2019-2020年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 8.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用限時(shí)規(guī)范特訓(xùn).doc

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2019-2020年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 8.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用限時(shí)規(guī)范特訓(xùn) 一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分) 1. [xx金華模擬]2011年5月29日夜，一道閃電擊中了位于加拿大多倫多市的加拿大國(guó)家電視塔。該電視塔高553.3 m，是多倫多市的標(biāo)志性建筑，也是加拿大的著名象征。假設(shè)發(fā)生閃電的云層帶負(fù)電，則在閃電瞬間，電視塔受到地磁場(chǎng)在水平方向的作用力方向是(　　) A. 向東　　　　　　　　 B. 向南 C. 向西 D. 向北 解析：閃電發(fā)生時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)方向向下，又因地磁場(chǎng)有水平向北的分量，用左手定則判斷電子受到的洛倫茲力向西，故C對(duì)。 答案：C 2. 如圖所示，在真空中，水平導(dǎo)線中有恒定電流I通過(guò)，導(dǎo)線的正下方有一質(zhì)子初速度方向與電流方向相同，則質(zhì)子可能的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) A. 沿路徑a運(yùn)動(dòng) B. 沿路徑b運(yùn)動(dòng) C. 沿路徑c運(yùn)動(dòng) D. 沿路徑d運(yùn)動(dòng) 解析：由安培定則，電流在下方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向指向紙外，由左手定則，質(zhì)子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力方向向上。則質(zhì)子的軌跡必定向上彎曲，因此C、D必錯(cuò)；由于洛倫茲力方向始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直，故其運(yùn)動(dòng)軌跡必定是曲線，則B正確、A錯(cuò)誤。 答案：B 3. [xx山東臨沂質(zhì)檢](多選)如圖所示，兩根長(zhǎng)直導(dǎo)線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中，O為M、N連線中點(diǎn)，連線上a、b兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱，導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流。已知通電長(zhǎng)直導(dǎo)線在周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝k，式中k是常數(shù)、I是導(dǎo)線中電流、r為點(diǎn)到導(dǎo)線的距離。一帶正電的小球以初速度v0從a點(diǎn)出發(fā)沿連線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)。關(guān)于上述過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是(　　) A. 小球先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng) B. 小球一直做勻速直線運(yùn)動(dòng) C. 小球?qū)ψ烂娴膲毫ο仍龃蠛鬁p小 D. 小球?qū)ψ烂娴膲毫σ恢痹谠龃? 解析：根據(jù)安培定則和磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加原理可知，線段ab上的磁場(chǎng)方向平行于桌面向里，且aOb部分的磁場(chǎng)強(qiáng)弱關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱分布，O點(diǎn)磁場(chǎng)最弱。帶正電的小球從a沿連線運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，所受的洛倫茲力豎直向上，大小先減小后增大，小球?qū)ψ烂娴膲毫N＝mg－qvB，F(xiàn)N先增大后減小，C正確，D錯(cuò)誤；小球水平方向不受外力作用，故小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，B正確，A錯(cuò)誤。 答案：BC 4. (多選)如圖甲是用來(lái)加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒。在加速帶電粒子時(shí)，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩盒分別與高頻電源相連。帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，忽略帶電粒子在電場(chǎng)中的加速時(shí)間，則下列判斷正確的是(　　) A. 在Ek－t圖中應(yīng)有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1 B. 高頻電源的變化周期應(yīng)該等于tn－tn－1 C. 粒子加速次數(shù)越多，粒子最大動(dòng)能一定越大 D. 要想粒子獲得的最大動(dòng)能越大，可增加D形盒的面積 解析：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期與速度大小無(wú)關(guān)，因此，在Ek－t圖中應(yīng)有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1，選項(xiàng)A正確；帶電粒子在回旋加速器中每運(yùn)行一周加速兩次，高頻電源的變化周期應(yīng)該等于2(tn－tn－1)，選項(xiàng)B錯(cuò)；由r＝＝可知，粒子獲得的最大動(dòng)能取決于D形盒的半徑，當(dāng)軌道半徑與D形盒半徑相等時(shí)就不能繼續(xù)加速，故選項(xiàng)C錯(cuò)、D對(duì)。 答案：AD 5. [xx安徽蕪湖模擬]如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在xOy平面內(nèi)，從原點(diǎn)O處沿與x軸正方向成θ角(0<θ<π)以速率v發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))。則下列說(shuō)法正確的是(　　) A. 若v一定，θ越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短 B. 若v一定，θ越大，則粒子在離開磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn) C. 若θ一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度越大 D. 若θ一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短 解析：由左手定則可知，帶正電的粒子向左偏轉(zhuǎn)。