2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)三十二 磁場及其對電流的作用（含解析）新人教版

磁場對運(yùn)動(dòng)電荷的作用 A級(jí)基礎(chǔ)練1(2019·北京海淀區(qū)期末)如圖所示，在赤道處，將一小球向東水平拋出，落地點(diǎn)為a；給小球帶上電荷后，仍以原來的速度拋出，考慮地磁場的影響，下列說法正確的是()A無論小球帶何種電荷，小球仍會(huì)落在a點(diǎn)B無論小球帶何種電荷，小球下落時(shí)間都會(huì)延長C若小球帶負(fù)電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)D若小球帶正電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)解析：D地磁場在赤道上空水平由南向北，從南向北觀察，如果小球帶正電荷，則洛倫茲力斜向右上方，該洛倫茲力在豎直向上的方向和水平向右方向均有分力，因此，小球落地時(shí)間會(huì)變長，水平位移會(huì)變大；同理，若小球帶負(fù)電，則小球落地時(shí)間會(huì)變短，水平位移會(huì)變小，故D正確2(多選)有兩個(gè)勻強(qiáng)磁場區(qū)域和，中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是中的k倍兩個(gè)速率相同的電子分別在兩磁場區(qū)域做圓周運(yùn)動(dòng)與中運(yùn)動(dòng)的電子相比，中的電子()A運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑是中的k倍B加速度的大小是中的k倍C做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是中的k倍D做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度與中的相等解析：AC由r可知：k，A對；由a可知，B錯(cuò)；由T可知，k，C對，由可知，D錯(cuò)3.如圖是某離子速度選擇器的原理示意圖，在一半徑為R的絕緣圓柱形筒內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向平行于軸線在圓柱形筒上某一直徑兩端開有小孔M、N，現(xiàn)有一束速率不同、比荷均為k的正、負(fù)離子，從M孔以角入射，一些具有特定速度的離子未與筒壁碰撞而直接從N孔射出(不考慮離子間的作用力和重力)則從N孔射出的離子()A是正離子，速率為B是正離子，速率為C是負(fù)離子，速率為D是負(fù)離子，速率為解析：B因?yàn)殡x子向下偏，根據(jù)左手定則，離子帶正電，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知r，由qvBm可得v，故B正確4.如圖，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)一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的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( )A2B.C1 D. 解析：D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.粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，即qvB，得R，由題意可知，所以， 故選項(xiàng)D正確5.在x軸上方有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場，同一種帶電粒子從O點(diǎn)射入磁場，當(dāng)入射方向與x軸的夾角60°時(shí)，速度為v1、v2的兩個(gè)粒子分別從a、b兩點(diǎn)射出磁場，如圖所示，當(dāng)45°時(shí)，為了使粒子從ab的中點(diǎn)c射出磁場，則速度應(yīng)為()A.(v1v2) B.(v1v2)C.(v1v2) D.(v1v2)解析：B由幾何關(guān)系可知xOaR1，xObR2，xOcR3，又由于xOc，聯(lián)立可得v3(v1v2)6(2017·全國卷)如圖，空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場在x0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0；x0區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0(常數(shù)1)一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的帶電粒子以速度v0從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場，此時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)粒子的速度方向再次沿x軸正向時(shí)，求：(不計(jì)重力)(1)粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)粒子與O點(diǎn)間的距離解析：(1)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，設(shè)在x0區(qū)域，圓周半徑為R1；設(shè)在x0區(qū)域，圓周半徑為R2；由洛倫茲力公式及牛頓第二定律得qv0B0qv0(B0)粒子速度方向轉(zhuǎn)過180°時(shí)，所用時(shí)間t1為t1粒子再轉(zhuǎn)過180°時(shí)，所用時(shí)間t2為t2聯(lián)立式得，所求時(shí)間t0t1t2(2)由幾何關(guān)系及式得，所求距離為d2(R1R2)答案：(1)(2)B級(jí)能力練7(多選)長為l的水平極板間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板間距離也為l，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度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滿足<v<解析：AB帶電粒子剛好打在極板右邊緣，有r2l2，又因r1，解得v1；粒子剛好打到極板左邊緣，有r2，解得v2，故A、B正確8(多選)如圖，兩個(gè)初速度大小相同的同種離子a和b，從O點(diǎn)沿垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后打到屏P上，不計(jì)重力，下列說法正確的有( )Aa、b均帶正電Ba在磁場中飛行的時(shí)間比b的短Ca在磁場中飛行的路程比b的短Da在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近解析：ADa、b粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑都為R，畫出軌跡如圖所示，以O(shè)1、O2為圓心的兩圓弧分別為b、a的軌跡，a在