《2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練10 磁場及帶電體在磁場中的運(yùn)動.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練10 磁場及帶電體在磁場中的運(yùn)動.doc（11頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

課時(shí)跟蹤訓(xùn)練(十) 磁場及帶電體在磁場中的運(yùn)動 一、選擇題(1～6題為單項(xiàng)選擇題，7～10題為多項(xiàng)選擇題) 1．兩相鄰勻強(qiáng)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同、方向平行．一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子(不計(jì)重力)，從較強(qiáng)磁場區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的 (　　) A．軌道半徑減小，角速度增大 B．軌道半徑減小，角速度減小 C．軌道半徑增大，角速度增大 D．軌道半徑增大，角速度減小 D　[分析軌道半徑：帶電粒子從較強(qiáng)磁場區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的速度v大小不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，由公式r＝可知，軌道半徑增大．分析角速度：由公式T＝可知，粒子在磁場中運(yùn)動的周期增大，根據(jù)ω＝知角速度減?。x項(xiàng)D正確．] 2．如圖所示，總質(zhì)量為m，邊長為L的正方形線圈共三匝，放置在傾角為α的光滑斜面上，剛好關(guān)于磁場邊界MN對稱，MN上方存在勻強(qiáng)磁場，若線圈通以圖示方向的恒定電流I后剛好在斜面上保持靜止，重力加速度為g，則 (　　) A．磁場方向可以豎直向下，且B＝ B．磁場方向可以豎直向上，且B＝ C．磁場方向可以垂直斜面向下，且B＝ D．磁場方向可以水平向左，且B＝ C　[當(dāng)磁場方向豎直向下時(shí)，由平衡條件得3BIL＝mgtan α，則B＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)磁場方向豎直向上時(shí)，由受力分析可知線圈不會靜止，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)磁場方向垂直斜面向下時(shí)，由平衡條件得3BIL＝mgsin α，則B＝，選項(xiàng)C正確；當(dāng)磁場方向水平向左時(shí)，由受力分析可知線圈不會靜止，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 3．(2018山東省濰坊市昌樂縣二中高三下學(xué)期質(zhì)檢)已知通電長直導(dǎo)線周圍某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝k，即磁感應(yīng)強(qiáng)度B與導(dǎo)線中的電流I成正比、與該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離r成反比．如圖所示，兩根平行長直導(dǎo)線相距為R，通以大小、方向均相同的電流．規(guī)定磁場方向垂直紙面向里為正，在0－R區(qū)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨x變化的圖線可能是(　　) C　[根據(jù)右手螺旋定則可得左邊通電導(dǎo)線在兩根導(dǎo)線之間的磁場方向垂直紙面向里，右邊通電導(dǎo)線在兩根導(dǎo)線之間的磁場方向垂直紙面向外，離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場越弱，在兩根導(dǎo)線中間位置磁場為零．由于規(guī)定B的正方向垂直紙面向里，所以C正確，ABD錯(cuò)誤；故選C.] 4. (2018山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高三二模)如圖所示，在一等腰直角三角形ACD區(qū)城內(nèi)有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(重力不計(jì))以速度v從AC邊的中點(diǎn)O垂直AC邊射入磁場區(qū)域．若三角形的兩直角邊長均為2L，要使粒子從CD邊射出，則v的取值范圍為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.≤v≤ B.≤v≤ C.≤v≤ D.≤v≤ C　[根據(jù)洛倫茲力充當(dāng)向心力可知，v＝，因此半徑越大，速度越大；根據(jù)幾何關(guān)系可知，使粒子與AD邊相切時(shí)速度最大，如圖 由幾何關(guān)系可知，最大半徑為r1＝L＋1，故最大速度應(yīng)為v1＝；當(dāng)粒子從C點(diǎn)出射時(shí)半徑最小，為r2＝，故最小速度應(yīng)為v2＝，故v的取值范圍為≤v≤，故選C.] 5．