高考核動(dòng)力高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)24 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用.docVIP

【高考核動(dòng)力】2016屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)24 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用(時(shí)間：45分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后括號(hào)內(nèi)) 1.(2013安徽卷，15)右圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)，其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，導(dǎo)線(xiàn)中通有大小相同的電流，方向如圖所示一帶正電的粒子從正方形中心o點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)，它所受洛倫茲力的方向是()a向上 b向下 c向左 d向右【解析】根據(jù)右手定則及磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加原理可得，四根導(dǎo)線(xiàn)在正方形中心o點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向左，當(dāng)帶正電的粒子垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)左手定則可知，粒子所受洛倫茲力的方向向下，b正確【答案】b2處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)將該粒子的運(yùn)動(dòng)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(qiáng)度成正比【解析】粒子僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)有qvbm，得r，周期t，其等效環(huán)形電流i，故d選項(xiàng)正確【答案】d3質(zhì)量和電荷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)行的半圓軌跡如圖中虛線(xiàn)所示下列表述正確的是()am帶負(fù)電，n帶正電bm的速率小于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【解析】由左手定則知m帶負(fù)電，n帶正電，選項(xiàng)a正確；帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且向心力f向f洛，即qvb得r，因?yàn)閙、n的質(zhì)量、電荷量都相等，且rmrn，所以vmvn，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；m、n運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，f洛始終與v垂直，f洛不做功，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；由t知m、n兩粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等且在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為，選項(xiàng)d錯(cuò)誤【答案】a4如圖所示，一半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m，電荷量為q的正電荷(重力忽略不計(jì))以速度v沿正對(duì)著圓心o的方向射入磁場(chǎng)，從磁場(chǎng)中射出時(shí)速度方向改變了角磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()a. b.c. d.【解析】粒子軌跡如圖，根據(jù)幾何關(guān)系r，再根據(jù)qvb，解得b，故b正確【答案】b5(2013全國(guó)新課標(biāo)卷，17)空間有一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，該區(qū)域的橫截面的半徑為r，磁場(chǎng)方向垂直于橫截面一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子以速率v0沿橫截面的某直徑射入磁場(chǎng)，離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏離入射方向60.不計(jì)重力，該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()a. b. c. d.【解析】根據(jù)題意作出粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可得，粒子運(yùn)動(dòng)的半徑rr，根據(jù)粒子受到的洛倫茲力提供向心力可得，qv0bm，解得b，a項(xiàng)正確【答案】a6兩個(gè)質(zhì)量相同、所帶電荷量相等的負(fù)、正電粒子a、b，以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心o沿著ao方向射入圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示若不計(jì)粒子的重力，則下列說(shuō)法正確的是()aa粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是軌跡1，b粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是軌跡2ba粒子在磁場(chǎng)中所受洛倫茲力較大cb粒子動(dòng)能較大db粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)【解析】由左手定則可知a的軌跡是軌跡2，b的軌跡是軌跡1，a項(xiàng)錯(cuò)；由幾何關(guān)系知a粒子半徑小，速度小，動(dòng)能小，洛倫茲力也小，故b項(xiàng)錯(cuò)，c項(xiàng)正確；a粒子的對(duì)應(yīng)的圓心角大，時(shí)間長(zhǎng)，故d項(xiàng)錯(cuò)誤【答案】c7在光滑絕緣水平面上，一輕繩拉著一個(gè)帶負(fù)電小球繞豎直方向的軸o在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做逆時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向豎直向下，且范圍足夠大，其俯視圖如圖所示若小球運(yùn)動(dòng)到某點(diǎn)時(shí)，繩子突然斷開(kāi)，則關(guān)于繩子斷開(kāi)后，小球可能的運(yùn)動(dòng)情況有()a小球仍做逆時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，但半徑減小b小球仍做逆時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，半徑不變c小球做順時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，半徑不變d小球做順時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