若v一定，θ越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短，A項(xiàng)正確；若v一定，θ等于90時(shí)，粒子在離開磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)最遠(yuǎn)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若θ一定，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期與v無(wú)關(guān)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度與v無(wú)關(guān)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與v無(wú)關(guān)，C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：A 6. 如圖所示，一半徑為R的圓內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，CD是該圓一直徑。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子(不計(jì)重力)，自A點(diǎn)沿指向O點(diǎn)方向垂直射入磁場(chǎng)中，恰好從D點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，A點(diǎn)到CD的距離為，根據(jù)以上內(nèi)容(　　) A. 可判別圓內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里 B. 不可求出粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑 C. 可求得粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 D. 不可求得粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度 解析：因帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)不確定，所以不能確定勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由幾何知識(shí)可得，帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r＝，B項(xiàng)錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為30，根據(jù)洛倫茲力提供向心力得，T＝，故粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝，C項(xiàng)正確；由r＝可得，帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v＝，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C 7. (多選)如圖所示，ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB為傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個(gè)小球中，甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電?，F(xiàn)將三個(gè)小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn)，則(　　) A. 經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，三個(gè)小球的速度相等 B. 經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，甲球的速度最小 C. 甲球的釋放位置比乙球的高 D. 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不變 解析：設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓形軌道半徑為r，三個(gè)小球質(zhì)量均為m，它們恰好通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度分別為v甲、v乙和v丙，則mg＋Bv甲q甲＝，mg－Bv乙q乙＝，mg＝，顯然v甲>v丙>v乙，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；三個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只有重力做功，即它們的機(jī)械能守恒，選項(xiàng)D正確；甲球在最高點(diǎn)處的動(dòng)能最大，因?yàn)閯?shì)能相等，所以甲球的機(jī)械能最大，甲球的釋放位置最高，選項(xiàng)C正確。 答案：CD 8. [xx西安模擬](多選)某一空間存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度為B且大小不變、方向隨時(shí)間t做周期性變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(如圖甲所示)，規(guī)定垂直紙面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎?。為了使靜止于該磁場(chǎng)中的帶正電的粒子能按a→b→c→d→e→f的順序做橫“∞”字曲線運(yùn)動(dòng)(即如圖乙所示的軌跡)，下列辦法可行的是(粒子只受磁場(chǎng)力的作用，其他力不計(jì))(　　) A. 若粒子的初始位置在a處，在t＝時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向水平向右的初速度 B. 若粒子的初始位置在f處，在t＝時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向豎直向下的初速度 C. 若粒子的初始位置在e處，在t＝T時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向水平向左的初速度 D. 若粒子的初始位置在b處，在t＝時(shí)給粒子一個(gè)沿切線方向豎直向上的初速度 解析：要使粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如題圖乙所示，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期應(yīng)為T0＝＝，結(jié)合左手定則可知，選項(xiàng)A、D正確。 答案：AD 9. (多選)如圖所示，以直角三角形AOC為邊界的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，∠A＝60，AO＝a。在O點(diǎn)放置一個(gè)粒子源，可以向各個(gè)方向發(fā)射某種帶負(fù)電粒子，粒子的比荷為，發(fā)射速度大小都為v，且滿足v＝，發(fā)射方向由圖中的角度θ表示。對(duì)于粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)(不計(jì)重力作用)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A. 粒子有可能打到A點(diǎn) B. 以θ＝60飛入的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短 C. θ<30飛入的粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等 D. 