(2018山東省臨沂市高三三模)如圖所示，電子經(jīng)電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，在磁場中轉(zhuǎn)半個(gè)圓周后打在P點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)電壓U可以控制P點(diǎn)的位置，設(shè)OP＝x，能夠正確反映U與x關(guān)系的圖象是(　　) C　[帶電粒子在電場中加速運(yùn)動，根據(jù)動能定理得：mv2＝qU解得：v＝ 進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，則有：qvB＝m解得：r＝ 粒子運(yùn)動半個(gè)圓打到P點(diǎn)， 所以x＝2r＝2即x與成正比，故C正確．] 6．(2018山東省青島市高考模擬檢測理科綜合能力測試)如圖，在xOy平面內(nèi)，虛線y＝x左上方存在范圍足夠大、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，在A(0，l)處有一個(gè)粒子源，可沿平面內(nèi)各個(gè)方向射出質(zhì)量為m，電量為q的帶電粒子，速率均為，粒子重力不計(jì)，則粒子在磁場中運(yùn)動的最短時(shí)間為(　　) A. B. C. D. C　[粒子進(jìn)入磁場中做勻速圓周運(yùn)動則有：qvB＝，而將題中的v值代入得：r＝l，分析可知：粒子運(yùn)動的時(shí)間t最短時(shí)，所粒子偏轉(zhuǎn)的角度θ最小，則θ所對弦最短， 作AB⊥OB于B點(diǎn)，AB即為最短的弦，假設(shè)粒子帶負(fù)電，結(jié)合左手定則，根據(jù)幾何關(guān)系有：AB＝OAsin 60＝l，粒子偏轉(zhuǎn)的角度；θ＝60，結(jié)合周期公式：T＝，可知粒子在磁場中運(yùn)動的最短時(shí)間為：t＝＝，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤；故選C.] 7．(2018湖南省懷化市高三聯(lián)考)一絕緣圓筒上有一小孔，筒內(nèi)有方向沿圓筒軸線的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，整個(gè)裝置的橫截面如圖所示．一質(zhì)量為m、帶電量為q的小球(重力不計(jì))沿孔半徑方向射入筒內(nèi)，小球與筒壁碰撞n次后恰好又從小孔穿出．小球每次與筒壁碰撞后均以原速率彈回，且碰撞過程中小球的電荷量不變．已知小球在磁場中運(yùn)動的總時(shí)間t＝，則n可能等 (　　) A．2 B．3 C．4 D．5 AC　[粒子在磁場中的周期為T＝，而小球在磁場中運(yùn)動的總時(shí)間t＝＝T，可知，粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的總圓弧所對的圓心角為180；若n＝2，即粒子與圓筒碰撞2次，分別對應(yīng)三段圓弧，每段圓弧所對的圓心角為60，則總圓心角為180，則選項(xiàng)A正確；若n＝3，即粒子與圓筒碰撞3次，分別對應(yīng)四段圓弧，每段圓弧所對的圓心角為90，則總圓心角為360，則選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若n＝4，即粒子與圓筒碰撞4次，則可能每次碰撞對應(yīng)的圓弧所對的圓心角為36(對應(yīng)著圓筒上的圓心角為144)，則總圓心角為536＝180，則選項(xiàng)C正確；若n＝5，即粒子與圓筒碰撞5次，分別對應(yīng)6段圓弧，每段圓弧所對的圓心角為120，則總圓心角為72，則選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選A、C.] 8．(2018安徽六安一中一模)如圖，xOy平面的一、二、三象限內(nèi)存在垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1 T的勻強(qiáng)磁場，ON為處于y軸負(fù)方向的彈性絕緣薄擋板，長度為9 m，M點(diǎn)為x軸正方向上一點(diǎn)，OM＝3 m，現(xiàn)有一個(gè)比荷大小為＝1.0 C/kg，可視為質(zhì)點(diǎn)的帶正電小球(重力不計(jì))，從擋板下端N處小孔以不同的速度向x軸負(fù)方向射入磁場，若與擋板相碰后以原速率彈回，且碰撞時(shí)間不計(jì)，碰撞時(shí)電荷量不變，小球最后都能經(jīng)過M點(diǎn)，則小球射入的速度大小可能是(　　) A．3 m/s B．3.75 m/s C．4 m/s D．5 m/s ABD　[由題意，小球運(yùn)動的圓心的位置一定在y軸上，所以小球做圓周運(yùn)動的半徑r一定要大于等于3 m，而ON＝9 m<3r，所以小球最多與擋板ON碰撞一次，碰撞后，第二個(gè)圓心的位置在O點(diǎn)的上方，也可能小球與擋板ON沒有碰撞，直接過M點(diǎn)．由于洛倫茲力提供向心力，所以：qvB＝m，得：v＝Br　①；若小球與擋板ON碰撞一次，則軌跡可能如圖1，設(shè)OO′＝s，由幾何關(guān)系得：r2＝＋s2＝9＋s2?、?，3r－9＝s?、?