（江蘇專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 第二節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用檢測(cè)

《（江蘇專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 第二節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用檢測(cè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場(chǎng) 第二節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用檢測(cè)（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二節(jié) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 (建議用時(shí)：35分鐘) 一、單項(xiàng)選擇題 1．(2019·北京海淀區(qū)模擬)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(lái)的速度拋出，考慮地磁場(chǎng)的影響，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．無(wú)論小球帶何種電荷，小球仍會(huì)落在a點(diǎn) B．無(wú)論小球帶何種電荷，小球下落時(shí)間都會(huì)延長(zhǎng) 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：選D.地磁場(chǎng)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

2、會(huì)變長(zhǎng)，水平位移會(huì)變大；同理，若小球帶負(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．“人造小太陽(yáng)”托卡馬克裝置使用強(qiáng)磁場(chǎng)約束高溫等離子體，使其中的帶電粒子被盡可能限制在裝置內(nèi)部，而不與裝置器壁碰撞．已知等離子體中帶電粒子的平均動(dòng)能與等離子體的溫度T成正比，為約束更高溫度的等離子體，則需要更強(qiáng)的磁場(chǎng)，以使帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑不變．由此可判斷所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度B正比于(　　) A.　　　　　　　　　 B．T C. D．T2 解析：選A.考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題．由題意知，帶電粒子的平均動(dòng)能Ek＝mv2∝T，故v∝.由qvB＝整理得：B∝，故選項(xiàng)A正確． 3.

3、初速度為v0的電子，沿平行于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，則(　　) A．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變 C．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變 D．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變 解析：選A.由安培定則可知，通電導(dǎo)線右方磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，則電子受洛倫茲力方向由左手定則可判知向右，所以電子向右偏；由于洛倫茲力不做功，所以電子速率不變． 4.如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c，以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心O沿著AO方向射入磁場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖．若帶電粒子只受磁場(chǎng)力的作用，則下列說(shuō)法正確

4、的是(　　) A．a(chǎn)粒子速率最大，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng) B．c粒子速率最大，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短 C．a(chǎn)粒子速率最小，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短 D．c粒子速率最小，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短 解析：選B.由題圖可知，粒子a的運(yùn)動(dòng)半徑最小，圓心角最大，粒子c的運(yùn)動(dòng)半徑最大，圓心角最小，由洛倫茲力提供粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力可得：qvB＝m，故半徑公式r＝，T＝＝，故在質(zhì)量、帶電荷量、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度都相同的情況下，速率越小，半徑越小，所以粒子a的運(yùn)動(dòng)速率最小，粒子c的運(yùn)動(dòng)速率最大，而帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間只取決于運(yùn)動(dòng)所對(duì)應(yīng)的圓心角，所以粒子a的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)，粒子c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短． 5.

5、如圖所示，直角坐標(biāo)系中y軸右側(cè)存在一垂直紙面向里、寬為a的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，右邊界PQ平行于y軸，一粒子(重力不計(jì))從原點(diǎn)O以與x軸正方向成θ角的速率v垂直射入磁場(chǎng)，當(dāng)斜向上射入時(shí)，粒子恰好垂直P(pán)Q射出磁場(chǎng)，當(dāng)斜向下射入時(shí)，粒子恰好不從右邊界射出，則粒子的比荷及粒子恰好不從右邊界射出時(shí)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為(　　) A.　 B．　 C.　 D．　 解析：選C.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則由圖知斜向上射入時(shí)有rsin θ＝a，斜向下射入時(shí)有rsin θ＋a＝r，聯(lián)立求得θ＝30°，且r＝2a，由洛倫茲力提供向心力得Bqv＝m ，解得r＝，即粒子的比荷為＝，所

6、以粒子恰好不從右邊界射出時(shí)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓心角為α＝2×(90°－30°)＝120°，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝＝，選項(xiàng)C正確． 6.如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度v從A點(diǎn)沿直徑AOB方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)Δt時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，OC與OB成60°角．現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?，仍從A點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?　　) A.Δt 　 B．2Δt C.Δt　 D．3Δt 解析：選B.粒子沿半徑方向進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，一定沿半徑方向射出，如圖．粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，由qvB＝m得R＝，T＝.由數(shù)學(xué)知識(shí)

