2020版高考物理一輪復習 全程訓練計劃 課練27 磁場對運動電荷的作用力(含解析).doc
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磁場對運動電荷的作用力 小題狂練 小題是基礎 練小題 提分快 1.[2019江蘇省東臺創(chuàng)新學校調研](多選)以下說法正確的是( ) A.電荷處于電場中一定受到靜電力 B.運動電荷在磁場中一定受到洛倫茲力 C.洛倫茲力對運動電荷一定不做功 D.洛倫茲力可以改變運動電荷的速度方向和速度大小 答案:AC 解析:電荷處于電場中一定受到靜電力,故A項正確;運動電荷的速度方向與磁場平行時,運動電荷不受洛倫茲力,故B項錯誤;洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直,洛倫茲力對運動電荷一定不做功,故C項正確;洛倫茲力對運動電荷一定不做功,由動能定理得,洛倫茲力不能改變運動電荷的動能,即洛倫茲力不能改變速度的大小,只能改變速度的方向,故D項錯誤. 2. [2019四川省成都九校聯(lián)考]1931年,著名的英國物理學家狄拉克認為,既然電有基本電荷——電子存在,磁也應有基本磁荷——磁單極子存在,這樣,電磁現(xiàn)象的完全對稱性就可以得到保證,他從理論上用極精美的數(shù)學物理公式預言,磁單極子是可以獨立存在的,其周圍磁感線呈均勻輻射狀分布,類似于孤立的點電荷的電場線.以某一磁單極子N為原點建立如圖所示O—xyz坐標系,z為豎直方向,則一帶電微??梢栽诖丝臻g做圓周運動的平面為( ) A.一定是z>0且平行于xOy的平面 B.一定是在xOy平面 C.一定是z<0且平行于xOy的平面 D.只要是過坐標原點O的任意平面均可 答案:A 解析:在z>0的區(qū)域,磁場的方向是斜向上的圓錐形狀,帶電微粒若能在平行于xOy的平面內做圓周運動,所受的洛倫茲力方向為垂直磁感線斜向上,重力豎直向下,合力的方向水平指向z軸,故可滿足做圓周運動的條件,故選項A正確,B、C、D錯誤. 3.[2019江西省紅色七校聯(lián)考]如圖所示,三根通電長直導線P、Q、R互相平行,垂直紙面放置,其間距均為a,電流強度均為I,方向垂直紙面向里(已知電流為I的長直導線產(chǎn)生的磁場中,距導線r處的磁感應強度B=,其中k為常量).某時刻有一電子(質量為m、電荷量為e)正好經(jīng)過原點O,速度大小為v,方向沿y軸正方向,則電子此時所受的洛倫茲力為( ) A.方向垂直紙面向里,大小為 B.方向指向x軸正方向,大小為 C.方向垂直紙面向里,大小為 D.方向指向x軸正方向,大小為 答案:A 解析:P、Q兩根導線到O點的距離相等,根據(jù)安培定則,兩導線在O點產(chǎn)生的磁場方向相反,大小相等,所以最終磁場的磁感應強度大小等于R在O點產(chǎn)生的磁場的磁感應強度大小,根據(jù)安培定則,磁場的方向沿x軸負方向,RO=a,磁感應強度的大小B==,根據(jù)左手定則,洛倫茲力方向垂直紙面向里,大小F=evB=,故A正確. 4. [2019安徽省合肥質檢](多選)如圖所示,圓形區(qū)域內有垂直于紙面向里的勻強磁場,一帶電粒子以某速度由圓周上A點沿與直徑AB成30角的方向垂直射入磁場,其后從C點射出磁場.已知CD為圓的直徑,∠BOC=60,E、F分別為劣弧AD和AC上的點,粒子重力不計,則下列說法正確的是( ) A.該粒子可能帶正電 B.粒子從C點射出時的速度方向一定垂直于直徑AB C.若僅將粒子的入射位置由A點改為E點,則粒子仍從C點射出 D.