2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專題8 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分組訓(xùn)練(含解析)
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2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專題8 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分組訓(xùn)練(含解析)
2022年高考物理總復(fù)習(xí) 專題8 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)分組訓(xùn)練(含解析)A組臨界與極值問(wèn)題1如圖12所示,邊界OA與OC之間分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),邊界OA上有一粒子源S.某一時(shí)刻,從S平行于紙面向各個(gè)方向發(fā)射出大量帶正電的同種粒子(不計(jì)粒子的重力及粒子間的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間有大量粒子從邊界OC射出磁場(chǎng)已知AOC60°,從邊界OC射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間等于(T為粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期),則從邊界OC射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能為()圖12A.BCD【答案】AB【解析】粒子在磁場(chǎng)中做逆時(shí)針方向的圓周運(yùn)動(dòng),由于所有粒子的速度大小相同,故弧長(zhǎng)越小,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就越短由于粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為,沿SA方向射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng),如圖所示作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡圖,由幾何關(guān)系可知當(dāng)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)繞過(guò)的弧所對(duì)應(yīng)的弦垂直邊界OC時(shí),在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,SDOC,則SDES,即弦SD等于半徑,相應(yīng)DOS60°,即最短時(shí)間為tT,所以A、B正確2(xx·汕頭測(cè)評(píng))如圖13為磁流體發(fā)電機(jī)的原理圖,等離子體束(含有正、負(fù)離子)以某一速度垂直噴射入由一對(duì)磁極CD產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,A、B是一對(duì)平行于磁場(chǎng)放置的金屬板,穩(wěn)定后電流表中的電流從“”極流向“”極由此可知()圖13AD磁極為N極B正離子向B板偏轉(zhuǎn)C負(fù)離子向D磁極偏轉(zhuǎn)D離子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)過(guò)程洛倫茲力對(duì)其不做功【答案】AD【解析】由電流表中電流的方向,可知金屬板A集聚了正離子,金屬板B集聚了負(fù)離子,說(shuō)明等離子體束中的正離子受到的洛倫茲力向上,根據(jù)左手定則,可知磁場(chǎng)方向由D指向C,D磁極為N極,故A選項(xiàng)正確,因洛倫茲力不做功,D正確B組多解問(wèn)題3.(xx·江門質(zhì)檢)垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾葹閐,一個(gè)電子以速度v沿圖14所示方向垂直磁場(chǎng)方向及磁場(chǎng)邊界射入該區(qū)域,恰好不能飛過(guò)場(chǎng)區(qū),采取如下哪些方法,可能使該電子飛到場(chǎng)區(qū)右側(cè)()圖14A增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B改變v的方向C減小dD將磁場(chǎng)反向【答案】BC【解析】因電子恰好不能飛過(guò)場(chǎng)區(qū),說(shuō)明其運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與右邊界相切,做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為d,若讓電子飛到場(chǎng)區(qū)右側(cè),則可改變v的方向,使圓心向右偏,或減小d,都能使電子飛到場(chǎng)區(qū)右側(cè),選項(xiàng)B、C正確4如圖15所示,垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在正方形abcd區(qū)域內(nèi),O點(diǎn)是cd邊的中點(diǎn)一個(gè)帶正電的粒子僅在磁場(chǎng)力的作用下,從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi),經(jīng)過(guò)時(shí)間t0剛好從c點(diǎn)射出磁場(chǎng)現(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從O點(diǎn)沿紙面以與Od成30°的方向,以大小不同的速率射入正方形內(nèi),那么下列說(shuō)法中正確的是()圖15A若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從cd邊射出磁場(chǎng)B若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從ad邊射出磁場(chǎng)C若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從bc邊射出磁場(chǎng)D若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從ab邊射出磁場(chǎng)【答案】AC【解析】作出從ab邊射出的軌跡、剛好從bc邊射出的軌跡、從cd邊射出的軌跡和剛好從ad邊射出的軌跡.由帶正電的粒子從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi),經(jīng)過(guò)時(shí)間t0剛好從c點(diǎn)射出磁場(chǎng)可知,帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是2t0.如圖可知,從ab邊射出經(jīng)歷的時(shí)間一定不大于,從bc邊射出經(jīng)歷的時(shí)間一定不大于,從cd邊射出經(jīng)歷的時(shí)間一定是,從ad邊射出經(jīng)歷的時(shí)間一定不大于.所以選項(xiàng)A、C正確