7、得：粒子以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R＝r，轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角θ＝60°；粒子以速度進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R′＝r，轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角θ′＝120°，周期T與速度無(wú)關(guān)，所以t′＝Δt＝2Δt，B正確． 二、多項(xiàng)選擇題 7.(2019·河南鄭州質(zhì)檢)如圖所示，在垂直紙面向里的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一根粗糙絕緣細(xì)直桿，有一個(gè)重力不能忽略、中間帶有小孔的帶正電小球套在細(xì)桿上．現(xiàn)在給小球一個(gè)水平向右的初速度v0，假設(shè)細(xì)桿足夠長(zhǎng)，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電荷量保持不變，桿上各處的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則小球運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系圖象可能是(　　) 解析：選ABD.由左手定則可判定洛倫茲力的方向豎

8、直向上，若Bqv0＝mg，球與桿之間無(wú)壓力作用，即無(wú)摩擦力作用，球勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)于B圖象；若Bqv0>mg，桿對(duì)球有向下的壓力，由Bqv0＝mg＋FN知壓力隨球速度的減小而減小，再由ma＝Ff＝μFN知小球做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)速度圖線的斜率逐漸減小，直到速度減小到使洛倫茲力等于重力后小球勻速運(yùn)動(dòng)，題目中無(wú)與此情況對(duì)應(yīng)的圖象；若Bqv0

9、盟質(zhì)檢)如圖所示，一單邊有界磁場(chǎng)的邊界上有一粒子源，以與水平方向成θ角的不同速率，向磁場(chǎng)中射入兩個(gè)相同的粒子1和2，粒子1經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從邊界上A點(diǎn)出磁場(chǎng)，粒子2經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從邊界上B點(diǎn)出磁場(chǎng)，OA＝AB，則(　　) A．粒子1與粒子2的速度之比為1∶2 B．粒子1與粒子2的速度之比為1∶4 C．粒子1與粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1∶1 D．粒子1與粒子2在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1∶2 解析：選AC.粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度的垂線與OA的垂直平分線的交點(diǎn)為粒子1在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，同理，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的垂線與OB的垂直平分線的交點(diǎn)為粒子2在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，由幾何關(guān)

10、系可知，兩個(gè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為r1∶r2＝1∶2，由r＝可知，粒子1與粒子2的速度之比為1∶2，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期均為T(mén)＝，且兩粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡所對(duì)的圓心角相同，因此粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 9．如圖所示，S處有一電子源，可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子，平板MN垂直于紙面，在紙面內(nèi)的長(zhǎng)度L＝9.1 cm，中點(diǎn)O與S間的距離d＝4.55 cm，MN與SO直線的夾角為θ，板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2.0×10－4 T，電子質(zhì)量m＝9.1×10－31 kg，電荷量e

11、＝－1.6×10－19 C，不計(jì)電子重力，電子源發(fā)射速度v＝1.6×106 m/s的一個(gè)電子，該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長(zhǎng)度為l，則(　　) A．θ＝90°時(shí)，l＝9.1 cm　　 B．θ＝60°時(shí)，l＝9.1 cm C．θ＝45°時(shí)，l＝4.55 cm D．θ＝30°時(shí)，l＝4.55 cm 解析：選AD.電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力：evB＝，R＝＝4.55×10－2 m＝4.55 cm＝，θ＝90°時(shí)，擊中板的范圍如圖甲，l＝2R＝9.1 cm，選項(xiàng)A正確；θ＝60°時(shí)，擊中板的范圍如圖乙所示，l＜2R＝9.1 cm，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；θ＝30°，如圖丙所示，l＝R＝4.

