2011年高考物理二輪總復習 磁場對運動電荷的作用課時練習

1、2011年高考物理二輪總復習回歸基礎提分課時練習第十一章 第二課時一、選擇題(共10小題，每小題6分，共60分，在每小題給出的四個選項中至少有一項符合題意，全部選對的得6分，漏選的得3分，錯選的得0分)1一個長直螺線管中，通有大小和方向都隨時間變化的交變電流，把一個帶電粒子沿如圖所示的管軸線方向射入管中，則粒子將在管中()A做勻速圓周運動B沿軸線來回振動C做勻加速直線運動D做勻速直線運動【解析】錯選A的同學在潛意識里將帶電粒子垂直射入勻強磁場中做勻速圓周運動遷移過來，導致了錯誤錯選B的同學認為，螺線管中接的是交變電流，所以管中的磁感線方向交替發(fā)生變化，帶電粒子受力也交替發(fā)生變化，而選B錯選C的

2、同學是因誤認為帶電粒子在勻強電場當中受力而運動本題答案D.【答案】D2極光是來自太陽的高能帶電粒子流高速沖進高空稀薄大氣層時，被地球磁場俘獲，從而改變原有運動方向，向兩極做螺旋運動形成的，如圖所示這些高能粒子在運動過程中與大氣分子或原子劇烈碰撞或摩擦從而激發(fā)大氣分子或原子，使其發(fā)出有一定特征各種顏色的光地磁場的存在，使多數(shù)宇宙粒子不能達到地面而向人煙稀少的兩極地區(qū)偏移，為地球生命的誕生和維持提供了天然的屏障科學家發(fā)現(xiàn)并證實，向兩極做螺旋運動的這些高能粒子的旋轉半徑是不斷減小的，這主要與下列哪些因素有關()A洛倫茲力對粒子做負功，使其動能減小B空氣阻力對粒子做負功，使其動能減小C南北兩極的磁感應

3、強度增強D太陽對粒子的引力做負功【解析】洛倫茲力對粒子不做功，A錯；高能粒子在運動過程中克服空氣阻力做功，速度減小，由r可知，半徑會減小，B對；越靠近兩極，磁感應強度越大，C對；地球對粒子的引力遠大于太陽的引力，而實際上v還是減小的，D錯【答案】BC3(2007·四川理綜)如圖所示，長方形abcd長ad0.6m，寬ab0.3m，O、e分別是ad、bc的中點，以ad為直徑的半圓內有垂直紙面向里的勻強磁場(邊界上無磁場)，磁感應強度B0.25T.一群不計重力、質量m3×107kg、電荷量q2×103C的帶電粒子以速度v5×102m/s沿垂直ad方向且垂直于磁

4、場射入磁場區(qū)域()A從Od邊射入的粒子，出射點全部分布在Oa邊B從aO邊射入的粒子，出射點全部分布在ab邊C從Od邊射入的粒子，出射點分布在Oa邊和ab邊D從aO邊射入的粒子，出射點分布在ab邊和be邊【解析】帶電粒子在磁場中運動的半徑r0.3m，若abcd內充滿磁場，則從O點射入時，將從b點射出現(xiàn)在沒充滿，則從be邊射出，所以從Od邊入射的粒子只能從be邊射出；從aO邊入射的粒子，出射點分布在ab邊和be邊，故D項正確【答案】D4(·福建泉州質檢)如圖是某離子速度選擇器的示意圖，在一半徑為R10cm的圓柱形桶內有B104T的勻強磁場，方向平行于軸線，在圓柱桶某一直徑的兩端開有小孔，

5、作為入射孔和出射孔離子束以不同角度入射，最后有不同速度的離子束射出現(xiàn)有一離子源發(fā)射比荷為2×1011C/kg的陽離子，離子束中速度分布連續(xù)當角45°時，出射離子速度v的大小是()A.×106m/sB2×106m/sC2×108m/s D4×106m/s【解析】由題意，離子從入射孔以45°角射入勻強磁場，離子在勻強磁場中做勻速圓周運動能夠從出射孔射出的離子剛好在磁場中運動周期，如圖所示，由幾何關系可知離子運動的軌道半徑rR，又r，vBr2×106m/s.出射離子的速度大小為2×106m/s，選項B正確【答案

6、】B5如圖所示，兩個橫截面分別為圓和正方形但磁感應強度均相同的勻強磁場，圓的直徑D等于正方形的邊長，兩個電子分別以相同的速度飛入兩個磁場區(qū)域，速度方向均與磁場方向垂直，進入圓形磁場區(qū)域的速度方向對準了圓心，進入正方形磁場區(qū)域的方向是沿一邊的中點且垂直于邊界線，則下面判斷正確的是()A兩電子在兩磁場中運動時，其半徑一定相同B兩電子在磁場中運動時間一定不相同C進入圓形磁場區(qū)域的電子一定先飛離磁場D進入圓形磁場區(qū)域的電子一定不會后飛出磁場【解析】因為兩電子在磁場中運動時，其軌道半徑均為r，所以A選項正確；為了方便比較兩電子在磁場中的運動時間，可以將圓形磁場和正方形磁場重疊起來，電子的運動軌跡可能是圖

