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2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 第2講 磁場對運(yùn)動電荷的作用課時達(dá)標(biāo)訓(xùn)練

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2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 第2講 磁場對運(yùn)動電荷的作用課時達(dá)標(biāo)訓(xùn)練

2022年度高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 第2講 磁場對運(yùn)動電荷的作用課時達(dá)標(biāo)訓(xùn)練一、選擇題(16題為單項選擇題,710題為多項選擇題)1下列各圖中,運(yùn)動電荷的速度方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向和電荷的受力方向之間的關(guān)系正確的是()解析根據(jù)左手定則,A中F方向應(yīng)向上,B中F方向應(yīng)向下,故A錯、B對;C、D中都是vB,F(xiàn)0,故C、D都錯。答案B2(2015·海南單科,1)如圖1所示,a是豎直平面P上的一點(diǎn),P前有一條形磁鐵垂直于P,且S極朝向a點(diǎn),P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場的共同作用下,在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過a點(diǎn)。在電子經(jīng)過a點(diǎn)的瞬間,條形磁鐵的磁場對該電子的作用力的方向()圖1A向上B向下C向左D向右解析條形磁鐵的磁感線在a點(diǎn)垂直P向外,電子在條形磁鐵的磁場中向右運(yùn)動,由左手定則可得電子所受洛倫茲力的方向向上,A正確。答案A3在陰極射線管中電子流方向由左向右,其上方置一根通有如圖2所示電流的直導(dǎo)線,導(dǎo)線與陰極射線管平行,則陰極射線將會()圖2A向上偏轉(zhuǎn)B向下偏轉(zhuǎn)C向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)D向紙外偏轉(zhuǎn)解析由題意可知,直線電流的方向由左向右,根據(jù)安培定則,可判定直導(dǎo)線下方的磁場方向為垂直紙面向里,而陰極射線電子運(yùn)動方向由左向右,由左手定則知(電子帶負(fù)電,四指要指向其運(yùn)動方向的反方向),陰極射線將向下偏轉(zhuǎn),故B選項正確。答案B4.兩個質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的帶電粒子a、b,以不同的速率沿著AO方向射入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,其運(yùn)動軌跡如圖3所示。若不計粒子的重力,則下列說法正確的是()圖3Aa粒子帶正電,b粒子帶負(fù)電Ba粒子在磁場中所受洛倫茲力較大Cb粒子的動能較大Db粒子在磁場中運(yùn)動時間較長解析由左手定則可知,a粒子帶負(fù)電,b粒子帶正電,A錯誤;由qvBm得r,故運(yùn)動的軌跡半徑越大,對應(yīng)的速率越大,所以b粒子的速率較大,在磁場中所受洛倫茲力較大,B錯誤;由Ekmv2可得b粒子的動能較大,C正確;由T知兩者的周期相同,b粒子運(yùn)動的軌跡對應(yīng)的圓心角小于a粒子運(yùn)動的軌跡對應(yīng)的圓心角,所以b粒子在磁場中運(yùn)動時間較短,D錯誤。答案C5. (2017·陜西渭南一模)在真空室中,有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,三個質(zhì)子1、2和3分別以大小相等、方向如圖4所示的初速度v1、v2和v3經(jīng)過平板MN上的小孔O射入勻強(qiáng)磁場,這三個質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔O的距離分別是s1、s2和s3,不計質(zhì)子重力,則有()圖4As1s2s3 Bs1s2s3Cs1s3s2 Ds1s3s2解析由已知條件可知三個質(zhì)子運(yùn)動軌跡的半徑相等。