《(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 課后限時集訓(xùn)26 磁場對運動電荷的作用》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《(通用版)2021版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 課后限時集訓(xùn)26 磁場對運動電荷的作用(8頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、課后限時集訓(xùn)26
磁場對運動電荷的作用
建議用時:45分鐘
1.在陰極射線管中電子流方向由左向右,其上方放置一根通有如圖所示電流的直導(dǎo)線,導(dǎo)線與陰極射線管平行,則陰極射線將會( )
A.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)
B [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,而陰極射線電子運動方向由左向右,由左手定則知(電子帶負電,四指要指向其運動方向的反方向),陰極射線將向下偏轉(zhuǎn),故B選項正確。]
2.(多選)帶電油滴以水平速度v0垂直進入磁場,恰做勻速直線運動,如圖所示,若油滴質(zhì)量為m,磁感應(yīng)強度為B,
2、則下述說法正確的是( )
A.油滴必帶正電荷,電荷量為
B.油滴必帶正電荷,比荷=
C.油滴必帶負電荷,電荷量為
D.油滴帶什么電荷都可以,只要滿足q=
AB [油滴水平向右勻速運動,其所受洛倫茲力方向必向上,與重力平衡,故帶正電,其電荷量q=,油滴的比荷為=,A、B項正確。]
3.(2019·大慶模擬)如圖所示,MN為兩個勻強磁場的分界面,兩磁場的磁感應(yīng)強度大小的關(guān)系為B1=2B2,一帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的粒子從O點垂直MN進入B1磁場,則經(jīng)過多長時間它將向下再一次通過O點( )
A. B. C. D.
B [粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示,由周期公式T
3、=知,粒子從O點進入磁場到再一次通過O點的時間t=+=,所以選項B正確。]
4.(多選)如圖所示為一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的圓環(huán),可在水平放置的粗糙細桿上自由滑動,細桿處在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中,圓環(huán)以初速度v0向右運動直至處于平衡狀態(tài),則圓環(huán)克服摩擦力做的功可能為( )
A.0 B.mv C. D.m
ABD [若圓環(huán)所受洛倫茲力等于重力,圓環(huán)對粗糙細桿壓力為零,摩擦力為零,圓環(huán)克服摩擦力做的功為零,選項A正確;若圓環(huán)所受洛倫茲力不等于重力,圓環(huán)對粗糙細桿壓力不為零,摩擦力不為零,若開始圓環(huán)所受洛倫茲力小于重力,則圓環(huán)一直減速到速度為零,由動能定
4、理可得圓環(huán)克服摩擦力做的功為mv,選項B正確;若開始圓環(huán)所受洛倫茲力大于重力,則減速到洛倫茲力等于重力時圓環(huán)達到穩(wěn)定,穩(wěn)定速度v=,由動能定理可得圓環(huán)克服摩擦力做的功為W=mv-mv2=m,選項C錯誤,D正確。]
5.如圖所示,直線OP上方分布著垂直紙面向里的勻強磁場,從粒子源O在紙面內(nèi)沿不同的方向先后發(fā)射速率均為v的質(zhì)子1和2,兩個質(zhì)子都過P點。已知OP=a,質(zhì)子1沿與OP成30°角的方向發(fā)射,不計質(zhì)子的重力和質(zhì)子間的相互作用力,則( )
A.質(zhì)子1在磁場中運動的半徑為a
B.質(zhì)子2在磁場中的運動周期為
C.質(zhì)子1在磁場中的運動時間為
D.質(zhì)子2在磁場中的運動時間為
B [