7、中的三條軌跡中的一條，所以兩電子在磁場中的運動時間可能相同，在圓形磁場中運動的電子的運動時間可能小于在正方形磁場中運動的時間，所以D選項正確【答案】AD6(·臨沂模擬)如圖所示，在一矩形區(qū)域內，不加磁場時，不計重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過此區(qū)域的時間為t.若加上磁感應強度度B、水平向外的勻強磁場，帶電粒子仍以原來的初速度入射，粒子飛出時偏離原方向60°，利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的()A帶電粒子的比荷B帶電粒子在磁場中運動的周期C帶電粒子的初速度D帶電粒子在磁場中運動的半徑【解析】由帶電粒子在磁場中運動的偏向角，可知帶電粒子運動軌跡所對的圓心角為60&

8、#176;，因此由幾何關系得磁場寬度lrsin60°sin60°，又未加磁場時有l(wèi)v0t，所以可求得比荷，A項對；周期T可求出，B項對；但初速度未知，所以C、D項錯【答案】AB7如圖所示，一帶電小球質量為m，用絲線懸掛于O點，在豎直面內擺動，最大擺角為60°，水平磁場垂直于小球擺動的平面，當小球自左方擺到最低點時，懸線上的張力恰為零，則小球自右方擺到最低點時懸線上的張力為()A0B2mgC4mgD6mg【解析】若沒有磁場，則到達最低點繩子的張力為F，則Fmg由能量守恒得：mgl(1cos60°)mv2聯(lián)立得F2mg.當有磁場存在時，由于洛倫茲力不做功，在

9、最低點懸線張力為零則F洛2mg當小球自右方擺到最低點時洛倫茲力大小不變，方向必向下，由公式得FF洛mg此時繩中的張力F4mg.【答案】C8(·江西重點中學聯(lián)考)如圖所示，在平面直角坐標系中有一個垂直紙面向里的圓形勻強磁場，其邊界過原點O和y軸上的點a(0，L)一質量為m、電荷量為e的電子從a點以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場，并從x軸上的b點射出磁場，此時速度方向與x軸正方向的夾角為60°.下列說法中正確的是()A電子在磁場中運動的時間為B電子在磁場中運動的時間為C磁場區(qū)域的圓心坐標為(，)D電子在磁場中做圓周運動的圓心坐標為(0，2L)【解析】由圖可以計算出電子做圓周

10、運動的半徑為2L，故在磁場中運動的時間為tT，A錯誤，B正確；ab是磁場區(qū)域圓的直徑，故圓心坐標為(L，)，電子在磁場中做圓周運動的圓心為O，計算出其坐標為(0，L)，所以BC正確【答案】BC9(·南昌調研)如圖所示，在x>0、y>0的空間有恒定的勻強磁場，磁感應強度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B，現(xiàn)有四個質量及電荷量均相同的帶電粒子，由x軸上的P點以不同的初速度平行于y軸射入此磁場，其出射方向如圖所示，不計重力的影響，則()A初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子B初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子C在磁場中運動時間最長的是沿方向射出的粒子D在磁場中運動時間最長的是沿

11、方向射出的粒子【解析】考查帶電粒子在勻強磁場中的運動顯然圖中四條圓弧中對應的半徑最大，由半徑公式R可知，質量和電荷量相同的帶電粒子在同一個磁場中做勻速圓周運動的速度越大，半徑越大，A正確B錯誤；根據(jù)周期公式T知，當圓弧對應的圓心角為時，帶電粒子在磁場中運動的時間為t，圓心角越大則運動時間越長，圓心均在x軸上，由半徑大小關系可知的圓心角為，且最大，故在磁場中運動時間最長的是沿方向出射的粒子，D正確C錯誤【答案】AD10(2010·武漢調研)如圖所示，邊長為L的等邊三角形ABC為兩有界勻強磁場的理想邊界，三角形內的磁場方向垂直紙面向外，磁感應強度大小為B，三角形外的磁場(足夠大)方向垂直

