2019年高考物理總復習 第八章 第2講 磁場對運動電荷的作用 新人教版.doc

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2019年高考物理總復習 第八章 第2講 磁場對運動電荷的作用 新人教版 1初速為v0的電子， 沿平行于通電長直導線的方向射出，直導線中電流方向與電子的初始運動方向如圖1所示，則()圖1A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)，速率改變解析由安培定則可知，通電導線右方磁場方向垂直紙面向里，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，所以電子速率不變答案A2如圖2所示，重力不計、初速度為v的正電荷，從a點沿水平方向射入有明顯左邊界的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，若邊界右側(cè)的磁場范圍足夠大，該電荷進入磁場后()圖2A動能發(fā)生改變B運動軌跡是一個完整的圓，正電荷始終在磁場中運動C運動軌跡是一個半圓，并從a點上方某處穿出邊界向左射出 D運動軌跡是一個半圓，并從a點下方某處穿出邊界向左射出 解析洛倫茲力不做功，電荷的動能不變，A不正確；由左手定則知，正電荷剛進入磁場時受到的洛倫茲力的方向向上，電荷在勻強磁場中做勻速圓周運動，運動軌跡是一個半圓，并從a點上方某處穿出邊界向左射出，B、D均不正確，C正確答案C3質(zhì)量分別為m1和m2、電荷量分別為q1和q2的兩粒子在同一勻強磁場中做勻速圓周運動已知兩粒子的動量大小相等下列說法正確的是()A若q1q2，則它們做圓周運動的半徑一定相等B若m1m2，則它們做圓周運動的半徑一定相等C若q1q2，則它們做圓周運動的周期一定不相等D若m1m2，則它們做圓周運動的周期一定不相等解析 帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，即qvB，得軌道半徑r，已知兩粒子動量大小相等，若q1q2，則r1r2，A項正確；若m1m2，r與 有關(guān)，B項錯誤；帶電粒子在磁場中運動的周期T，因此運動周期T或，若m1m2，但，周期T可相等，D項錯誤；若q1q2，但q1v1q2v2，周期T也可相等，C項錯誤答案 A4處于勻強磁場中的一個帶電粒子，僅在磁場力作用下做勻速圓周運動將該粒子的運動等效為環(huán)形電流，那么此電流值()A與粒子電荷量成正比 B與粒子速率成正比C與粒子質(zhì)量成正比 D與磁感應(yīng)強度成正比解析帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期T，該粒子運動等效的環(huán)形電流I，由此可知，Iq2，故選項A錯誤；I與速率無關(guān)，選項B錯誤；I，即I與m成反比，故選項C錯誤；IB，選項D正確答案D5在如圖4所示的足夠大勻強磁場中，兩個帶電粒子以相同方向垂直穿過虛線MN所在的平面，一段時間后又再次同時穿過此平面，則可以確定的是()圖4A兩粒子一定帶有相同的電荷量B兩粒子一定帶同種電荷C兩粒子一定有相同的比荷D兩粒子一定有相同的動能解析粒子垂直穿過平面MN，再次穿過時速度一定又垂直此平面，因此兩粒子均運動了半個周期，即粒子在磁場中運動的周期相同，由T可知，兩粒子具有相同的比荷，但可以有不同的質(zhì)量和電荷量，A錯、C對；無論粒子向哪個方向繞行，均運動半個周期，所以粒子的電性不能確定，B錯；粒子運動的周期與速度無關(guān)，所以動能也不能確定，D錯答案C6質(zhì)譜儀是測帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的一種儀器，如圖5所示它的工作原理是帶電粒子(不計重力)經(jīng)同一電場加速后，垂直進入同一勻強磁場做圓周運動，然后利用相關(guān)規(guī)律計算出帶電粒子質(zhì)量圖中虛線為某粒子運動軌跡，由圖可知()圖5A此粒子帶負電B下極板S2比上極板S1電勢高C若只增大加速電壓U，則半徑r變大D若只增大入射粒子的質(zhì)量，則半徑r變小解析粒子從S3小孔進入磁場中，速度方向向下，粒子向左偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知粒子帶正電帶正電的粒子在S1和S2兩板間加速，則要求場強的方向向下，那么S1板的電勢高于S2板的電勢粒子在電場中加速，由動能定理有mv2qU，在磁場中偏轉(zhuǎn)，則有r，聯(lián)立兩式解得r ，由此式可以看出只增大U或只增大m時，粒子的軌道半徑都變大答案C7如圖6所示，有一個正方形的勻強磁場區(qū)域abcd，e是ad的中點，f是cd的中點，如果在a點沿對角線方向以速度v射入一帶負電的帶電粒子，恰好從e點射出，則()圖6A如果粒子的速度增大為原來的二倍，將從d點射出B如果粒子的速度增大為原來的三倍，將從f點射出C如果粒子的速度不變，磁場的磁感應(yīng)強度變?yōu)樵瓉淼亩?