畫出)一帶電粒子從緊帖鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出,從Q點(diǎn)穿越鋁板后到達(dá)PQ的中點(diǎn)O.已知粒子穿越鋁板時(shí),其動(dòng)能損失一半,速度方向和電荷量不變不計(jì)重力鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為()圖1A2 B. C1 D.答案D解析設(shè)帶電粒子在P點(diǎn)時(shí)初速度為v1,從Q點(diǎn)穿過鋁板后速度為v2,則Ek1mv,Ek2mv;由題意可知Ek12Ek2,即mvmv,則.由洛倫茲力提供向心力,即qvB,得R,由題意可知,所以,故選項(xiàng)D

2、正確2(xx安徽18)“人造小太陽”托卡馬克裝置使用強(qiáng)磁場約束高溫等離子體,使其中的帶電粒子被盡可能限制在裝置內(nèi)部,而不與裝置器壁碰撞已知等離子體中帶電粒子的平均動(dòng)能與等離子體的溫度T成正比,為約束更高溫度的等離子體,則需要更強(qiáng)的磁場,以使帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)半徑不變由此可判斷所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度B正比于()A. BT C. DT2答案A解析考查帶電粒子在磁場中的圓周運(yùn)動(dòng)問題由題意知,帶電粒子的平均動(dòng)能Ekmv2T,故v.由qvB整理得:B.故選項(xiàng)A正確3如圖2所示,扇形區(qū)域AOC內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,邊界OA上有一粒子源S.某一時(shí)刻,從S平行于紙面向各個(gè)方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子(不

3、計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,經(jīng)過一段時(shí)間有部分粒子從邊界OC射出磁場已知AOC60,從邊界OC射出的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間等于(T為粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期),則從邊界OC射出的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不可能為()圖2A. B. C. D.答案AB解析粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),粒子在磁場中出射點(diǎn)和入射點(diǎn)的連線即為軌跡的弦初速度大小相同,軌跡半徑R相同設(shè)OSd,當(dāng)出射點(diǎn)D與S點(diǎn)的連線垂直于OA時(shí),DS弦最長,粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長可得軌跡半徑為:Rd;當(dāng)出射點(diǎn)E與S點(diǎn)的連線垂直于OC時(shí),弦ES最短,粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短則:SEd,由幾何知識(shí),得60,最短時(shí)間:

4、tminT,所以,粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間范圍為Tt,故不可能的是A、B.4如圖3所示,xOy坐標(biāo)平面在豎直面內(nèi),x軸沿水平方向,y軸正方向豎直向上,在圖示空間內(nèi)有垂直于xOy平面的水平勻強(qiáng)磁場一帶電小球從O點(diǎn)由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中曲線關(guān)于帶電小球的運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是()圖3AOAB軌跡為半圓B小球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)A時(shí)速度最大,且沿水平方向C小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能增加D小球在A點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力與重力大小相等答案B解析因小球受到重力和洛倫茲力作用,重力改變速度的大小,而洛倫茲力僅改變速度的方向,又洛倫茲力大小隨速度的變化而變化,故電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡不可能是圓,故A錯(cuò)誤;因?yàn)橄到y(tǒng)只有重力做功

5、,機(jī)械能守恒,最低點(diǎn)A處,重力勢能最小,動(dòng)能最大,速度最大,曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向?yàn)樵擖c(diǎn)的切線方向,最低點(diǎn)的切線方向在水平方向,故B正確,C錯(cuò)誤;若最低點(diǎn)洛倫茲力與重力大小相等,根據(jù)平衡可知電荷將水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),不可能沿軌跡AB運(yùn)動(dòng),與實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡不相符,故D錯(cuò)誤5如圖4所示,L1和L2為兩條平行的虛線,L1上方和L2下方都是范圍足夠大且磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場,A、B兩點(diǎn)都在L2上帶電粒子從A點(diǎn)以初速度v0與L2成30角斜向右上方射出,經(jīng)過偏轉(zhuǎn)后正好過B點(diǎn),經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度方向也斜向上,不計(jì)重力,下列說法正確的是()圖4A若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)的初速度變大(方向不變),它仍能經(jīng)過B點(diǎn)B帶電粒