由于初速度v1和v3的方向與MN的夾角相等,所以這兩個質(zhì)子的運(yùn)動軌跡正好能組合成一個完整的圓,則這兩個質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔的距離是相等的,且小于軌跡圓的直徑;而初速度為v2的質(zhì)子方向與MN垂直,則它的運(yùn)動軌跡正好是半圓,所以質(zhì)子打到平板MN上的位置到小孔的距離恰好是圓的直徑,即s1s3s2,D正確。答案D6如圖5為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)圖。勵磁線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向外,電子束由電子槍產(chǎn)生,其速度方向與磁場方向垂直。電子速度大小可通過電子槍的加速電壓來控制,磁場強(qiáng)弱可通過勵磁線圈的電流來調(diào)節(jié)。下列說法正確的是()圖5A僅增大勵磁線圈的電流,電子束徑跡的半徑變大B僅提高電子槍的加速電壓,電子束徑跡的半徑變大C僅增大勵磁線圈的電流,電子做圓周運(yùn)動的周期將變大D僅提高電子槍的加速電壓,電子做圓周運(yùn)動的周期將變大解析當(dāng)僅增大勵磁線圈的電流時,也就是增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B,由牛頓第二定律知qvBm,得R,電子束徑跡的半徑變小,選項A錯誤;當(dāng)僅提高電子槍的加速電壓時,由qUmv2和qvBm得R,可知電子束徑跡的半徑變大,選項B正確;由T知,電子做圓周運(yùn)動的周期T與速度v大小無關(guān),所以選項C、D錯誤。答案B7.如圖6所示,一重力不計的帶電粒子以一定的速率從a點(diǎn)對準(zhǔn)圓心射入一圓形勻強(qiáng)磁場,恰好從b點(diǎn)射出。增大粒子射入磁場的速率,下列判斷正確的是()圖6A該粒子帶正電B該粒子帶負(fù)電C粒子從ab間射出D粒子從bc間射出解析根據(jù)帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的方向,由左手定則判斷可知該粒子帶負(fù)電,選項A錯誤,B正確;帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑r,所以當(dāng)粒子入射的速率增大時,其軌道半徑r會增大,粒子會從圖中的bc之間射出磁場,故選項C錯誤,D正確。答案BD8如圖7所示,Q1,Q2帶等量正電荷,固定在光滑的絕緣桿的兩端,桿上套一帶正電的小球,桿所在的區(qū)域同時存在一個勻強(qiáng)磁場,方向如圖所示,小球的重力不計。現(xiàn)將小球從圖示位置由靜止釋放,在小球運(yùn)動過程中,下列說法中正確的是()圖7A小球的速度將一直增大B小球的加速度將不斷變化C小球所受洛倫茲力將一直增大D小球所受洛倫茲力大小變化,方向也變化解析Q1,Q2連線上中點(diǎn)處電場強(qiáng)度為零,從中點(diǎn)向兩側(cè)電場強(qiáng)度增大且方向都指向中點(diǎn),故小球所受電場力總是指向中點(diǎn),又因桿光滑,所以小球?qū)⒆鲫P(guān)于Q1,Q2連線中點(diǎn)對稱的往復(fù)運(yùn)動,中點(diǎn)位置速度最大,兩端速度為零,所以洛倫茲力的大小和方向都不斷變化,由以上分析可知B,D項正確。故本題正確答案為BD。答案BD9如圖8所示,直線MN與水平方向成60°角,MN的右上方存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,左下方存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。一粒子源位于MN上的a點(diǎn),能水平向右發(fā)射不同速率、質(zhì)量為m(重力不計)、電荷量為q(q0)的同種粒子,所有粒子均能通過MN上的b點(diǎn),已知abL,則粒子的速度可能是()圖8A. B.C.D.解析由題意可知粒子可能的運(yùn)動軌跡如圖所示,所有圓弧的圓心角均為120°,所以粒子運(yùn)動的半徑為r·(n1,2,3,),由洛倫茲力提供向心力得qvBm,則v·(n1,2,3,),所以A、B正確。