5、根據(jù)題意作出質(zhì)子運動軌跡如圖所示:由幾何知識可知,質(zhì)子在磁場中做圓周運動的軌道半徑:r=a,故A錯誤;質(zhì)子在磁場中做圓周運動的周期:T==,故B正確;由幾何知識可知,質(zhì)子1在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角:θ1=60°,質(zhì)子1在磁場中的運動時間:t1=T=T=,故C錯誤;由幾何知識可知,質(zhì)子2在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角:θ2=300°,質(zhì)子2在磁場中的運動時間:t2=T=,故D錯誤。]
6.(2019·重慶市上學(xué)期期末抽檢)如圖所示,在0≤x≤3a的區(qū)域內(nèi)存在與xOy平面垂直的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B。在t=0時刻,從原點O發(fā)射一束等速率的相同的帶電粒子,速度方向與y軸正方向的夾角分布在0°~90°范圍內(nèi)
6、。其中,沿y軸正方向發(fā)射的粒子在t=t0時刻剛好從磁場右邊界上P(3a,a)點離開磁場,不計粒子重力,下列說法正確的是( )
A.粒子在磁場中做圓周運動的半徑為3a
B.粒子的發(fā)射速度大小為
C.帶電粒子的比荷為
D.帶電粒子在磁場中運動的最長時間為2t0
D [根據(jù)題意作出沿y軸正方向發(fā)射的帶電粒子在磁場中做圓周運動的運動軌跡如圖甲所示,圓心為O′,根據(jù)幾何關(guān)系,可知粒子做圓周運動的半徑為r=2a,故A錯誤;沿y軸正方向發(fā)射的粒子在磁場中運動的圓心角為,運動時間t0=,解得:v0=,選項B錯誤;沿y軸正方向發(fā)射的粒子在磁場中運動的圓心角為,對應(yīng)運動時間為t0,所以粒子運動的周
7、期為T=3t0,由Bqv0=mr,則=,故C錯誤;在磁場中運動時間最長的粒子的運動軌跡如圖乙所示,由幾何知識得該粒子做圓周運動的圓心角為,在磁場中的運動時間為2t0,故D正確。]
甲 乙
7.(多選)(2019·湖北省十堰市調(diào)研)如圖所示,有一垂直于紙面向外的有界勻強磁場,磁場的磁感應(yīng)強度為B,其邊界為一邊長為L的正三角形(邊界上有磁場),A、B、C為三角形的三個頂點。今有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子(不計重力),以速度v=從AB邊上的某點P既垂直于AB邊又垂直于磁場的方向射入磁場,然后從BC邊上某點Q射出。若從P點射入的該粒子能從Q點射出,則( )
A.P
8、B0,y>0的空間中有恒定的勻強磁場,磁感應(yīng)強度的方向垂直于xOy平面向里,大小為B,現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,從x軸上的某點P(不在原點)沿著與x軸成3
9、0°角的方向射入磁場。不計重力的影響,則下列有關(guān)說法中正確的是( )
A.只要粒子的速率合適,粒子就可能通過坐標原點
B.粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間一定為
C.粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間可能為
D.粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間可能為
C [利用“放縮圓法”:根據(jù)同一直線邊界上粒子運動的對稱性可知,粒子不可能通過坐標原點,A項錯誤;粒子運動的情況有兩種,一種是從y軸邊界射出,最短時間要大于,故D項錯誤;對應(yīng)軌跡①時,t1==,C項正確,另一種是從x軸邊界飛出,如軌跡③,時間t3=T=,此時粒子在磁場中運動時間最長,故B項錯誤。]
9.(多選)如圖所示,虛線MN將平面分成
10、Ⅰ和Ⅱ兩個區(qū)域,兩個區(qū)域都存在與紙面垂直的勻強磁場。一帶電粒子僅在磁場力作用下由Ⅰ區(qū)運動到Ⅱ區(qū),弧線aPb為運動過程中的一段軌跡,其中弧aP與弧Pb的弧長之比為2∶1,下列判斷一定正確的是( )
A.兩個磁場的磁感應(yīng)強度方向相反,大小之比為2∶1
B.粒子在兩個磁場中的運動速度大小之比為1∶1
C.粒子通過aP、Pb兩段弧的時間之比為2∶1
D.弧aP與弧Pb對應(yīng)的圓心角之比為2∶1
BC [粒子在磁場中所受的洛倫茲力指向運動軌跡的凹側(cè),結(jié)合左手定則可知,兩個磁場的磁感應(yīng)強度方向相反,根據(jù)題中信息無法求得粒子在兩個磁場中運動軌跡所在圓周的半徑之比,所以無法求出兩個磁場的磁感應(yīng)強