，聯(lián)立②③得：r1＝3 m；r2＝3.75 m，分別代入①得：v1＝Br1＝113 m/s＝3 m/s，v2＝Br2＝113.75 m/s＝3.75 m/s，若小球沒有與擋板ON碰撞，則軌跡如圖2，設(shè)OO′＝x，由幾何關(guān)系得：r＝＋x2＝9＋x2?、?，x＝9－r3?、?，聯(lián)立④⑤得：r3＝5 m，代入①得：v3＝Br3＝115 m/s＝5 m/s，A、B、D正確．] 9．(2018山東省濟(jì)南市高三一摸)如圖所示，正方形abcd區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，甲、乙兩帶電粒子從a點(diǎn)沿與ab成30角的方向垂直射入磁場．甲粒子垂直于bc邊離開磁場，乙粒子從ad邊的中點(diǎn)離開磁場．已知甲、乙兩帶電粒子的電荷量之比為1∶2，質(zhì)量之比為1∶2，不計(jì)粒子重力. 以下判斷正確的是(　　) A．甲粒子帶負(fù)電，乙粒子帶正電 B．甲粒子的動能是乙粒子動能的16倍 C．甲粒子所受洛倫茲力是乙粒子所受洛倫茲力的4倍 D．甲粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間是乙粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)間的倍 CD　[A項(xiàng)：由甲粒子垂直于bc邊離開磁場可知，甲粒子向上偏轉(zhuǎn)，所以甲粒子帶正電，由粒子從ad邊的中點(diǎn)離開磁場可知，乙粒子向下偏轉(zhuǎn)，所以乙粒子帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤； B項(xiàng)：由幾何關(guān)系可知，R甲＝2L，乙粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的弦切角為60，弦長為，所以＝2R乙sin 60，解得R乙＝， 根據(jù)qvB＝m，所以Ek＝＝， 所以甲粒子的動能是乙粒子動能的24倍，故B錯(cuò)誤： C項(xiàng)：由公式qvB＝m可知，v＝，所以f洛＝qvB＝，即＝()2()2＝4，故C正確；D項(xiàng)：由幾何關(guān)系可知，甲粒子的圓心角為30，由B分析可得，乙粒子的圓心角為120. 根據(jù)公式t＝T和T＝可知，甲粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間是乙粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)間的倍，故D正確．] 10．(2018廣東省湛江市高三模擬)如圖所示，MN平行于y軸，在y軸與MN之間的區(qū)域內(nèi)存在與xOy平面垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.在t＝0時(shí)刻，從原點(diǎn)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)．其中，沿y軸正方向發(fā)射的粒子在t＝t0時(shí)刻剛好從磁場右邊界MN上的P點(diǎn)離開磁場，已知P點(diǎn)的坐標(biāo)是((2＋)d，d)不計(jì)粒子重力，下列說法正確的是(　　) A．粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為d 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(yùn)動的最長時(shí)間為2t0 BD　[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(yùn)動的軌跡如圖所示． 圓心為O′，根據(jù)幾何關(guān)系，粒子做圓周運(yùn)動的半徑為r＝2d，故A錯(cuò)；沿y軸正方向發(fā)射的粒子在磁場中運(yùn)動的圓心角為，運(yùn)動時(shí)間t0＝解得：v0＝，故B正確；沿y軸正方向發(fā)射的粒子在磁場中運(yùn)動的圓心角為，對應(yīng)運(yùn)動時(shí)間為t0，所以粒子運(yùn)動的周期為T＝，由Bqv0＝m()2r則＝故C錯(cuò)誤；在磁場中運(yùn)動時(shí)間最長的粒子的運(yùn)動軌跡如圖所示． 由幾何知識得該粒子做圓周運(yùn)動的圓心角為，在磁場中的運(yùn)動時(shí)間為2t0，故D正確．] 二、非選擇題 11．(2018河北唐山質(zhì)檢)如圖所示，水平導(dǎo)軌間距為L＝0.5 m，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)；導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量m＝1 kg，電阻R0＝0.9 Ω，與導(dǎo)軌接觸良好；電源電動勢E＝10 V，內(nèi)阻r＝0.1 Ω，電阻R＝4 Ω；外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝5 T，方向垂直于ab，與導(dǎo)軌平面成夾角α＝53；ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，定滑輪摩擦不計(jì)，細(xì)線對ab的拉力為水平方向，且細(xì)線通過定滑輪與重物相連，重力加速度g＝10 m/s2，ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知sin 53＝0.8，cos 53＝0.6.