2019版高考物理大二輪復習 考前基礎回扣練10 磁場及帶電粒子在磁場中的運動.doc
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回扣練10：磁場及帶電粒子在磁場中的運動 1．如圖所示，將圓柱形強磁鐵吸在干電池負極，金屬導線折成上端有一支點、下端開口的導線框，使導線框的頂端支點和底端分別與電源正極和磁鐵都接觸良好但不固定，這樣整個線框就可以繞電池軸心旋轉起來．下列判斷中正確的是( ) A．俯視觀察，線框沿逆時針方向旋轉 B．線框能旋轉起來，這是屬于電磁感應現(xiàn)象 C．電池輸出的電功率等于線框旋轉的機械功率 D．旋轉達到穩(wěn)定時，線框中電流比剛開始轉動時的大 解析：選A.線框中的電流方向由上至下，線框下端處于強磁鐵的磁場中，磁體外部的磁場方向總體來說是向上，對線框的下部(主要是水平部分)，利用左手定則可判斷出線框所受安培力的方向．所以，由上往下看(俯視)，線框沿逆時針轉動，所以該裝置的原理是電流在磁場中的受力，不是電磁感應．故A正確，B錯誤；因為電源消耗的總功率一部分轉化為內(nèi)能，另一部分轉化為動能，所以總功率大于熱功率，故C錯誤；受到的安培力開始時使線圈做加速運動，線框切割磁感線產(chǎn)生電磁感應，穩(wěn)定時電流略小．故D錯誤． 2．為監(jiān)測某化工廠的污水排放量，技術人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的長方體流量計．該裝置由絕緣材料制成，其長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口．在垂直于上下底面方向加一勻強磁場，前后兩個內(nèi)側面分別固定有金屬板作為電極．污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，接在M、N兩端間的電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是( ) A．M端的電勢比N端的高 B．電壓表的示數(shù)U與a和b均成正比，與c無關 C．電壓表的示數(shù)U與污水的流量Q成正比 D．若污水中正負離子數(shù)相同，則電壓表的示數(shù)為0 解析：選C.根據(jù)左手定則，知正離子所受的洛倫茲力方向向里，則向里偏轉，N板帶正電，M板帶負電，則M板的電勢比N板電勢低．故A錯誤； 最終離子在電場力和洛倫茲力作用下平衡，有：qvB＝q，解得U＝vBb，與污水中正負離子數(shù)無關．故BD錯誤．因v＝，則流量Q＝vbc＝，因此U＝，與污水流量成正比．故C正確． 3．美國物理學家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量，使人類在獲得較高能量帶電粒子方面前進了一步．下圖為一種改進后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強大小恒定，且被限制在A、C板間，如圖所示．帶電粒子從P0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進入D型盒中的勻強磁場做勻速圓周運動．對于這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是( ) A．帶電粒子每運動一周被加速兩次 B．帶電粒子每運動一周P1P2＝P2P3 C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關 D．加速電場方向需要做周期性的變化 解析：選C.因加速電場被限制在AC板之間，故可知，粒子在運動過程中，只有在AC板間時才被加速，即每運動一周加速一次，所以選項A錯誤；根據(jù)牛頓第二定律可知Bqv＝m，故可知P1P2＝2(R2－R1)＝(v2－v1)，同理P2P3＝2(R3－R2)＝(v3－v2)，根據(jù)動能定理可知Uq＝mv－mv＝mv－mv，故可知選項B錯誤；粒子的最大速度vmax＝∝R，故可知選項C正確；因每次粒子在電場中的運動方向一樣，故電場方向無需變化 ，所以選項D錯誤． 4．圖中虛線PQ上方有一磁感應強度大小為B的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向外．O是PQ上一點，在紙面內(nèi)從O點向磁場區(qū)域的任意方向連續(xù)發(fā)射速率為v0的粒子，粒子電荷量為q、質量為m.現(xiàn)有兩個粒子先后射入磁場中并恰好在M點相遇，MO與PQ間夾角為60，不計粒子重力及粒子間的相互作用，則下列說法正確的是( ) A．兩個粒子從O點射入磁場的時間間隔可能為 B．兩個粒子射入磁場的方向分別與PQ成30和60角 C．在磁場中運動的粒子離邊界的最大距離為 D．垂直PQ射入磁場中的粒子在磁場中的運動時間最長 解析：選A.A項：以粒子帶正電為例分析，先后由O點射入磁場，并在M點相遇的兩個粒子軌跡恰好組成一個完整的圓，從O點沿OP方向入射并通過M點的粒子軌跡所對圓心角為240，根據(jù)帶電粒子在磁場中運動周期T＝可知，該粒子在磁場中運動的時間t1＝＝，則另一個粒子軌跡所對圓心角為120，該粒子運動時間t2＝＝，可知，兩粒子在磁場中運動的時間差可能為Δt＝，故A正確；B項：射入磁場方向分別與PQ成30和60角的兩粒子軌跡所對圓心角之和不是360，不可能在M點相遇，故B錯誤；C項：在磁場中運動的粒子離邊界的最大距離為軌跡圓周的直徑d＝，故C錯誤；D項：沿OP方向入射的粒子在磁場中運動的軌跡所對圓心角最大，運動時間最長，故D錯誤． 5．如圖所示，在xOy直角坐標系的第一象限內(nèi)存在著磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場．一個質量為m、電荷量為－q的帶電粒子(重力不計)從y軸上的A點，以速度v垂直磁場方向射入第一象限，v與y軸正方向的夾角為60，若A點與原點O的距離為l，要使粒子能從x軸射出磁場，則粒子的速度v應滿足( ) A．v> B．v> C．v> D．v> 解析：選A.由幾何知識知，帶電粒子恰從x軸射出時，Rsin 60＋R＝l，由牛頓第二定律得，R＝，聯(lián)立解得，v＝，故選A. 6．(多選)如圖所示，等腰直角三角形abc區(qū)域存在方向垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B.三個相同的帶電粒子從b點沿bc方向分別以速度v1、v2、v3射入磁場，在磁場中運動的時間分別為t1、t2、t3，且t1∶t2∶t3＝3∶3∶1.直角邊bc的長度為L，不計粒子的重力，下列說法正確的是( ) A．三個速度的大小關系一定是v1＝v2
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