若僅將粒子的入射位置由A點改為F點,則粒子仍從C點射出 答案:BCD 解析:粒子由A點射入,C點射出,可確定洛倫茲力方向,由左手定則可知,粒子帶負電,A項錯誤;軌跡圓弧關于磁場圓心與軌跡圓圓心連線對稱,所以粒子從C點射出時速度方向與DC夾角也是30,垂直于直徑AB,B項正確;軌跡圓半徑與磁場圓半徑相同,由磁聚焦原理可知,C、D項正確. 5.[2019山西省榆社中學診斷]如圖所示,在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B.在xOy平面內,從原點O處沿與x軸正方向成θ角(0<θ<π)以速率v發(fā)射一個帶正電的粒子(重力不計).則下列說法正確的是( ) A.若θ一定,v越大,則粒子在磁場中運動的時間越短 B.若θ一定,v越大,則粒子在磁場中運動的角速度越大 C.若v一定,θ越大,則粒子在磁場中運動的時間越短 D.若v一定,θ越大,則粒子在離開磁場的位置距O點越遠 答案:C 解析:畫出粒子在磁場中運動的軌跡,如圖所示.由幾何關系得:軌跡對應的圓心角α=2π-2θ,粒子在磁場中運動的時間t=T==,則得知:粒子的運動時間與v無關,故A錯誤;若v一定,θ越大,則粒子在磁場中運動的時間越短,故C正確.粒子在磁場中運動的角速度ω=,又T=,則得ω=,與速度v無關,故B錯誤;設粒子的軌跡半徑為r,則r=.AO=2rsinθ=,則若θ是銳角,θ越大,AO越大.若θ是鈍角,θ越大,AO越?。蔇錯誤;故選C. 6.[2019遼寧省大連模擬]如圖所示為研究某種帶電粒子的裝置示意圖,粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直線射到熒光屏上的O點,出現(xiàn)一個光斑.在垂直于紙面向里的方向上加一磁感應強度為B的勻強磁場后,粒子束發(fā)生偏轉,沿半徑為r的圓弧運動,打在熒光屏上的P點,然后在磁場區(qū)域再加一豎直向下,場強大小為E的勻強電場,光斑從P點又回到O點,關于該粒子,下列說法正確的是( ) A.粒子帶負電 B.初速度為v= C.比荷為= D.比荷為= 答案:D 解析:垂直于紙面向里的方向上加一磁感應強度為B的勻強磁場后,粒子束打在熒光屏上的P點,根據(jù)左手定則可知,粒子帶正電,選項A錯誤;當電場和磁場同時存在時,qvB=Eq,解得v=,選項B錯誤;當粒子在磁場中時,由qvB=m,可得==,故選項D正確,C錯誤;故選D. 7. [2019貴州省貴陽市摸底](多選)如圖所示,在xOy平面內的0≤x≤l,0≤y≤l區(qū)域僅存在垂直于xOy平面(紙面)向里的勻強磁場(磁感應強度大小設為B),或僅存在沿y軸正方向的勻強電場(電場強度大小設為E)時,質量為m、帶電荷量為e的質子以速率v從坐標原點O沿x軸正方向進入場區(qū),均能通過P(l,l)點,不計質子的重力,則( ) A.B= B.B= C.E= D.E= 答案:BD 解析:若僅存在垂直紙面向里的勻強磁場,質子在磁場中做勻速圓周運動,由幾何關系可知,質子運動的軌跡半徑為l,又evB=m,解得B=,B項正確,A項錯誤;若僅存在沿y軸正方向的勻強電場,則質子在電場中做類平拋運動,l=vt,l=at2,a=,聯(lián)立解得E=,C項錯誤,D項正確. 8.[2019黑龍江省哈爾濱六中模擬]在光滑水平地面上水平放置著足夠長的質量為M的木板,其上放置著質量為m、帶正電的物塊(電荷量保持不變),兩者之間的動摩擦因數(shù)恒定,且M>m.