，半徑減小【解析】繩斷以后洛倫茲力提供向心力，由左手定則可知，小球應(yīng)順時(shí)針運(yùn)動(dòng)；又繩斷開(kāi)后，合力為fqvb，qvb，無(wú)法判斷fqvb的大小，所以半徑可能不變，可能減小或增大故a、b項(xiàng)錯(cuò)，c、d項(xiàng)正確【答案】cd8如圖所示，兩個(gè)橫截面分別為圓和正方形、但磁感應(yīng)強(qiáng)度均相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓的直徑d等于正方形的邊長(zhǎng)，兩個(gè)電子以相同的速度同時(shí)分別飛入兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，速度方向均與磁場(chǎng)方向垂直進(jìn)入圓形區(qū)域的電子速度方向?qū)?zhǔn)了圓心，進(jìn)入正方形區(qū)域的電子是沿一邊的中心且垂直于邊界線(xiàn)進(jìn)入的，則()a兩個(gè)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑一定相同b兩電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間有可能相同c進(jìn)入圓形區(qū)域的電子一定先飛離磁場(chǎng)d進(jìn)入圓形區(qū)域的電子一定不會(huì)后飛離磁場(chǎng)【解析】將兩區(qū)域重合，正方形為圓的外切正方形，電子以相同的速度射入磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，半徑一定相同，軌跡有相同的情況，在正方形區(qū)域中的軌跡長(zhǎng)度一定大于或等于圓形區(qū)域的長(zhǎng)度，即電子在圓形區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于或等于在正方形區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間【答案】abd9如圖所示，在直線(xiàn)mn上方存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，放置在直線(xiàn)mn上p點(diǎn)的粒子源(粒子均帶負(fù)電)，可以向磁場(chǎng)區(qū)域紙面內(nèi)的各個(gè)方向發(fā)射出比荷k和速率v均相同的粒子，pq間距離等于粒子的軌道半徑r，則過(guò)q點(diǎn)的粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為()a. b.c. d.【解析】弦長(zhǎng)pq等于軌道半徑，因此對(duì)應(yīng)的圓心角為60或300，則過(guò)q點(diǎn)的粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tt或tt，運(yùn)動(dòng)周期t，代入解得b、c正確【答案】bc10(2015石家莊質(zhì)檢)如圖所示，有一垂直于紙面向外的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，其邊界為一邊長(zhǎng)為l的正三角形(邊界上有磁場(chǎng))，a、b、c為三角形的三個(gè)頂點(diǎn)今有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)，以速度v從ab邊上的某點(diǎn)p既垂直于ab邊又垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，然后從bc邊上某點(diǎn)q射出，若從p點(diǎn)射入的該粒子能從q點(diǎn)射出，則()apbl bpblcqbl dqbl【解析】由bqv，可知rl，則從p點(diǎn)射入的粒子軌跡最長(zhǎng)時(shí)為切著ac邊，此時(shí)pb，而當(dāng)粒子在其中經(jīng)歷圓弧時(shí)，從bc邊上射出時(shí)，qb最大為l，故a、d正確【答案】ad二、綜合應(yīng)用(本題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明，方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11. (15分)如圖所示，在光滑水平面上，存在著垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，o、m、p、q為磁場(chǎng)邊界和x軸的交點(diǎn)，ommpl.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶電小球，從原點(diǎn)o處，以速度大小為v0，與x軸正向成45射入?yún)^(qū)域，又從m點(diǎn)射出區(qū)域(粒子的重力忽略不計(jì))(1)求區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小及方向；(2)若帶電小球能再次回到原點(diǎn)o，則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度需滿(mǎn)足什么條件？小球兩次經(jīng)過(guò)原點(diǎn)o的時(shí)間間隔為多少？【解】(1)小球進(jìn)入?yún)^(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由幾何知識(shí)可得：r1l，由r1，解得b(2)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，在區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為：r2l由幾何知識(shí)得d(1)l帶電小球第一次在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1帶電小球第一次在空白區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2帶電小球在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t3小球兩次經(jīng)過(guò)原點(diǎn)o的時(shí)間間隔為t總2(t1t2)t3【答案】(1)(2)d(1)l12(15分)(2014全國(guó)大綱卷，25)如圖，在第一象限存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面(xy平面)向外；在第四象限存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿x軸負(fù)向在y軸正半軸上某點(diǎn)以與x軸正向平行、大小為v0的速度發(fā)射出一帶正電荷的粒子，該粒子在(d,0)點(diǎn)沿垂直于x軸的方向進(jìn)入電場(chǎng)不計(jì)重力若該粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向的夾角為，求(1)電場(chǎng)強(qiáng)度大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的比值；(2)該粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間【解析】(1)如圖，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為b，粒子質(zhì)量與所帶電荷量分別為m和q，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r0.由洛倫茲力公式及牛頓第二定律得qv0bm