《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》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《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(9頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、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
2、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Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ中的磁感應(yīng)強(qiáng)度是Ⅱ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Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的電子相比,Ⅱ中的電子( )
A.運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑是Ⅰ中的k倍
B.加速度的大小是Ⅰ中的k倍
C.做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是Ⅰ中的k倍
D.做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度與Ⅰ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ω=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
3、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α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qvB=m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
4、.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( )
A.2 B.
C.1 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Ek1=mv,Ek2=mv,由題意可知Ek1=2Ek2,即mv=mv,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α=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)α=45
5、°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.(v1+v2) B.(v1+v2)
C.(v1+v2) D.(v1+v2)
解析:B [由幾何關(guān)系可知xOa=R1=,xOb=R2=,xOc=R3=,又由于xOc=,聯(lián)立可得v3=(v1+v2).]
6.(2017·全國卷Ⅲ)如圖,空間存在方向垂直于紙面(xOy平面)向里的磁場.在x≥0區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0;x<0區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為λB0(常數(shù)λ>1).一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)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)
6、
(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x≥0區(qū)域,圓周半徑為R1;設(shè)在x<0區(qū)域,圓周半徑為R2;由洛倫茲力公式及牛頓第二定律得
qv0B0=①
qv0(λB0)=②
粒子速度方向轉(zhuǎn)過180°時(shí),所用時(shí)間t1為
t1=③
粒子再轉(zhuǎn)過180°時(shí),所用時(shí)間t2為
t2=④
聯(lián)立①②③④式得,所求時(shí)間
t0=t1+t2=
(2)由幾何關(guān)系及①②式得,所求距離為
d=2(R1-R2)=
答案:(1) (2)
[B級(jí)-能力練]
7.(多選)長為l的水平極
7、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
8、重力,下列說法正確的有( )
A.a(chǎn)、b均帶正電
B.a(chǎn)在磁場中飛行的時(shí)間比b的短
C.a(chǎn)在磁場中飛行的路程比b的短
D.a(chǎn)在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近
解析:AD [a、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t=T=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
9、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?,也將從d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、
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
11、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α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α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
12、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.cos2α
C.sin α D.sin2α
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:qvB=m,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)
13、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r=Rsin α=,則這個(gè)圓形磁場區(qū)域的最小面積Smin=πr2=,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Ⅰ、Ⅲ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Ⅱ?qū)捯矠閐,粒子從A點(diǎn)射出后經(jīng)過Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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Ⅱ內(nèi)加一水平向左的勻強(qiáng)電場且區(qū)域Ⅲ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??;
(3)若粒子經(jīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)域后返回到區(qū)域Ⅰ前的瞬間使區(qū)域Ⅰ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Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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r=d
由Bqv=m得v=
所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t==.
(2)在區(qū)域Ⅱ內(nèi)由動(dòng)能定理得
qEd=mv-mv2
由題意知在區(qū)域Ⅲ內(nèi)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑仍為r=d
由2Bqv1=m得v1=
聯(lián)立解得E=.
(3)改變區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場后,粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示.
由Bqv=m得R=2d
所以O(shè)C==d
粒子出射點(diǎn)距A點(diǎn)的距離為s=r+R-OC=(3-)d.
答案:(1) (2) (3)(3-)d
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