6、子經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度一定跟在A點(diǎn)時(shí)的速度大小相同C此帶電粒子既可以是正電荷,也可以是負(fù)電荷D若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)的初速度方向改為與L2成60角斜向右上方,它將不能經(jīng)過B點(diǎn)答案ABC解析帶電粒子從L2上的A點(diǎn)以初速度v0與L2成30角斜向右上方射出后,如果一個(gè)周期內(nèi)剛好通過L2上的B點(diǎn)時(shí),其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示由圖可知,粒子到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度與在A點(diǎn)時(shí)的速度相同,選項(xiàng)B正確;根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及題目條件可知,A、B兩點(diǎn)間的距離應(yīng)等于LABn(r)(r)n2d(其中d表示L1與L2之間的距離,r表示粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑),粒子能否通過B點(diǎn)與粒子的初速度大小無關(guān),故選項(xiàng)A正確;同理,可根據(jù)粒子帶負(fù)電時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡,

7、得到LAB與粒子的速度無關(guān),則粒子帶負(fù)電時(shí)也能通過B點(diǎn),選項(xiàng)C正確;若斜向上的角度改變?yōu)?0,則通過計(jì)算可知帶電粒子此時(shí)運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的偏移量是角度為30時(shí)帶電粒子運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期的偏移量的,所以帶電粒子仍能回到B點(diǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤6中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了量子反?;魻栃?yīng),楊振寧稱這一發(fā)現(xiàn)是諾貝爾獎(jiǎng)級的成果如圖5所示,厚度為h,寬度為d的金屬導(dǎo)體,當(dāng)磁場方向與電流方向垂直時(shí),在導(dǎo)體上下表面會(huì)產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)下列說法正確的是()圖5A上表面的電勢高于下表面的電勢B僅增大h時(shí),上下表面的電勢差增大C僅增大d時(shí),上下表面的電勢差減小D僅增大電流I時(shí),上下表面的電勢差減小答案C解析金屬導(dǎo)體中的自由電荷

8、是帶負(fù)電的電子,由電流方向向右可知電子的移動(dòng)方向向左,根據(jù)左手定則,上表面帶負(fù)電,下表面帶正電,下表面的電勢高于上表面,故A錯(cuò)誤;穩(wěn)定時(shí),電子受到的洛倫茲力與電場力相平衡,則evBe,解得UvBh,而根據(jù)Inevhd,可知v,故U,故增大h,電勢差不變,僅增大d時(shí),上、下表面的電勢差減小,故B錯(cuò)誤,C正確;而僅增大I時(shí),電勢差應(yīng)該增大,故D錯(cuò)誤7如圖6所示,在xOy平面內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場,第一、二、四象限內(nèi)的磁場方向垂直紙面向里,第三象限內(nèi)的磁場方向垂直紙面向外P(L,0)、Q(0,L)為坐標(biāo)軸上的兩個(gè)點(diǎn)現(xiàn)有一電子從P點(diǎn)沿PQ方向射出,不計(jì)電子的重力()圖6A若電子從P點(diǎn)出發(fā)

9、恰好經(jīng)原點(diǎn)O第一次射出磁場分界線,則電子運(yùn)動(dòng)的路程一定為B若電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)原點(diǎn)O到達(dá)Q點(diǎn),則電子運(yùn)動(dòng)的路程一定為LC若電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)原點(diǎn)O到達(dá)Q點(diǎn),則電子運(yùn)動(dòng)的路程一定為2LD若電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)原點(diǎn)O到達(dá)Q點(diǎn),則電子運(yùn)動(dòng)的路程可能為L,也可能為2L答案AD解析粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)半徑為R,若電子從P點(diǎn)出發(fā)恰好經(jīng)原點(diǎn)O第一次射出磁場分界線,如圖甲所示,則有2Rcos 45L,半徑RL,運(yùn)動(dòng)軌跡為四分之一圓周,所以運(yùn)動(dòng)的路程s,選項(xiàng)A正確若電子從P點(diǎn)出發(fā)經(jīng)原點(diǎn)O到達(dá)Q點(diǎn),若粒子恰好經(jīng)原點(diǎn)O第一次射出磁場分界線,則軌跡如圖甲,運(yùn)動(dòng)路程為一個(gè)圓周,即s2R2L,若粒子第N次離開磁場邊界經(jīng)過原點(diǎn)O,則要回到Q點(diǎn),經(jīng)過O點(diǎn)的速度必然斜向下45,則運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙,根據(jù)幾何關(guān)系有2Rcos 45,圓周運(yùn)動(dòng)半徑R,運(yùn)動(dòng)通過的路程為s2N2NL,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤,D正確

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