11、度之比,A項錯誤;運動軌跡粒子只受洛倫茲力的作用,而洛倫茲力不做功,所以粒子的動能不變,速度大小不變,B項正確;已知粒子通過aP、Pb兩段弧的速度大小不變,而路程之比為2∶1,可求出運動時間之比為2∶1,C項正確;由圖知兩個磁場的磁感應(yīng)強度大小不等,粒子在兩個磁場中做圓周運動時的周期T=也不等,粒子通過弧aP與弧Pb的運動時間之比并不等于弧aP與弧Pb對應(yīng)的圓心角之比,D項錯誤。]
10.(多選)如圖所示,直角三角形ABC內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于△ABC平面向里的勻強磁場,O點為AB邊的中點,θ=30°。一對正、負電子(不計重力)自O(shè)點沿ABC平面垂直AB邊射入磁場,結(jié)果均從AB
12、邊射出磁場且均恰好不從兩直角邊射出磁場。下列說法正確的是( )
A.正電子從AB邊的O、B兩點間射出磁場
B.正、負電子在磁場中運動的時間相等
C.正電子在磁場中運動的軌跡半徑較大
D.正、負電子在磁場中運動的速率之比為(3+2)∶9
ABD [根據(jù)左手定則可知,正電子從AB邊的O、B兩點間射出磁場,故A正確。由題意可知,正、負電子在磁場中運動的圓心角為180°,根據(jù)t=×可知正、負電子在磁場中運動的時間相等,故B正確。正、負電子在磁場中做勻速圓周運動,對正電子,根據(jù)幾何關(guān)系可得3r1=AB,解得正電子在磁場中運動的軌跡半徑r1=AB;對負電子,根據(jù)幾何關(guān)系可得r2+=AB,解
13、得負電子在磁場中運動的軌跡半徑r2=AB,故C錯誤。根據(jù)qvB=m可知v=,正、負電子在磁場中運動的速率之比為==×=,故D正確。]
11.(2019·全國卷Ⅰ)如圖所示,在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于紙面向外。一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后,沿平行于x軸的方向射入磁場;一段時間后,該粒子在OP邊上某點以垂直于x軸的方向射出。已知O點為坐標原點,N點在y軸上,OP與x軸的夾角為30°,粒子進入磁場的入射點與離開磁場的出射點之間的距離為d,不計重力。求:
(1)帶電粒子的比荷;
(2)帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間。
[解析] (1
14、)設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q,加速后的速度大小為v。由動能定理有qU=mv2 ①
設(shè)粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為r,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有
qvB=m ②
由幾何關(guān)系知d=r ③
聯(lián)立①②③式得=。 ④
(2)由幾何關(guān)系知,帶電粒子射入磁場后運動到x軸所經(jīng)過的路程為
s=+rtan 30° ⑤
帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間為
t= ⑥
聯(lián)立②④⑤⑥式得t=。⑦
[答案] (1) (2)
12.(2019·濰坊模擬)如圖所示,兩個同心圓,半徑分別為r和2r,在兩圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B。圓心O處有一放射源,
15、放出粒子的質(zhì)量為m、帶電荷量為q,假設(shè)粒子速度方向都和紙面平行。
(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向,OA與初速度方向夾角為60°,要想使該粒子經(jīng)過磁場后第一次通過A點,則初速度的大小是多少?
(2)要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域,則粒子的初速度不能超過多少?
[解析] (1)如圖甲所示,設(shè)粒子在磁場中的軌道半徑為R1,則由幾何關(guān)系得R1=
甲 乙
又qv1B=m 解得v1=。
(2)如圖乙所示,設(shè)粒子軌跡與磁場外邊界相切時,粒子在磁場中的軌跡半徑為R2,
則由幾何關(guān)系有(2r-R2)2=R+r2,可得R2=
又qv2B=m,可得v2=
故要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域,粒子的初速度不能超過。
[答案] (1) (2)
8