2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁場(chǎng) 課時(shí)作業(yè)25 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用.doc

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課時(shí)作業(yè)（二十五）磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用基礎(chǔ)小題練1(2018開(kāi)封高三上學(xué)期期末)質(zhì)子(p)和粒子以相同的速率在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑分別為Rp和R，周期分別為T(mén)p和T.則下列選項(xiàng)正確的是()ARpR12，TpT12BRpR11，TpT11CRpR11，TpT12DRpR12，TpT11【解析】由洛倫茲力提供向心力，則qvBm，R，由此得：；由周期T得：，故選項(xiàng)A正確【答案】A2(2018江西贛中南五校高三第一次聯(lián)考)一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)粒子的一段徑跡如圖所示，徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧，由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小(帶電荷量不變)，從圖中情況可以確定() A粒子從a到b，帶正電 B粒子從a到b，帶負(fù)電C粒子從b到a，帶正電 D粒子從b到a，帶負(fù)電【解析】由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小，速度逐漸減小，根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑公式r可知，粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑是逐漸減小的，所以粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是從b到a，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；再根據(jù)左手定則可知，粒子帶正電，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤【答案】C3圖甲所示的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度與圖乙所示的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的半徑相等，一不計(jì)重力的粒子從左邊界的M點(diǎn)以一定初速度水平向右垂直射入磁場(chǎng)，從右邊界射出時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了角，該粒子以同樣的初速度沿半徑方向垂直射入磁場(chǎng)，射出磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了2角已知磁場(chǎng)、的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1、B2，則B1與B2的比值為()A2cos Bsin C.cos Dtan 【解析】設(shè)有界磁場(chǎng)寬度為d，則粒子在磁場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖1、2所示，由洛倫茲力提供向心力知Bqvm，得B，由幾何關(guān)系知dr1sin ，dr2tan ，聯(lián)立得cos ，C正確【答案】C4如圖所示，在直線MN上方存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，放置在直線MN上P點(diǎn)的粒子源(粒子均帶負(fù)電)，可以向磁場(chǎng)區(qū)域紙面內(nèi)的各個(gè)方向發(fā)射出比荷k和速率v均相同的粒子，PQ間距離等于粒子的軌道半徑R，則過(guò)Q點(diǎn)的粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為()A. B C. D【解析】弦長(zhǎng)PQ等于軌道半徑，因此對(duì)應(yīng)的圓心角為60或300，則過(guò)Q點(diǎn)的粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tT或tT，運(yùn)動(dòng)周期T，代入解得B、C正確【答案】BC5如圖所示，長(zhǎng)方形abcd長(zhǎng)ad0.6 m，寬ab0.3 m，O、e分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(邊界上無(wú)磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.25 T一群不計(jì)重力、質(zhì)量m3107 kg、電荷量q2103 C的帶電粒子以速度v5102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域，則() A從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在Oa邊B從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊C從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在Oa邊和ab邊D從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和be邊【解析】由r得帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑r0.3 m，從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在be邊；從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和be邊；選項(xiàng)D正確【答案】D6(2018四川五校高三上學(xué)期聯(lián)考)如圖所示，在x0，y0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)P沿著與x軸成30角的方向射入磁場(chǎng)不計(jì)重力的影響，則下列說(shuō)法正確的是() A只要粒子的速率合適，粒子就可能通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)B粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間可能為C粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間可能為D粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間可能為【解析】帶正電粒子由P點(diǎn)與x軸成30角入射，則粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心在過(guò)P點(diǎn)與速度方向垂直的方向上，粒子在磁場(chǎng)中要想到達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)，轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角肯定大于180，如圖所示，而磁場(chǎng)有邊界，故粒子不可能通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，A錯(cuò)誤；由于P點(diǎn)的位置不定，所以粒子在磁場(chǎng)中的軌跡圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角也不同，最大的圓心角為圓弧與y軸相切時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度為300，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tT，根據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，可知粒子的運(yùn)動(dòng)半徑無(wú)限大時(shí)，對(duì)應(yīng)的最小圓心角也一定大于120，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間tT，故粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間范圍是t，B、C正確，D錯(cuò)誤【答案】BC創(chuàng)新導(dǎo)向練7實(shí)際應(yīng)用通過(guò)“各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)和電器”考查粒子偏轉(zhuǎn)問(wèn)題帶電粒子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)的物理原理可運(yùn)用于各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)和電器中，下面沒(méi)有利用到此物理原理的有()【解析