2019-2020學(xué)年高中物理 第6章 磁場對電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用 專題專項(xiàng)訓(xùn)練（含解析）魯科版選修3-1

專題專項(xiàng)一、選擇題1一個(gè)帶電粒子，沿垂直于磁場的方向射入一勻強(qiáng)磁場，粒子的一段徑跡如圖所示，徑跡上的每小段都可近似看成圓弧，由于帶電粒子使沿途空氣電離，粒子的能量逐漸減小(帶電荷量不變)，從圖中的情況可以確定()A粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，帶正電B粒子從b運(yùn)動(dòng)到a，帶正電C粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，帶負(fù)電D粒子從b運(yùn)動(dòng)到a，帶負(fù)電解析：能量(mv2)減小，由r知r減小，所以粒子從b到a，由左手定則知，粒子帶正電B正確答案：B2一圓筒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與筒的軸平行，筒的橫截面如圖所示圖中直徑MN的兩端分別開有小孔，筒繞其中心軸以角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)在該截面內(nèi)，一帶電粒子從小孔M射入筒內(nèi)，射入時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與MN成30°角當(dāng)筒轉(zhuǎn)過90°時(shí)，該粒子恰好從小孔N飛出圓筒不計(jì)重力若粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞，則帶電粒子的比荷為()A.B.C. D.解析：定圓心、畫軌跡，由幾何關(guān)系可知，此段圓弧所對圓心角30°，所需時(shí)間tT；由題意可知粒子由M飛至N與圓筒旋轉(zhuǎn)90°所用時(shí)間相等，即t，聯(lián)立以上兩式得，A項(xiàng)正確答案：A3普通電視機(jī)的顯像管中，掃描顯像主要是利用磁場對高速電子束的偏轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，其掃描原理如圖所示：在圓形區(qū)域內(nèi)的偏轉(zhuǎn)磁場方向垂直于紙面，當(dāng)不加磁場時(shí)，電子束將通過O點(diǎn)而打在屏幕的中心M點(diǎn)，為了使屏幕上出現(xiàn)一條以M點(diǎn)為中點(diǎn)的亮線PQ，那么，偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律應(yīng)是下圖中的()答案：B4(多選)長為l的水平極板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，極板間距離也為l，極板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，帶電荷量為q的正粒子(不計(jì)重力)，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直于磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是()A使粒子的速度v<B使粒子的速度v>C使粒子的速度v>D使粒子的速度<v<解析：粒子將向上極板偏轉(zhuǎn)，不打在極板上就是要求粒子從左邊飛出或從右邊飛出，粒子從左邊飛出的臨界條件是r，由幾何關(guān)系可得粒子從右邊飛出的臨界條件是rl，再由半徑公式可得v<或v>.答案：AB5如圖所示，在x>0、y>0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由x軸上到原點(diǎn)的距離為x0的P點(diǎn)，以平行于y軸的初速度射入此磁場，在磁場作用下沿垂直于y軸的方向射出此磁場，(不計(jì)重力的影響)由這些條件()A不能確定粒子通過y軸時(shí)的位置B不能確定粒子速度的大小C不能確定粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間D以上三個(gè)判斷都不對解析：帶電粒子平行于y軸射入及垂直于y軸射出磁場，由此可確定此粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為原點(diǎn)O，半徑為x0，則粒子通過y軸時(shí)的位置為(0，x0)，故A錯(cuò)；由R可以求出粒子速度v，故B錯(cuò)；粒子在磁場中經(jīng)歷的時(shí)間為，而T，故C錯(cuò)答案：D6如圖所示，一質(zhì)子(氫原子核)和一個(gè)粒子(氦原子核)從a點(diǎn)同時(shí)以相同的動(dòng)能沿垂直于磁場邊界且垂直于磁場方向射入寬度為d的有界磁場中，并都能從磁場右邊界射出，則以下說法正確的是()A質(zhì)子先射出磁場區(qū)域B粒子先射出磁場區(qū)域C質(zhì)子在磁場中運(yùn)動(dòng)的路程長D粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的路程長答案：A7如圖所示，在屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里P為屏上的一小孔PC與MN垂直一群質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子(不計(jì)重力)，以相同的速度v，從P處沿垂直于磁場的方向射入磁場區(qū)域粒子入射方向在與磁場B垂直的平面內(nèi)，且散開在與PC夾角為的范圍內(nèi)則在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長度為()A.B.C. D.解析：粒子沿PC方向射入，偏轉(zhuǎn)半個(gè)圓周打在PN上，長度為l12R，粒子沿與PC夾角為的方向射入，打在PN上的長度為l2.則在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長度為ll1l2答案：D8(多選)利用如圖所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子圖中板MN上方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，板上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端相距為L.一群質(zhì)量為m、電荷量為q，具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進(jìn)入磁場，對于能夠從寬度為d的縫射出的粒子，下列說法正確的是()A粒子帶正電B射出粒子的最大速度為C保持d和L不變，增大B，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大D保持d和B不變，增大L，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大解析：利用左手定則可判定只有負(fù)電荷進(jìn)入磁場時(shí)才向右偏，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤利用qvB知r，能射出的粒子滿足r，因此對應(yīng)射出粒子的最大速度vmax，選項(xiàng)B正確vmin，vvmaxvmin，由此式可判定選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案：BC9(選做題)如圖所示，一帶電粒子垂直射入一自左向右逐漸增強(qiáng)的磁場中，由于周圍氣體的阻尼作用，其運(yùn)動(dòng)軌跡仍為一段圓弧線，則從圖中可以判斷(不計(jì)重力)()A粒子從A點(diǎn)射入，速率逐漸減小B粒子從A點(diǎn)射入，速率逐漸增大C粒子帶負(fù)電，從B點(diǎn)射入磁場D粒子帶正電，從B點(diǎn)射入磁場解析：帶電粒子受阻尼作用，速率減小，而運(yùn)動(dòng)半徑未變，由r知，在粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上B應(yīng)逐漸減小，則粒子應(yīng)從A點(diǎn)射入磁場，故A對，B錯(cuò)據(jù)左手定則及偏轉(zhuǎn)方向可以判斷粒子帶正電，C、D錯(cuò)答案：A二、非選擇題10電子質(zhì)量為m、電荷量為q，以速度v0與x軸成角射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，最后落在x軸上的P點(diǎn)，如圖所示，求：(1)的長度；(2)電子由O點(diǎn)射入到落在P點(diǎn)所需的時(shí)間t.