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角大，由tT和軌跡圖可知A、D選項(xiàng)正確9(多選)如圖所示，有一個(gè)正方形的勻強(qiáng)磁場區(qū)域abcd，e是ad的中點(diǎn)，f是cd的中點(diǎn)，如果在a點(diǎn)沿對角線方向以速度v射入一帶負(fù)電的帶電粒子，恰好從e點(diǎn)射出，則()A如果粒子的速度增大為原來的二倍，將從d點(diǎn)射出B如果粒子的速度增大為原來的三倍，將從f點(diǎn)射出C如果粒子的速度不變，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼亩叮矊膁點(diǎn)射出D只改變粒子的速度使其分別從e、d、f點(diǎn)射出時(shí)，從f點(diǎn)射出所用時(shí)間最短解析：AD作出示意圖如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可以看出，當(dāng)粒子從d點(diǎn)射出時(shí)，軌道半徑增大為原來的二倍，由半徑公式R可知，速度也增大為原來的二倍，則選項(xiàng)A正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)粒子的速度增大為原來的四倍時(shí)，才會(huì)從f點(diǎn)射出，則B項(xiàng)錯(cuò)誤；據(jù)粒子的周期公式T，可見粒子的周期與速度無關(guān)，在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間取決于其軌跡圓弧所對應(yīng)的圓心角，所以從e、d射出時(shí)所用時(shí)間相等，從f點(diǎn)射出時(shí)所用時(shí)間最短，則選項(xiàng)D正確10(2019·廣東廣州模擬)(多選)如圖所示，真空中xOy平面內(nèi)有一束寬度為d的帶正電粒子束沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，所有粒子為同種粒子，速度大小相等，在第一象限內(nèi)有一方向垂直xOy平面的有界勻強(qiáng)磁場區(qū)(圖中未畫出)，所有帶電粒子通過磁場偏轉(zhuǎn)后都會(huì)聚于x軸上的a點(diǎn)下列說法中正確的是( )A磁場方向一定是垂直xOy平面向里B所有粒子通過磁場區(qū)的時(shí)間相同C所有粒子在磁場區(qū)運(yùn)動(dòng)的半徑相等D磁場區(qū)邊界可能是圓，也可能是其他曲線解析：CD由題意可知，正粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后，都集中于一點(diǎn)a，根據(jù)左手定則可知，磁場的方向垂直平面向外，故A錯(cuò)誤；由洛倫茲力提供向心力，可得T，而運(yùn)動(dòng)的時(shí)間還與圓心角有關(guān)，因此粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不等，故B錯(cuò)誤；由洛倫茲力提供向心力，可得R，由于為同種粒子，且速度大小相等，所以它們的運(yùn)動(dòng)半徑相等，故C正確；所有帶電粒子通過磁場偏轉(zhuǎn)后都會(huì)聚于x軸上的a點(diǎn)，因此磁場區(qū)邊界可能是圓，也可能是圓弧，故D正確；故選C、D.11(2019·河南三市第一次調(diào)研)如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，從y軸上的P1點(diǎn)以速度v射入第一象限所示的區(qū)域，入射方向與x軸正方向成角為了使該粒子能從x軸上的P2點(diǎn)射出該區(qū)域，且射出方向與x軸正方向也成角，可在第一象限適當(dāng)?shù)牡胤郊右粋€(gè)垂直于xOy平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場若磁場分布為一個(gè)圓形區(qū)域，則這一圓形區(qū)域的最小面積為(不計(jì)粒子的重力)()A. B.cos2C.sin D.sin2解析：D粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：qvBm，則粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑：R，由題意可知，粒子在磁場區(qū)域中的軌道為半徑等于r的圓上的圓周，這段圓弧應(yīng)與入射方向的速度、出射方向的速度相切，如圖所示則到入射方向所在直線和出射方向所在直線相距為R的O點(diǎn)就是圓周的圓心粒子在磁場區(qū)域中的軌道就是以O(shè)為圓心、R為半徑的圓上的圓弧ef，而e點(diǎn)和f點(diǎn)應(yīng)在所求圓形磁場區(qū)域的邊界上，在通過e、f兩點(diǎn)的不同的圓周中，最小的一個(gè)圓是以e、f連線為直徑的圓周，即得所求圓形區(qū)域的半徑rRsin ，則這個(gè)圓形磁場區(qū)域的最小面積Sminr2，故選D項(xiàng)12.如圖所示，一個(gè)帶負(fù)電的粒子沿磁場邊界從A點(diǎn)射出，粒子質(zhì)量為m、電荷量為q，其中區(qū)域、內(nèi)的勻強(qiáng)磁場寬為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直紙面向里，區(qū)域?qū)捯矠閐，粒子從A點(diǎn)射出后經(jīng)過、區(qū)域后能回到A點(diǎn)，不計(jì)粒子重力(1)求粒子從A點(diǎn)射出到回到A點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間t；(2)若在區(qū)域內(nèi)加一水平向左的勻強(qiáng)電場且區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)?B，粒子也能回到A點(diǎn)，求電場強(qiáng)度E的大小；(3)若粒子經(jīng)、區(qū)域后返回到區(qū)域前的瞬間使區(qū)域的磁場反向且磁感應(yīng)強(qiáng)度減半，則粒子的出射點(diǎn)距A點(diǎn)的距離為多少？解析：(1)因粒子從A點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過、區(qū)域后能回到A點(diǎn)，由對稱性可知粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為rd由Bqvm得v所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t.(2)在區(qū)域內(nèi)由動(dòng)能定理得qEdmvmv2由題意知在區(qū)域內(nèi)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑仍為rd由2Bqv1m得v1聯(lián)立解得E.(3)改變區(qū)域內(nèi)磁場后，粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示由Bqvm得R2d所以O(shè)Cd粒子出射點(diǎn)距A點(diǎn)的距離為srROC(3)d.答案：(1)(2)(3)(3)d9