12、55 cm，當(dāng)θ＝45°時(shí)，擊中板的范圍如圖丁所示，l＞R(R＝4.55 cm)，故選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤． 　 　 10.如圖所示，紙面內(nèi)有寬為L(zhǎng)水平向右飛行的帶電粒子流，粒子質(zhì)量為m，電荷量為－q，速率為v0，不考慮粒子的重力及相互間的作用，要使粒子都匯聚到一點(diǎn)，可以在粒子流的右側(cè)虛線框內(nèi)設(shè)計(jì)一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，則磁場(chǎng)區(qū)域的形狀及對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以是(其中B0＝，A、C、D選項(xiàng)中曲線均為半徑是L的 圓弧，B選項(xiàng)中曲線為半徑是 的圓)(　　) 解析：選AB.由于帶電粒子流的速度均相同，則當(dāng)飛入A、C選項(xiàng)中的磁場(chǎng)時(shí)，它們的軌跡對(duì)應(yīng)的半徑均相同．B、D選項(xiàng)因?yàn)榇艌?chǎng)是2B0，粒子在其

13、中運(yùn)動(dòng)半徑是在A、C中運(yùn)動(dòng)半徑的一半．然而當(dāng)粒子射入C、D兩選項(xiàng)時(shí)，均不可能匯聚于同一點(diǎn)．所以只有A、B選項(xiàng)能匯聚于一點(diǎn)． 三、非選擇題 11．(2019·河南商丘模擬)在如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy中，有一個(gè)圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)，磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面，O點(diǎn)為該圓形區(qū)域邊界上的一點(diǎn)．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的帶電粒子(不計(jì)重力)從O點(diǎn)以初速度v0沿x軸正方向進(jìn)入磁場(chǎng)，已知粒子經(jīng)過(guò)y軸上P點(diǎn)時(shí)速度方向與y軸正方向夾角為θ＝30°，OP＝L，求： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向； (2)該圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積． 解析： (1)由左手定則得磁場(chǎng)方向垂直xO

14、y平面向里．粒子在磁場(chǎng)中做弧長(zhǎng)為圓周的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，粒子在Q點(diǎn)飛出磁場(chǎng)．設(shè)其圓心為O′，半徑為R.由幾何關(guān)系有(L－R)sin 30°＝R，所以R＝L.由牛頓第二定律有qv0B＝m， 故R＝. 由以上各式得磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝. (2)設(shè)磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積為S.由幾何關(guān)系得 直徑OQ＝R＝L， 所以S＝π＝L2. 答案：(1)　方向垂直于xOy平面向里　(2)L2 12．如圖所示，在屏蔽裝置底部中心位置O點(diǎn)放一醫(yī)用放射源，可通過(guò)細(xì)縫沿扇形區(qū)域向外輻射速率為v＝3.2×106 m/s的 α粒子．已知屏蔽裝置寬AB＝9 cm，縫長(zhǎng)AD＝18 cm，α粒子的質(zhì)量m＝6.64×10－

15、27kg，電荷量q＝3.2×10－19 C．若在屏蔽裝置右側(cè)條形區(qū)域內(nèi)加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)來(lái)隔離輻射，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.332 T，方向垂直于紙面向里，整個(gè)裝置放于真空環(huán)境中． (1)若所有的α粒子均不能從條形磁場(chǎng)隔離區(qū)的右側(cè)穿出，則磁場(chǎng)的寬度d至少是多少？ (2)若條形磁場(chǎng)的寬度d＝20 cm，則射出屏蔽裝置的α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間各是多少？(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 解析：(1)由題意：AB＝9 cm，AD＝18 cm，可得 ∠BAO＝∠ODC＝45° 所有α粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同，設(shè)為R，根據(jù)牛頓第二定律有 Bqv＝ 解得R＝0.2 m＝20 cm

16、 由題意及幾何關(guān)系可知：若條形磁場(chǎng)區(qū)域的右邊界與沿OD方向進(jìn)入磁場(chǎng)的α粒子的圓周軌跡相切，則所有α粒子均不能從條形磁場(chǎng)隔離區(qū)右側(cè)穿出，此時(shí)磁場(chǎng)的寬度最小，如圖甲所示． 設(shè)此時(shí)磁場(chǎng)寬度d＝d0，由幾何關(guān)系得 d0＝R＋Rcos 45°＝(20＋10)cm＝0.34 m. 　 甲　　　　　　　　　　乙 (2)設(shè)α粒子在磁場(chǎng)內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)，則 T＝＝×10－6 s 設(shè)速度方向垂直于AD進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的α粒子的入射點(diǎn)為E，如圖乙所示．因磁場(chǎng)寬度d＝20 cm