】磁流體發(fā)電機(jī)中帶電粒子在磁場(chǎng)力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電荷打到上下兩極板上，故A正確；電子顯像管是電子在磁場(chǎng)力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故B正確；回旋加速器中帶電粒子在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在電場(chǎng)中加速，故C正確；洗衣機(jī)與帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)沒(méi)有關(guān)系，故D錯(cuò)誤【答案】D8科技研究利用“氣泡室”研究帶電粒子的性質(zhì)在粒子物理學(xué)的研究中，經(jīng)常應(yīng)用“氣泡室”裝置粒子通過(guò)氣泡室中的液體時(shí)能量降低，在它的周圍有氣泡形成，顯示出它的徑跡如圖所示為帶電粒子在氣泡室運(yùn)動(dòng)徑跡的照片，氣泡室處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中下列有關(guān)甲、乙兩粒子的判斷正確的是()A甲粒子帶負(fù)電B乙粒子帶正電C甲粒子從b向a運(yùn)動(dòng)D乙粒子從c向d運(yùn)動(dòng)【解析】根據(jù)“氣泡室”顯示徑跡可知，甲粒子從b向a運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知甲粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)A、C正確；乙粒子從d向c運(yùn)動(dòng)，同理可知乙粒子帶正電，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤【答案】ABC9方法遷移用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題(2018福建廈門(mén)模擬)如圖所示，在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，x軸下方存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一帶負(fù)電的粒子從原點(diǎn)O以與x軸成30角斜向上射入磁場(chǎng)，且在上方運(yùn)動(dòng)半徑為R.則() A粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點(diǎn)OB粒子在x軸上方和下方兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為12C粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為D粒子第2次射入x軸上方磁場(chǎng)時(shí)，沿x軸前進(jìn)3R【解析】根據(jù)左手定則判斷可知，帶負(fù)電的粒子在第一象限沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，在第四象限沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，不可能回到原點(diǎn)O，A錯(cuò)誤由r可知，粒子在x軸上方和下方兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為12，B正確粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tT1T2，C錯(cuò)誤粒子第2次射入x軸上方磁場(chǎng)時(shí)沿x軸前進(jìn)LR2R3R，D正確【答案】BD10科技研究利用磁偏轉(zhuǎn)研究放射線的性質(zhì)如圖甲所示，紙面內(nèi)有正方形abcd，其內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，以正方形中心為原點(diǎn)作坐標(biāo)系xOy，其坐標(biāo)軸分別與ab、bc邊平行正方形中心有一放射源，該放射源只能朝第一象限以某一速率放射某種射線，組成該射線的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的直徑略大于正方形邊長(zhǎng)圖乙中四個(gè)有關(guān)放射線在磁場(chǎng)中出現(xiàn)的位置(圖中陰影部分)可能符合事實(shí)的是()【解析】由于放射線有射線與射線，而該題目沒(méi)有確定是哪一種，故不確定如果沿x軸射出的是粒子，依題意可知其經(jīng)磁場(chǎng)作用后從c點(diǎn)附近射出磁場(chǎng)區(qū)，同理沿y軸射出的粒子經(jīng)磁場(chǎng)作用后從d點(diǎn)附近射出磁場(chǎng)區(qū)，這兩條軌跡之間的區(qū)域就是粒子能到達(dá)的區(qū)域，選項(xiàng)B正確；如果沿x軸射出的是粒子，依題意可知其經(jīng)磁場(chǎng)作用后從b點(diǎn)附近射出磁場(chǎng)區(qū)，沿y軸射出的粒子經(jīng)磁場(chǎng)作用后從c點(diǎn)附近射出磁場(chǎng)區(qū)，這兩條軌跡之間的區(qū)域就是粒子能到達(dá)的區(qū)域，選項(xiàng)C正確【答案】BC綜合提升練11如圖所示，粒子源能放出初速度為0，比荷均為1.6104 C/kg的帶負(fù)電粒子，進(jìn)入水平方向的加速電場(chǎng)中，加速后的粒子正好能沿圓心方向垂直進(jìn)入一個(gè)半徑為r0.1 m的圓形磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系為B0.5sin t(T)，在圓形磁場(chǎng)區(qū)域右邊有一屏，屏的高度為h0.6 m，屏距磁場(chǎng)右側(cè)距離為L(zhǎng)0.2 m，且屏中心與圓形磁場(chǎng)圓心位于同一水平線上現(xiàn)要使進(jìn)入磁場(chǎng)中的帶電粒子能全部打在屏上，試求加速電壓的最小值【解析】如圖所示，根據(jù)洛倫茲力公式FqvB可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度越大，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)量越小故當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度取最大值時(shí)，若粒子恰好不飛離屏，則加速電壓有最小值設(shè)此時(shí)粒子剛好打在屏的最下端B點(diǎn)，根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可知：粒子偏離方向的夾角正切值為tan 代入數(shù)據(jù)得tan 即粒子偏離方向的夾角為由幾何關(guān)系可知：此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中對(duì)應(yīng)的回旋半徑為Rrtan代入數(shù)據(jù)得R0.1m帶電粒子在電場(chǎng)中加速時(shí)由動(dòng)能定理得Uqmv2帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律可得qvB聯(lián)立得UR2B2代入數(shù)據(jù)得U60 V故加速電壓的最小值為60 V.【答案】60 V12.如圖所示為一方向垂直紙面向里的半圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，O為其圓心，AB為其直徑足夠長(zhǎng)的收集板MN平行于AB且與半圓形區(qū)域相切于P點(diǎn)，O點(diǎn)放置一粒子源可在OA與OB之間180范圍內(nèi)向磁場(chǎng)內(nèi)連續(xù)射入速度均為v0的帶負(fù)電粒子，已知AB2L，粒子的質(zhì)量均為m，帶電荷量均為q，不計(jì)粒子的重力以及相互作用(1)若要使所有粒子均不能被收集板收集，求所加磁場(chǎng)需滿足的條件；(2)若所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，求收集板上被粒子擊中區(qū)域上靠近M端與P點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離；(3)若恰有的粒子能被收集板收集到，求所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度【解析】(1)洛倫茲力提供向心力，qv0B由左手定則可知只要沿OA方向入射的粒子不被收集，則所有粒子均不能被收集，可知r滿足幾何關(guān)系2rL聯(lián)立可得B.(2)若所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，可得半徑rL沿OA方向入射的粒子能打到收集板靠近M端離P點(diǎn)最遠(yuǎn)的位置，由幾何關(guān)系可知，射出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向?yàn)檠刈笊吓c水平方向成60，如圖甲所示圖甲由幾何關(guān)系可得，收集板上被粒子擊中區(qū)域上靠近M端與P點(diǎn)最遠(yuǎn)的距離l L.(3)有的粒子能被收集板收集到，恰被收集到的粒子射入磁場(chǎng)的速度方向與OB的夾角30，粒子射出磁場(chǎng)的速度方向與MN平行，其幾何關(guān)系如圖乙所示圖乙(rsin )2(rrcos )2L2，得rL故B或B.【答案】(1)B(2)L(3)或