2022年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第8章 第2講 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)(I)

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1、2022年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第8章 第2講 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)練習(xí)(I) 1.(xx課標(biāo)Ⅰ,16,6分)如圖,MN為鋁質(zhì)薄平板,鋁板上方和下方分別有垂直于圖平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫出)。一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點(diǎn)垂直于鋁板向上射出,從Q點(diǎn)穿越鋁板后到達(dá)PQ的中點(diǎn)O,已知粒子穿越鋁板時(shí),其動(dòng)能損失一半,速度方向和電荷量不變,不計(jì)重力。鋁板上方和下方的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比為(　　) A.2 B. C.1 D. 2.(xx課標(biāo)Ⅱ,20,6分)圖為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖。圖中,永磁鐵提供勻強(qiáng)磁場(chǎng),硅微條徑跡探測(cè)器可以探測(cè)粒子在其中運(yùn)動(dòng)的軌跡。宇宙射線中有大量的電子、正電子和質(zhì)子。當(dāng)這

2、些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),下列說法正確的是(　　) A.電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同 B.電子與正電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑一定相同 C.僅依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子 D.粒子的動(dòng)能越大,它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越小 3.(xx安徽理綜,18,6分)“人造小太陽”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

3、C. D.T2 4.(xx課標(biāo)Ⅰ,18,6分)如圖,半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面(紙面),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外。一電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域,射入點(diǎn)與ab的距離為。已知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60°,則粒子的速率為(不計(jì)重力)(　　) A. B. C. D. 5.(xx廣東理綜,21,6分)如圖,兩個(gè)初速度大小相同的同種離子a和b,從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),最后打到屏P上。不計(jì)重力。下列說法正確的有(　　) A.a、b均帶正電 B.a在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間比b的短 C.a在磁場(chǎng)

4、中飛行的路程比b的短 D.a在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近 6.(xx安徽理綜,19,6分)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Δt時(shí)間從C點(diǎn)射出磁場(chǎng),OC與OB成60°角?，F(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)関/3,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 7.(xx江蘇單科,9,4分)如圖所示,MN是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界。一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在紙面內(nèi)從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)。若粒子速度為v0,最遠(yuǎn)能落在邊界上的A點(diǎn)。下列說法正確的有(　　)

5、 A.若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè),其速度一定小于v0 B.若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè),其速度一定大于v0 C.若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),其速度不可能小于v0- D.若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),其速度不可能大于v0+ 1.D　由題圖可知,帶電粒子在鋁板上方的軌跡半徑為下方軌跡半徑的2倍;由洛倫茲力提供向心力:qvB=得v=;其動(dòng)能Ek=mv2=,故磁感應(yīng)強(qiáng)度B=,=·=,選項(xiàng)D正確。 2.AC　在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,各粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向相同,但速度大小關(guān)系未知。由左手定則可知電子與正電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受洛倫茲力方向相反、偏轉(zhuǎn)方向必相反,故A正確。因

6、r=,各粒子雖q相同、但v關(guān)系未知,故m相同、v不同時(shí)軌跡半徑不同,而當(dāng)r相同時(shí)只能表明mv相同,不能確定m的關(guān)系,故B錯(cuò)誤、C正確。由Ek=mv2有r=,可見當(dāng)Ek越大時(shí)確定的粒子其軌跡半徑越大,故D錯(cuò)誤。 3.A　等離子體在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力提供向心力,有:qvB=,得v= 動(dòng)能Ek=mv2= 由題意得Ek=kT 故有:kT= 得B= 即B∝,選項(xiàng)A正確。 4.B　作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中實(shí)線所示。因P到ab距離為,可知α=30°。因粒子速度方向改變60°,可知轉(zhuǎn)過的圓心角2θ=60°。由圖中幾何關(guān)系有(r+)tan θ=R cos α,解得r=R。再由Bqv=m可得v=

7、,故B正確。 5.AD　因離子均向下偏轉(zhuǎn)打到屏P上,根據(jù)左手定則可知a、b均帶正電,A項(xiàng)正確。又因a、b為同種離子,m、q均相同,由R=,T=,可知它們的軌道半徑R與周期T也均相同。而a離子的軌跡是一段優(yōu)弧,b離子的軌跡是一個(gè)半圓。a的路程比b的路程長(zhǎng),飛行時(shí)間也比b的飛行時(shí)間長(zhǎng),故B、C項(xiàng)均錯(cuò)誤。b在P上的落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離等于圓軌跡的直徑,說明b的落點(diǎn)離O點(diǎn)最遠(yuǎn),故D項(xiàng)正確。 6.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)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)過的圓心角θ'=120°,周期T與速度無關(guān),所以t'=Δt=2Δt,B正確。 7.BC　當(dāng)粒子從O點(diǎn)垂直于MN進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),落在MN上的點(diǎn)離O點(diǎn)最遠(yuǎn),設(shè)O、A間的距離為d+x,則有:=① 當(dāng)v0大小不變、方向改變時(shí),粒子就落在A點(diǎn)的左側(cè),故A項(xiàng)錯(cuò)誤。若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè),由r=可知,v一定大于v0,故B正確。若粒子落在A點(diǎn)左側(cè)d處時(shí),粒子的最小速度vmin一定滿足:=② 解①②兩式可得:vmin=v0-,故C項(xiàng)正確。當(dāng)v>v0+時(shí),只要改變速度的方向,也可以使粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。