解析：(1)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，qv0B，OP2rsin sin .(2)tT，T，所以t答案：(1)sin (2)11扭擺器是同步輻射裝置中的插入件，能使粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生扭擺其簡化模型如圖：、兩處的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)邊界豎直，相距為L，磁場方向相反且垂直于紙面一質(zhì)量為m、電荷量為q、重力不計(jì)的粒子，從靠近平行板電容器MN板處由靜止釋放，極板間電壓為U，粒子經(jīng)電場加速后平行于紙面射入?yún)^(qū)，射入時(shí)速度與水平方向的夾角30°.(1)當(dāng)區(qū)寬度L1L、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1B0時(shí)，粒子從區(qū)右邊界射出時(shí)速度與水平方向夾角也為30°，求B0及粒子在區(qū)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.(2)若區(qū)寬度L2L1L、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2B1B0，求粒子在區(qū)的最高點(diǎn)與區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差h.(3)若L2L1L、B1B0，為使粒子能返回區(qū)，求B2應(yīng)滿足的條件解析：(1)如圖1所示，設(shè)粒子射入磁場區(qū)的速度為v，在磁場區(qū)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R1，由動(dòng)能定理和牛頓第二定律得圖1qUmv2qvB1m由幾何知識得L2R1sin 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得B0 設(shè)粒子在磁場區(qū)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tTtT聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得t，(2)設(shè)粒子在磁場區(qū)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R2，由牛頓第二定律得qvB2m由幾何知識可得h(R1R2)(1cos )Ltan 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得h(2)L(3)如圖2所示，為使粒子能再次回到區(qū)，應(yīng)滿足R2(1sin )<L或R2(1sin )L圖2聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得B2> (或B2 )答案：(1)B0 t (2)h(2)L(3)B2> (或B2 )12如圖，在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小為E；在y<0的區(qū)域存在方向垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場一個(gè)氕核H和一個(gè)氘核H先后從y軸上yh點(diǎn)以相同的動(dòng)能射出，速度方向沿x軸正方向已知H進(jìn)入磁場時(shí)，速度方向與x軸正方向的夾角為60°，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O處第一次射出磁場.H的質(zhì)量為m，電荷量為q.不計(jì)重力求：(1)H第一次進(jìn)入磁場的位置到原點(diǎn)O的距離；(2)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大??；(3)H第一次離開磁場的位置到原點(diǎn)O的距離解析：(1)H在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示設(shè)H在電場中的加速度大小為a1，初速度大小為v1，它在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，第一次進(jìn)入磁場的位置到原點(diǎn)O的距離為s1.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有s1v1t1ha1t由題給條件，H進(jìn)入磁場時(shí)速度的方向與x軸正方向夾角160°.H進(jìn)入磁場時(shí)速度的y分量的大小為a1t1v1 tan 1聯(lián)立以上各式得s1h(2)H在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律有qEma1設(shè)H進(jìn)入磁場時(shí)速度的大小為v1，由速度合成法則有v1設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，H在磁場中運(yùn)動(dòng)的圓軌道半徑為R1，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有qv1B由幾何關(guān)系得s12R1 sin 1聯(lián)立以上各式得B (3)設(shè)H在電場中沿x軸正方向射出的速度大小為v2，在電場中的加速度大小為a2，由題給條件得(2m)vmv由牛頓第二定律有qE2ma2設(shè)H第一次射入磁場時(shí)的速度大小為v2，速度的方向與x軸正方向夾角為2，入射點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為s2，在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有s2v2t2ha2tv2sin 2聯(lián)立以上各式得s2s1，21，v2v1設(shè)H在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R2，由式及粒子在勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式得R2R1所以出射點(diǎn)在原點(diǎn)左側(cè)設(shè)H進(jìn)入磁場的入射點(diǎn)到第一次離開磁場的出射點(diǎn)的距離為s2，由幾何關(guān)系有s22R2 sin 2聯(lián)立式得，H第一次離開磁場時(shí)的位置到原點(diǎn)O的距離為s2s2(1)h答案：(1)h(2) (3)(1)h- 10 -