12、紙面向里，磁感應強度大小也為B.把粒子源放在頂點A處，它將沿A的角平分線發(fā)射質量為m、電荷量為q、初速度為v0的帶電粒子(粒子重力不計)若從A射出的粒子帶負電，v0，第一次到達C點所用時間為t1帶負電，v0，第一次到達C點所用時間為t2帶正電，v0，第一次到達C點所用時間為t3帶正電，v0，第一次到達C點所用時間為t4則下列判斷正確的是()At1t3<t2t4 Bt1<t2<t3<t4Ct1<t2<t4<t3 Dt1<t3<t2<t4【解析】對于帶負電，v0的粒子，由左手定則可知，粒子受到的洛倫茲力方向向右，可知粒子做逆時針方向的勻速

13、圓周運動，且半徑等于L，則粒子直接由A運動到C，易知t1；其余情況按照相同方法分析，可知t2T，t3T，t4T.【答案】C二、論述、計算題(本題共3小題，共40分，解答時應寫出必要的文字說明、計算公式和重要的演算步驟，只寫出最后答案不得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確數(shù)值和單位)11(·鄭州質量預測)如圖所示，一質量為m、帶電荷量為q的粒子，速度大小為v0、方向沿y軸正方向，從O點射入圓形勻強磁場區(qū)域磁場的磁感應強度為B，磁場方向垂直紙面向外粒子飛出磁場區(qū)域后，從b處穿過x軸，在b點粒子速度方向與x軸正方向夾角為30°.試求圓形勻強磁場區(qū)域的最小面積(不考慮粒子重力)【解

14、析】帶電粒子的運動軌跡如圖所示，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力充當向心力qv0Bm解得R由幾何關系可知，當粒子在磁場中運動的圓弧軌跡所對應的弦長正好是磁場區(qū)域的直徑時，磁場區(qū)域面積最小，磁場區(qū)域的最小半徑為rRcos30°最小面積為Sr212(·高考福建理綜)如圖為可測定比荷的某裝置的簡化示意圖，在第一象限內有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度大小B2.0×103T，在x軸上距坐標原點L0.50m的P處為粒子的入射口，在y軸上安放接收器現(xiàn)將一帶正電荷的粒子以v3.5×104m/s的速度從P處射入磁場，若粒子在y軸上距坐標原點L0.50m的M處

15、被觀測到，且運動軌跡半徑恰好最小，設帶正電粒子的質量為m，電量為q，不計其重力(1)求上述粒子的比荷；(2)如果在上述粒子運動過程中的某個時刻，在第一象限內再加一個勻強電場就可使其沿y軸正方向做勻速直線運動，求該勻強電場的場強大小和方向，并求出從粒子射入磁場開始計時經過多長時間加這個勻強電場；(3)為了在M處觀測到按題設條件運動的上述粒子，第一象限內的磁場可以局限在一個矩形區(qū)域內，求此矩形磁場區(qū)域的最小面積，并在圖中畫出該矩形【解析】(1)設粒子在磁場中的運動半徑為r.如圖甲所示，依題意M、P連線即為該粒子在磁場中做勻速圓周運動的直徑，由幾何關系得r由洛倫茲力提供粒子在磁場中做勻速圓周運動的向

16、心力，可得qvBm聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得4.9×107C/kg(或5.0×107C/kg)(2)設所加電場的場強大小為E.如圖乙所示，當粒子經過Q點時，速度方向沿y軸正方向，依題意，在此時加入沿x軸正方向的勻強電場，電場力與此時的洛倫茲力平衡，則有qEqvB代入數(shù)據(jù)得E70N/C所加電場的場強方向沿x軸正方向由幾何關系可知，圓弧PQ所對應的圓心角為45°，設帶電粒子做勻速圓周運動的周期為T，所求時間為t，則有tTT聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得t7.9×106s(3)如圖丙所示，所求的最小矩形是MM1P1P，該區(qū)域面積S2r2聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得S0.25m2矩形如圖丙中MM

17、1P1P(虛線)所示13(2010·成都樹德中學高三測試)如圖所示，矩形區(qū)域和內分別存在方向為垂直于紙面向外和向里的勻強磁場(AA、BB、CC、DD為磁場邊界，四者相互平行)磁感應強度的大小均為B.矩形區(qū)域的長度足夠長，磁場寬度與BB、CC之間的距離相同某種帶正電的粒子從AA上的O1處以大小不同的速度沿與O1A成30°角進入磁場(如圖所示，不計粒子所受重力)當粒子的速度小于某一值時，粒子在區(qū)域內的運動時間均為t0；當速度為v0時，粒子在區(qū)域內的運動時間均為t0/5.求：(1)粒子的比荷q/m； (2)磁場區(qū)域和區(qū)域的寬度d；(3)速度為v0時的粒子從O1到DD所用的時間【解析】(1)若粒子的速度小于某一值時，粒子不能從BB離開區(qū)域，則在區(qū)域中運動時間相同，軌跡如圖所示(圖中只畫出了一個粒子的軌跡)則粒子在區(qū)域內做圓周運動的圓心角為：1300