求： (1)通過ab的電流大小和方向； (2)ab受到的安培力大??； (3)重物重力G的取值范圍． 解析　(1)I＝＝2 A 方向?yàn)橛蒩到b (2)F＝BIL＝5 N (3)受力如圖，fm＝μ(mg－Fcos 53)＝3.5 N 當(dāng)最大靜摩擦力方向向右時(shí)，F(xiàn)T＝Fsin 53－fm＝0.5 N 當(dāng)最大靜摩擦力方向向左時(shí)，F(xiàn)T＝Fsin 53＋fm＝7.5 N 所以0.5 N≤G≤7.5 N 答案　(1)2A　方向由a到b (2)5 N (3)0.5 N≤G≤7.5 N 12．(2018山東省淄博一中高三三模)如圖所示，在xOy平面內(nèi)，有一以O(shè)為圓心、R為半徑的半圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直坐標(biāo)平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.位于O點(diǎn)的粒子源向第二象限內(nèi)的各個(gè)方向連續(xù)發(fā)射大量同種帶電粒子，粒子均不會從磁場的圓弧邊界射出．粒子的速率相等，質(zhì)量為m、電荷量大小為q，粒子重力及粒子間的相互作用均不計(jì)． (1)若粒子帶負(fù)電，求粒子的速率應(yīng)滿足的條件及粒子在磁場中運(yùn)動的最短時(shí)間； (2)若粒子帶正電，求粒子在磁場中能夠經(jīng)過區(qū)域的最大面積． 解析　 (1)粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，則：qvB＝m 根據(jù)幾何關(guān)系：r≤ 聯(lián)立得：v≤ 粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期：T＝ 由粒子在磁場中運(yùn)動的軌跡可得，沿y軸正向射入磁場中的粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)間最短，則：t＝ 聯(lián)立可得：t＝ (2)分析可得，粒子在磁場中能經(jīng)過的區(qū)域?yàn)榘雸A，如圖中陰影部分， 有幾何關(guān)系可得該半圓的半徑：r′＝R 面積：S＝πr′2 聯(lián)立可得：S＝πR2 答案　(1)t＝　(2)πR2 13．(2017河南商丘模擬)如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一粒子源，粒子源從O點(diǎn)在紙面內(nèi)均勻地向各個(gè)方向同時(shí)發(fā)射速率為v、比荷為k的帶正電的粒子，PQ是在紙面內(nèi)垂直磁場放置的厚度不計(jì)的擋板，擋板的P端與O點(diǎn)的連線與擋板垂直，距離為，且粒子打在擋板上會被吸收；不計(jì)帶電粒子的重力與粒子間的相互作用，磁場分布足夠大． (1)為使最多的粒子打在板上，則擋板至少多長； (2)若擋板足夠長，則打在板上的粒子在磁場中運(yùn)動的最長時(shí)間與最短時(shí)間的差值是多少； (3)若擋板足夠長，則打在擋板上的粒子占所有粒子的比率是多少． 解析　(1)設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m，帶電量為q，粒子在磁場中受到洛倫茲力提供做圓周運(yùn)動的向心力，設(shè)粒子做圓周運(yùn)動的半徑為r，則有qvB＝m解得r＝＝ 在擋板左側(cè)能打在擋板上部最遠(yuǎn)點(diǎn)的粒子恰好與擋板相切，如圖甲所示，由題意r＝＝，由幾何知識可得＝. 設(shè)粒子初速度方向與夾角為θ，隨著θ順時(shí)針從0開始逐漸增大，粒子打在擋板上的點(diǎn)從N點(diǎn)逐漸下移；當(dāng)粒子剛好通過P點(diǎn)時(shí)，粒子開始打在擋板的右側(cè)，設(shè)此時(shí)打在擋板上的點(diǎn)為M，如圖甲所示，在△OPM中，由幾何關(guān)系可得＝所以＝ 當(dāng)夾角θ繼續(xù)增大，則粒子打在擋板上的點(diǎn)從M點(diǎn)逐漸下移至P點(diǎn)，由以上分析知道，擋板長度至少等于時(shí)，擋板吸收的粒子數(shù)最多． (2)由以上分析知，當(dāng)粒子恰好從左側(cè)打在P點(diǎn)時(shí)，時(shí)間最短，如圖乙軌跡1所示，由幾何知識得粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為θ1＝；當(dāng)粒子從右側(cè)恰好打在P點(diǎn)時(shí)，時(shí)間最長，如圖乙軌跡2所示，由幾何知識得粒子轉(zhuǎn)過的圓心角為θ2＝ 粒子的運(yùn)動周期T＝＝＝ 沿軌跡1的時(shí)間t1＝T 沿軌跡2的時(shí)間t2＝T 最長的時(shí)間差Δt＝t2－t1＝. (3)粒子出射方向水平向右的粒子和沿圖乙軌跡2的粒子速度方向之間都能打在板上，粒子方向的夾角為α＝π，打到板上的粒子占所有粒子的比率η＝＝. 答案　(1)　(2)　(3)