空間存在足夠大的方向垂直于紙面向里的勻強磁場,某時刻開始它們以大小相等的速度相向運動,如圖,取向右為正方向,則下列圖象可能正確反映它們以后運動的是( ) 答案:B 解析:對物塊分析可知其受重力、支持力、洛倫茲力和摩擦力作用,由左手定則可知,洛倫茲力方向向上;水平方向受摩擦力作用而做減速運動;則由F=Bqv可知,洛倫茲力減小,故m對M的壓力增大,摩擦力增大,故m的加速度越來越大;同時M受m向右的摩擦力作用,M也做減速運動;因摩擦力增大,故M的加速度也越來越大;v—t圖象中圖線斜率的絕對值表示加速度大小,則可知v—t圖象中對應的圖線應為曲線;對M、m組成的系統(tǒng)分析可知,系統(tǒng)所受外力之和為零,故系統(tǒng)的動量守恒,最終木板和物塊速度一定相同,則有mv0-Mv0=(M+m)v,因M>m,故最終速度一定為負值,說明最終木板和物塊均向左做勻速運動,則B正確. 9. [2019貴州省畢節(jié)梁才學校檢測](多選)如圖所示,空間存在垂直于紙面向里的磁感應強度為B的勻強磁場,場內有一絕緣的足夠長的直桿,它與水平面的夾角為θ,一電荷量為q、質量為m的帶負電小球套在直桿上,從A點由靜止沿桿下滑,小球與桿之間的動摩擦因數(shù)為μ,在小球以后的運動過程中,下列說法正確的是( ) A.小球下滑的最大速度為vm= B.小球下滑的最大加速度為am=gsinθ C.小球的加速度一直在減小 D.小球的速度先增大后不變 答案:BD 解析:小球開始下滑時有mgsinθ-μ(mgcosθ-qvB)=ma,隨著v增大,a增大,當v0=時,a達到最大值即am=gsinθ,此時洛倫茲力大小等于mgcosθ,支持力為0,此后隨著速度增大,洛倫茲力增大,支持力增大,此后下滑過程中有,mgsinθ-μ(qvB-mgcosθ)=ma,隨著v增大,a減小,當vm=時,a=0,此時達到平衡狀態(tài),速度不變.所以整個過程中,v先增大后不變,a先增大后減小,所以B、D正確. 10.[2019湖北省武漢調研](多選)如圖(a)所示,在半徑為R的虛線區(qū)域內存在周期性變化的磁場,其變化規(guī)律如圖(b)所示.薄擋板MN兩端點恰在圓周上,且MN所對的圓心角為120.在t=0時,一質量為m、電荷量為+q的帶電粒子,以初速度v從A點沿直徑AB射入場區(qū),運動到圓心O后,做一次半徑為的完整的圓周運動,再沿直線運動到B點,在B點與擋板碰撞后原速率返回(碰撞時間不計,電荷量不變),運動軌跡如圖(a)中所示.粒子的重力不計,不考慮變化的磁場所產(chǎn)生的電場,下列說法正確的是( ) A.磁場方向垂直紙面向外 B.圖(b)中B0= C.圖(b)中T0= D.若t=0時,質量為m、電荷量為-q的帶電粒子,以初速度v從A點沿AO入射,偏轉、碰撞后,仍可返回A點 答案:BC 解析:根據(jù)題述一質量為m、電荷量為+q的帶電粒子以初速度v從A點沿直徑AB射入場區(qū),運動到圓心O后,做一次半徑為的完整的圓周運動,根據(jù)左手定則可判斷出磁場方向垂直紙面向里,選項A錯誤;根據(jù)洛倫茲力提供向心力,qvB0=m,且r=,可得B0=,選項B正確;帶電粒子做勻速圓周運動的周期T==,帶電粒子以初速度v從A點沿直徑AB射入場區(qū),運動到圓心O所需時間t=,所以題圖(b)中T0=t+T=+=,選項C正確;若t=0時,質量為m、電荷量為-q的帶電粒子以初速度v從A點沿直徑AB射入場區(qū),運動到圓心O后,根據(jù)左手定則知粒子將向下偏轉與擋板MN碰撞后運動圓周,再與擋板B碰撞后運動一段圓弧后射出場區(qū),不能返回A點,選項D錯誤. 11.[2019湖南省益陽市、湘潭市調研](多選)如圖所示,兩個相同的半圓形光滑絕緣軌道分別豎直放置在勻強電場E和勻強磁場B中,軌道兩端在同一高度上,兩個相同的帶正電小球a、b同時從軌道左端最高點由靜止釋放,且在運動中始終能沿軌道通過各自軌道的最低點M、N,則( ) A.