2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第八章 第2講 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課時(shí)作業(yè)

2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第八章 第2講 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課時(shí)作業(yè)一、選擇題(在題后給的選項(xiàng)中，第14題只有一項(xiàng)符合題目要求，第59題有多項(xiàng)符合題目要求)1(xx年浙江模擬)如圖K821所示，在真空中，水平導(dǎo)線(xiàn)中有恒定電流I通過(guò)，導(dǎo)線(xiàn)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()圖K821A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)【答案】B【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(xiàn)，則B正確、A錯(cuò)誤2(xx年河源調(diào)研)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【答案】A【解析】由R和T可得選項(xiàng)A正確3(xx年株洲模擬)如圖K822所示，在邊長(zhǎng)為2a的正三角形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子(重力不計(jì))從AB邊的中點(diǎn)O以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與AB邊的夾角為60°，若要使粒子能從AC邊穿出磁場(chǎng)，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B需滿(mǎn)足()圖K822AB> BB<CB> DB<【答案】B【解析】粒子剛好到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡與AC相切，如圖所示，則粒子運(yùn)動(dòng)的半徑為r0acot 30°.由r得，粒子要能從AC邊射出，粒子運(yùn)行的半徑rr0，解得B，故選項(xiàng)B正確4(xx年漳州檢測(cè))帶電粒子以初速度v0從a點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖K823所示運(yùn)動(dòng)中經(jīng)過(guò)b點(diǎn)，OaOb，若撤去磁場(chǎng)加一個(gè)與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，仍以v0從a點(diǎn)進(jìn)入電場(chǎng)，粒子仍能通過(guò)b點(diǎn)，那么電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B之比為()圖K823Av0 B1 C2v0 D.【答案】C【解析】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，O為圓心，故OaOb，帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，故Obv0tOat2，由以上兩式可解得2v0，故C正確5.如圖K824所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，不加磁場(chǎng)時(shí)，不計(jì)重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過(guò)此區(qū)域的時(shí)間為t.若加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、水平向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒子仍以原來(lái)的初速度入射，粒子飛出時(shí)偏離原方向60°，利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的()圖K824A帶電粒子的比荷B帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期C帶電粒子的初速度D帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑【答案】AB【解析】由帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的偏向角，可知帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓心角為60°，因此由幾何關(guān)系得磁場(chǎng)寬度lr sin 60°sin 60°，又未加磁場(chǎng)時(shí)有l(wèi)v0t，所以可求得比荷，選項(xiàng)A正確；周期T可求出，選項(xiàng)B正確；但初速度未知，所以選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤6. (xx年江門(mén)段考)兩個(gè)質(zhì)量、帶電量絕對(duì)值均相同的粒子a、b，以不同的速率沿AO方向射入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖K825.不計(jì)粒子重力，則下列說(shuō)法正確的是()圖K825Aa粒子帶正電Bb粒子帶正電Ca粒子速度較小Db粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)【答案】BC【解析】易知RaRb，而qvBvR，C正確；易知偏轉(zhuǎn)角ba，而t，故D錯(cuò)誤7.帶電粒子進(jìn)入云室會(huì)使云室中的氣體電離，從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖 K826 所示是在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的云室中觀(guān)察到的粒子的軌跡，a和b是軌跡上的兩點(diǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直紙面向里該粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量和電量不變，而動(dòng)能逐漸減少，下列說(shuō)法正確的是()圖K826A粒子先經(jīng)過(guò)a點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)b點(diǎn)B粒子先經(jīng)過(guò)b點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)a點(diǎn)C粒子帶負(fù)電D粒子帶正電【答案】AC【解析】由r可知粒子的動(dòng)能越小，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越小，結(jié)合粒子運(yùn)動(dòng)軌跡，可知粒子先經(jīng)過(guò)a點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)b點(diǎn)，選項(xiàng)A正確根據(jù)左手定則可以判斷粒子帶負(fù)電，選項(xiàng)C正確8長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平極板間，有垂直紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖K827所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板間距離也為L(zhǎng)，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線(xiàn)以速度v水平射入磁場(chǎng)，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是()圖K827A使粒子的速度v<B使粒子的速度v>C使粒子的速度v<D使粒子的速度<v<【答案】AB【解析】由左手定則判得粒子在磁場(chǎng)中向上偏轉(zhuǎn)，而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，很明顯，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大于某值r1時(shí)粒子可能從極板右邊穿出，而半徑小于某值r2時(shí)粒子可能從極板的左邊穿出，現(xiàn)在問(wèn)題歸結(jié)為求粒子能在右邊穿出時(shí)r的最小值r1以及粒子在左邊穿出時(shí)r的最大值r2，由幾何知識(shí)得粒子擦著板從右邊穿出時(shí)，圓心在O點(diǎn)，有rL22，得r1.又由于r1，得v1，v>時(shí)粒子能從右邊穿出粒子擦著上板從左邊穿出時(shí)，圓心在O點(diǎn)，有r2，又由r2，得v2，v<時(shí)粒子能從左邊穿出綜上可得答案是A、B.9質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖K828中虛線(xiàn)所示，下列表述正確的是()圖K828AM帶負(fù)電，N帶正電BM的速率大于N的速率C洛倫茲力對(duì)M、N做正功DM的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間【答案】AB【解析】根據(jù)左手定則可知N帶正電，M帶負(fù)電，A正確；因?yàn)閞，而M的半徑大于N的半徑，所以M的速率大于N的速率，B正確；洛倫茲力永不做功，所以C錯(cuò)誤；M和N的運(yùn)行時(shí)間都為t，所以D錯(cuò)誤二、非選擇題10(xx年中山七校聯(lián)考)如圖K829所示，兩平行金屬板E、F之間電壓為U，兩足夠長(zhǎng)的平行邊界MN、PQ區(qū)域內(nèi)，有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子(不計(jì)重力)，由E板中央處?kù)o止釋放，經(jīng)F板上的小孔射出后，垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，且進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)與邊界MN成60°角，最終粒子從邊界MN離開(kāi)磁場(chǎng)求：圖K829(1)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r；(2)兩邊界MN、PQ的最小距離d；(3)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.【答案】見(jiàn)解析【解析】(1)設(shè)粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度為v，由動(dòng)能定理有：qUmv2，解得：v.粒子離開(kāi)電場(chǎng)后，垂直進(jìn)入磁場(chǎng)，由洛倫茲力提供向心力有：qvBm，聯(lián)立解得：r.(2)最終粒子從邊界MN離開(kāi)磁場(chǎng)，需滿(mǎn)足：drrsin 30°.聯(lián)立解得：d兩邊界MN、PQ的最小距離d.(3)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，聯(lián)立解得：T，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tT.11.如圖K8210所示，在豎直平面內(nèi)有一圓形絕緣軌道，半徑R1 m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于軌道平面向內(nèi)，一質(zhì)量為m1×103 kg、帶電荷量為q3×102 C的小球，可沿軌道內(nèi)壁滑動(dòng)開(kāi)始時(shí)，在最低點(diǎn)處給小球一個(gè)初速度v0，使小球在豎直面內(nèi)逆時(shí)針做圓周運(yùn)動(dòng)，圖K8210甲是小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的速率v隨時(shí)間變化的情況，圖K8211乙是小球所受軌道的彈力F隨時(shí)間變化的情況，結(jié)合圖象所給數(shù)據(jù)(g取10 m/s2)，求：圖K8210(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；(2)小球初速度大小甲乙圖K8211【答案】(1)0.1 T(2)8 m/s【解析】(1)從題甲圖，可知小球在t3時(shí)刻第二次到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，速度大小為5 m/s，而由乙圖可知，此時(shí)軌道與球間彈力為零，所以有mgqvB.代入數(shù)據(jù)，解得B0.1 T.(2)從題乙圖，可知小球最初從最低點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道與球面之間的彈力為F5.0×102 N.據(jù)牛頓第二定律得Fmgqv0B.代入數(shù)據(jù)得v08 m/s.12如圖K8212所示，在平面直角坐標(biāo)系xO*y內(nèi)，第象限存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，第象限以O(shè)N為直徑的半圓形區(qū)域內(nèi)，存在垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，從y軸正半軸上yh處的M點(diǎn)，以速度v0垂直于y軸射入電場(chǎng)，經(jīng)x軸上x(chóng)2h處的P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，最后以垂直于y軸的方向射出磁場(chǎng)不計(jì)粒子重力求：圖K8212(1)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E；(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r；(3)粒子從進(jìn)入電場(chǎng)到離開(kāi)磁場(chǎng)經(jīng)歷的總時(shí)間t.【答案】(1)(2)(3)【解析】粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示(1)設(shè)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，則有2hv0t1，hat，根據(jù)牛頓第二定律得Eqma，求出E.(2)根據(jù)動(dòng)能定理得Eqhmv2mv，設(shè)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v，根據(jù)Bqvm，求出r.(3)粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T，設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，t2T，得tt1t2.