，也將從d點射出D只改變粒子的速度使其分別從e、d、f點射出時，從e點射出所用時間最短解析作出示意圖如圖所示，根據(jù)幾何關(guān)系可以看出，當粒子從d點射出時，軌道半徑增大為原來的二倍，由半徑公式R可知，速度也增大為原來的二倍，A項正確，顯然C項錯誤；當粒子的速度增大為原來的四倍時，才會從f點射出，B項錯誤；據(jù)粒子的周期公式T，可見粒子的周期與速度無關(guān)，在磁場中的運動時間取決于其軌跡圓弧所對應(yīng)的圓心角，所以從e、d射出時所用時間相等，從f點射出時所用時間最短答案 A8某空間存在著如圖7甲所示的足夠大的沿水平方向的勻強磁場在磁場中A、B兩個物塊疊放在一起，置于光滑水平面上，物塊A帶正電，物塊B不帶電且表面絕緣在t10時刻，水平恒力F作用在物塊B上，物塊A、B由靜止開始做加速度相同的運動在A、B一起向左運動的過程中，以下說法正確的是()圖7A圖乙可以反映A所受洛侖茲力大小隨時間t變化的關(guān)系B圖乙可以反映A對B的摩擦力大小隨時間t變化的關(guān)系C圖乙可以反映A對B的壓力大小隨時間t變化的關(guān)系D圖乙可以反映B對地面壓力大小隨時間t變化的關(guān)系解析AB整體向左做初速度為零的勻加速直線運動，所以f洛與t成正比，A錯，A對B的摩擦大小恒定，B錯，A對B壓力N1mgBqv，C正確，B對地壓力N2(Mm)gBqv，D正確答案CD9如圖8所示，O點有一粒子源，在某時刻發(fā)射大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子，它們的速度大小相等、速度方向均在xOy平面內(nèi)在直線xa與x2a之間存在垂直于xOy平面向外的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，與y軸正方向成60角發(fā)射的粒子恰好垂直于磁場右邊界射出不計粒子的重力和粒子間的相互作用力關(guān)于這些粒子的運動，下列說法正確的是()圖8A粒子的速度大小為B粒子的速度大小為C與y軸正方向成120角射出的粒子在磁場中運動的時間最長D與y軸正方向成90角射出的粒子在磁場中運動的時間最長解析帶正電粒子與y軸正方向成60角射出進入磁場后的軌跡如圖甲所示，根據(jù)幾何關(guān)系可得aRsin 30，其中R，聯(lián)立解得v，故選項A正確、B錯誤；帶電粒子在勻強磁場中運動的時間tT，可見圓弧所對的圓心角越大，粒子在磁場中運動的時間越長，由圖甲中的幾何關(guān)系可得粒子的軌道半徑R2a，因此當帶電粒子與y軸正方向成120角射出的粒子在磁場中運動的圓弧所對圓心角最大為120，粒子的運動軌跡恰好與磁場的右邊界相切，如圖乙所示，最長時間tmT，故選項C正確、D錯誤答案AC10如圖所示，以ab為邊界的兩勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B12B2B，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量q的粒子從O點以初速度v沿垂直于ab方向發(fā)射在圖中作出粒子的運動軌跡，并求出粒子發(fā)射后第7次穿過直線ab時所經(jīng)歷的時間、路程及離開點O的距離(粒子重力不計)圖9解析 帶電粒子在磁場中運動時滿足Bqvm，即r所以粒子在兩勻強磁場中的半徑滿足r22r1其軌跡如圖所示粒子在磁場中運動的周期為T由圖知粒子第7次穿過直線ab時所經(jīng)歷的時間為t2T1T2.由圖知粒子第7次穿過直線ab時所經(jīng)歷的路程為s4r13r2由圖知粒子第7次穿過直線ab時離開點O的距離為OP2r2.答案 軌跡見解析圖11如圖10所示，兩個同心圓，半徑分別為r和2r，在兩圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.圓心O處有一放射源，放出粒子的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，假設(shè)粒子速度方向都和紙面平行圖10(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向，OA與初速度方向夾角為60，要想使該粒子經(jīng)過磁場第一次通過A點，則初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，則粒子的初速度不能超過多少？解析(1)如圖所示，設(shè)粒子在磁場中的軌道半徑為R1，則由幾何關(guān)系得R1，又qv1Bm得v1.(2)設(shè)粒子軌跡與磁場外邊界相切時，粒子在磁場中的軌道半徑為R2，則由幾何關(guān)系有(2rR2)2Rr2可得R2，又qv2Bm，可得v2故要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，粒子的初速度不能超過.答案(1)(2)12圖11(a)所示的xOy平面處于勻強磁場中，磁場方向與xOy平面(紙面)垂直，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的周期為T，變化圖線如圖(b)所示當B為B0時，磁感應(yīng)強度方向指向紙外在坐標原點O有一帶正電的粒子P，其電荷量與質(zhì)量之比恰好等于.不計重力設(shè)P在某時刻t0以某一初速度沿y軸正向從O點開始運動，將它經(jīng)過時間T到達的點記為A.(a)(b)圖11(1)若t00，則直線OA與x軸的夾角是多少？(2)若t0，則直線OA與x軸的夾角是多少？解析(1)設(shè)粒子P的質(zhì)量、電荷量與初速度分別為m、q與v，粒子P在洛倫茲力作用下，在xOy平面內(nèi)做圓周運動，分別用R與T表示圓周的半徑和運動周期，則有qvB0m()2Rv由式與已知條件得TT粒子P在t0到t時間內(nèi)，沿順時針方向運動半個圓周，到達x軸上B點，此時磁場方向反轉(zhuǎn)；繼而，在t到tT時間內(nèi)，沿逆時針方向運動半個圓周，到達x軸上A點，如圖所示OA與x軸的夾角0(2)粒子P在t0時刻開始運動，在t到t時間內(nèi)，沿順時針方向運動個圓周，到達C點，此時磁場方向反轉(zhuǎn)；繼而，在t到tT時間內(nèi)，沿逆時針方向運動半個圓周，到達B點，此時磁場方向再次反轉(zhuǎn)；在tT到t時間內(nèi)，沿順時針方向運動個圓周，到達A點，如圖所示由幾何關(guān)系可知，A點在y軸上，即OA與x軸的夾角答案(1)0(2)