兩小球某次到達軌道最低點時的速度大小不可能有vN=vM B.兩小球都能到達軌道的最右端 C.小球a、b第一次同時到達最低點 D.第一次到達軌道最低點時,小球a對軌道的壓力小于小球b對軌道的壓力 答案:AD 解析:由于洛倫茲力不做功,電場力對帶電小球一定做負功,所以兩個小球某次到達軌道最低點時的速度不可能有vN=vM,A正確;由機械能守恒定律知,小球b可以到達軌道的最右端,電場力對小球a做負功,故小球a不可能到達軌道的最右端,B錯誤;第一次到達最低點的過程中,由于洛倫茲力對b不做功,而電場力一直對a做負功,因此a球的速率一直小于b球速率,故小球b第一次到達N點的時刻與小球a第一次到達M點的時刻不相同,C錯誤;由于小球能到達最低點,重力對小球a做正功,電場力對小球a做負功,由動能定理得mgR-EqR=mv,又由牛頓第二定律得,F(xiàn)N1-mg=m,對小球b,洛倫茲力不做功,只有重力做正功,由機械能守恒定律得mgR=mv,小球b第一次通過最低點時由牛頓第二定律得FN2-mg-qvB=m,由牛頓第三定律知,D正確. 12.[2019湖北省黃岡中學模擬](多選)如圖所示,下端封閉、上端開口、高h=5 m的內壁光滑的細玻璃管豎直放置,管底有質量m=10 g、電荷量的絕對值|q|=0.2 C的小球,整個裝置以v=5 m/s的速度沿垂直于磁場方向進入磁感應強度B=0.2 T、方向垂直紙面向里的勻強磁場,由于外力的作用,玻璃管在磁場中的速度保持不變,最終小球從上端管口飛出.g取10 m/s2.下列說法中正確的是( ) A.小球帶負電 B.小球在豎直方向做勻加速直線運動 C.小球在玻璃管中的運動時間小于1 s D.小球機械能的增加量為1 J 答案:BD 解析:由左手定則可知,小球帶正電,選項A錯誤;玻璃管在水平方向做勻速運動,則小球在豎直方向所受的洛倫茲力恒定,則豎直方向加速度不變,即小球在豎直方向做勻加速直線運動,選項B正確;小球在豎直方向的加速度a== m/s2=10 m/s2,在管中運動的時間t== s=1 s,選項C錯誤;小球到管口時豎直方向的速度v′=at=10 m/s,機械能的增加量ΔE=mgh+mv′2=1 J,選項D正確. 13. [2019四川省五校聯(lián)考](多選)如圖所示,在x>0,y>0的空間中有恒定的勻強磁場,磁感應強度的方向垂直于xOy平面向里,大小為B.現(xiàn)有一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子,從x軸上的某點P沿著與x軸成30角的方向射入磁場.不計重力的影響,則下列說法正確的是( ) 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)歷的時間可能為 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 答案:BC 解析:帶正電粒子由P點沿與x軸成30角的方向入射,則粒子運動軌跡的圓心在過P點且與速度方向垂直的方向上,粒子在磁場中要想到達坐標原點,轉過的圓心角肯定大于180,假設如圖所示,而因磁場有邊界,故粒子不可能通過坐標原點,A錯誤;由于P點的位置不定,所以粒子在磁場中的軌跡圓弧對應的圓心角也不同,最大的圓心角為圓弧與y軸相切時,偏轉角度為300,運動的時間t=T=,根據(jù)粒子運動的對稱性,可知粒子的運動半徑無限大時,對應的最小圓心角也一定大于120,所以運動時間t>T=,故粒子在磁場中運動的時間范圍是- 配套講稿:
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