答案AB10如圖9所示,MDN為絕緣材料制成的固定的豎直光滑半圓形軌道,半徑為R,直徑MN水平,整個空間存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,一帶電荷量為q,質(zhì)量為m的小球自M點(diǎn)無初速度下滑,下列說法中正確的是()圖9A小球由M點(diǎn)滑到最低點(diǎn)D時所用時間與磁場無關(guān)B小球滑到D點(diǎn)時,對軌道的壓力一定大于mgC小球滑到D點(diǎn)時,速度大小vD小球滑到軌道右側(cè)時,可以到達(dá)軌道最高點(diǎn)N解析小球下滑過程中受重力、洛倫茲力、軌道支持力,因洛倫茲力與軌道支持力均垂直運(yùn)動方向,故不影響速度大小,所以下滑時間與磁場無關(guān),選項A正確;整個運(yùn)動過程中只有重力做功,機(jī)械能守恒,下滑至最低點(diǎn)過程中,由機(jī)械能守恒定律知,mgRmv2,所以向左或向右經(jīng)過D點(diǎn)速度都為,選項C正確;根據(jù)機(jī)械能守恒定律知小球能滑至與M等高的N點(diǎn),選項D正確;由D點(diǎn)受力分析及牛頓第二定律知,當(dāng)向左經(jīng)過D點(diǎn)時FFNmgm,得FN3mgqvB,由于不知道洛倫茲力qvB大小,故支持力FN大小不確定,故B錯誤。答案ACD二、非選擇題11(2018·遼寧沈陽一模)如圖10所示,在真空中坐標(biāo)xOy平面的x0區(qū)域內(nèi),有磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0×102 T的勻強(qiáng)磁場,方向與xOy平面垂直,在x軸上的P(10,0)點(diǎn),有一放射源,在xOy平面內(nèi)向各個方向發(fā)射速率v104 m/s的帶正電的粒子,粒子的質(zhì)量為m1.6×1025 kg,電荷量為q1.6×1018 C,求帶電粒子能打到y(tǒng)軸上的范圍。圖10解析帶電粒子在磁場中運(yùn)動時由牛頓第二定律得:qvBm解得:R0.1 m10 cm如圖所示,當(dāng)帶電粒子打到y(tǒng)軸上方的A點(diǎn)與P連線正好為其圓軌跡的直徑時,A點(diǎn)即為粒子能打到y(tǒng)軸上方的最高點(diǎn)。因OP10 cmAP2R20 cm則OA10 cm當(dāng)帶電粒子的圓軌跡正好與y軸下方相切于B點(diǎn)時,若圓心再向左偏,則粒子就會從縱軸離開磁場,所以B點(diǎn)即為粒子能打到y(tǒng)軸下方的最低點(diǎn),易得OBR10 cm,綜上所述,帶電粒子能打到y(tǒng)軸上的范圍為1010 cm。答案1010 cm12(2018·浙江理綜,25)為了進(jìn)一步提高回旋加速器的能量,科學(xué)家建造了“扇形聚焦回旋加速器”。在扇形聚焦過程中,離子能以不變的速率在閉合平衡軌道上周期性旋轉(zhuǎn)。扇形聚焦磁場分布的簡化圖如圖11所示,圓心為O的圓形區(qū)域等分成六個扇形區(qū)域,其中三個為峰區(qū),三個為谷區(qū),峰區(qū)和谷區(qū)相間分布。峰區(qū)內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,谷區(qū)內(nèi)沒有磁場。質(zhì)量為m,電荷量為q的正離子,以不變的速率v旋轉(zhuǎn),其閉合平衡軌道如圖中虛線所示。圖11(1)求閉合平衡軌道在峰區(qū)內(nèi)圓弧的半徑r,并判斷離子旋轉(zhuǎn)的方向是順時針還是逆時針;(2)求軌道在一個峰區(qū)內(nèi)圓弧的圓心角,及離子繞閉合平衡軌道旋轉(zhuǎn)的周期T;(3)在谷區(qū)也施加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,新的閉合平衡軌道在一個峰區(qū)內(nèi)的圓心角變?yōu)?0°,求B和B的關(guān)系。已知:sin (± )sin cos ±cos sin ,cos 12sin2解析(1)峰區(qū)內(nèi)圓弧半徑r旋轉(zhuǎn)方向為逆時針方向(2)由對稱性,峰區(qū)內(nèi)圓弧的圓心角每個圓弧的長度l每段直線長度L2rcos r周期T代入得T(3)谷區(qū)內(nèi)的圓心角120°90°30°谷區(qū)內(nèi)的軌道圓弧半徑r由幾何關(guān)系rsin rsin 由三角關(guān)系sin sin 15°代入得BB答案(1)逆時針(2)(3)BB

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