在AC邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出 解析：由半徑公式R＝＝a，可判斷粒子可能打在A點(diǎn)，此時(shí)θ為60，A正確；速度一定，周期一定，所以圓周運(yùn)動(dòng)的弦長(zhǎng)越長(zhǎng)時(shí)間越長(zhǎng)，從A點(diǎn)射出的粒子或從AC中點(diǎn)射出的粒子弦長(zhǎng)都為a，此時(shí)時(shí)間最長(zhǎng)，B錯(cuò)誤；只有當(dāng)θ＝0時(shí)粒子才從AC中點(diǎn)射出，這是射出最左邊的一點(diǎn)，所以在AC邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出，D正確；θ<30飛入的粒子運(yùn)動(dòng)軌跡不同，射出點(diǎn)不同，所以弧長(zhǎng)不相同，時(shí)間不同，C錯(cuò)誤。 答案：AD 10. [xx江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考]如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN是一豎直放置的感光板。從圓形磁場(chǎng)最高點(diǎn)P以速度v垂直磁場(chǎng)射入大量的帶正電的粒子，且粒子所帶電荷量為q、質(zhì)量為m。不考慮粒子間的相互作用力，關(guān)于這些粒子的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是(　　) A. 只要對(duì)著圓心入射，出射后均可垂直打在MN上 B. 即使是對(duì)著圓心入射的粒子，其出射方向的反向延長(zhǎng)線也不一定過(guò)圓心 C. 對(duì)著圓心入射的粒子，速度越大，在磁場(chǎng)中通過(guò)的弧長(zhǎng)越長(zhǎng)，時(shí)間也越長(zhǎng) D. 只要速度滿足v＝，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上 解析：對(duì)著圓心入射，只有軌道半徑為R的粒子出射后可垂直打在MN上，A錯(cuò)誤；由對(duì)稱性可知，對(duì)著圓心入射的粒子，其出射方向的反向延長(zhǎng)線一定過(guò)圓心，B錯(cuò)誤；對(duì)著圓心入射的粒子，速度越大，在磁場(chǎng)中通過(guò)的弧長(zhǎng)所對(duì)的圓心角越小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短，C錯(cuò)誤；只要速度滿足v＝，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，D正確。 答案：D 二、非選擇題(本題共2小題，共40分) 11. (20分)靜電噴漆技術(shù)具有效率高、浪費(fèi)少、質(zhì)量好、有益于健康等優(yōu)點(diǎn)，其裝置可簡(jiǎn)化如圖。A、B為水平放置的間距d＝1.6 m的兩塊足夠大的平行金屬板，兩板間有方向由B指向A的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度E＝0.1 V/m。在A板的中央放置一個(gè)安全接地的靜電油漆噴槍P，油漆噴槍可向各個(gè)方向均勻地噴出初速度大小均為v0＝6 m/s的油漆微粒，已知油漆微粒的質(zhì)量均為m＝1.010－5 kg、電荷量均為q＝－1.010－3 C，不計(jì)油漆微粒間的相互作用、油漆微粒帶電對(duì)板間電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響及空氣阻力，重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)油漆微粒落在B板上所形成的圖形面積； (2)若讓A、B兩板間的電場(chǎng)反向，并在兩板間加垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.06 T，調(diào)節(jié)噴槍使油漆微粒只能在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向噴出，其他條件不變。B板被油漆微粒打中的區(qū)域的長(zhǎng)度； (3)在滿足(2)的情況下，打中B板的油漆微粒中，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間。 解析：(1)油漆微粒的加速度a＝ 根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得，d＝at2 x＝v0t 落在B板上所形成圓形面積S＝πx2 解得，S＝18.1 m2。 (2)當(dāng)電場(chǎng)反向Eq＝mg，油漆微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)洛倫茲力提供向心力得，Bqv＝m 水平向右射出的油漆微粒打在B板的右端， 根據(jù)幾何關(guān)系得，R＋Rcosα＝d ac的長(zhǎng)度ac＝Rsinα 打在B板左端的油漆微粒為和板相切的微粒，同理可得，bc＝ac 油漆微粒打在極板上的長(zhǎng)度ab＝ac＋bc 解得，ab＝1.6 m。 (3)打在B板上的微粒中，Pc最短的弦長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的時(shí)間最短 由幾何關(guān)系得，sinθ＝ 運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間tmin＝T 微粒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T＝ 解得，tmin＝0.31 s。 答案：(1)18.1 m2　(2)1.6 m　(3)0.31 s 12. (20分) 如圖所示，在坐標(biāo)系xOy中，第一象限內(nèi)充滿著兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)a和b，OP為分界線，在磁場(chǎng)a中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B，方向垂直于紙面向里，在磁場(chǎng)b中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向外，P點(diǎn)坐標(biāo)為(4l,3l)。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從P點(diǎn)沿y軸負(fù)方向射入磁場(chǎng)b，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，粒子恰能經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O，不計(jì)粒子重力。求： (1)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的最短時(shí)間是多少？ (2)粒子運(yùn)動(dòng)的速度可能是多少？ 解析：(1)設(shè)粒子的入射速度為v，用Ra、Rb、Ta、Tb分別表示粒子在磁場(chǎng)a中和磁場(chǎng)b中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑和周期，則有 Ra＝，Rb＝，Ta＝＝，Tb＝ 當(dāng)粒子先在區(qū)域b中運(yùn)動(dòng)，后進(jìn)入?yún)^(qū)域a中運(yùn)動(dòng)，然后從O點(diǎn)射出時(shí)，粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)所用的時(shí)間最短，如圖所示。 根據(jù)幾何知識(shí)得tanα＝＝，故α＝37 粒子在區(qū)域b和區(qū)域a中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為 tb＝Tb，ta＝Ta 故從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的時(shí)間為 t＝ta＋tb＝ (2)由題意及上圖可知 n(2Racosα＋2Rbcosα)＝ 解得v＝(n＝1,2,3，…)。 答案：(1)　(2)(n＝1,2,3，…)