2012屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用測(cè)試 大綱人教版

1、2012版高三物理一輪復(fù)習(xí) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用1.帶電粒子進(jìn)入云室中使氣體電離,從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡.如圖是在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)的云室中觀察到的粒子的軌跡,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( )A.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.粒子帶正電解析:動(dòng)能逐漸減小即速度v逐漸減小,由知,R逐漸減小,從圖中知Ra>Rb,所以粒子運(yùn)動(dòng)方向從a向b,即A正確,B錯(cuò)誤.由洛倫茲力的判斷方法可得粒子帶負(fù)電,所以C正確,D錯(cuò)誤.答案:AC2.某空間存在著如圖所示的水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),AB兩個(gè)物

2、塊疊放在一起,并置于光滑水平地面上.物塊A帶正電,物塊B為不帶電的絕緣塊.水平恒力F作用在物塊B上,使AB一起由靜止開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng),則在AB一起向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中( )A.A對(duì)B的壓力變小 B.A對(duì)B的壓力變小C.B對(duì)A的摩擦力不變 D.B對(duì)地面的壓力變大解析:根據(jù)左手定則可判斷A受到的洛倫茲力的方向豎直向下,所以,A對(duì)B的壓力變大,B對(duì)地面的壓力也變大,對(duì)于AB整體來(lái)講,向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故B對(duì)A的靜摩擦力不變.所以,正確選項(xiàng)為BCD.答案:BCD3.環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置,其核心部件是一個(gè)高度真空的圓環(huán)狀的空腔.若帶電粒子初速度可視為零,經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后,沿圓環(huán)切線方向注

3、入對(duì)撞機(jī)的環(huán)狀空腔內(nèi),空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運(yùn)動(dòng).要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是( )A.對(duì)于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大B.對(duì)于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小C.對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B,加速電壓U越大,粒子運(yùn)動(dòng)的周期越小D.對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B,不管加速電壓U多大,粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變解析:帶電粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后速度為帶電粒子以該速度進(jìn)入對(duì)撞機(jī)的環(huán)狀空腔內(nèi),且在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng),因此對(duì)于給定的加速電壓,即U

4、一定,則帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)越小,A錯(cuò)誤,B正確;帶電粒子運(yùn)動(dòng)周期為與帶電粒子的速度無(wú)關(guān),當(dāng)然就與加速電壓U無(wú)關(guān),因此,對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B,不管加速電壓U多大,粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變.答案:BD4.如圖所示,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哪幾個(gè)( )A.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)的半徑解析:設(shè)磁場(chǎng)的

5、寬度為L(zhǎng),粒子射入磁場(chǎng)的速度但L未知,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡和圓心位置如右圖所示,由幾何關(guān)系知,粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑因不知道L,也無(wú)法求出半徑r,D選項(xiàng)錯(cuò)誤;又因?yàn)樗粤Ｗ拥谋群闪Ｗ舆\(yùn)動(dòng)的周期故AB正確.答案:AB5.如圖所示,某一真空室內(nèi)充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,在豎直平面內(nèi)建立坐標(biāo)xOy,在y<0的空間里有與場(chǎng)強(qiáng)E垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,在y>0的空間內(nèi),將一質(zhì)量為m的帶電液滴(可視為質(zhì)點(diǎn))自由釋放,此液滴則沿y軸的負(fù)方向,以加速度a=2g(g為重力加速度)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)液滴運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí),瞬間被安置在原點(diǎn)的一個(gè)裝置改變了帶電性質(zhì)(液滴所帶電荷量和質(zhì)量均不變

6、),隨后液滴進(jìn)入y<0的空間運(yùn)動(dòng).液滴在y<0的空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中( )A.重力勢(shì)能一定不斷減小B.電勢(shì)能一定先減小后增大C.動(dòng)能不斷增大D.動(dòng)能保持不變解析:帶電液滴在y>0的空間內(nèi)以加速度a=2g做勻加速直線運(yùn)動(dòng),可知液滴帶正電且電場(chǎng)力等于重力.當(dāng)液滴運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)變?yōu)樨?fù)電荷,液滴進(jìn)入y<0的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng),電場(chǎng)力等于重力,液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng),重力勢(shì)能先減小后增大,電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功,電勢(shì)能先增大后減小,動(dòng)能保持不變.答案:D6.某同學(xué)家中電視機(jī)畫(huà)面的幅度偏小,維修的技術(shù)人員檢查后認(rèn)為是顯像管或偏轉(zhuǎn)線圈出了故障,顯像管及偏轉(zhuǎn)線圈如圖所示,引起故障的原因可能是( )

7、A.電子槍發(fā)射能力減弱,電子數(shù)減少B.加速電場(chǎng)的電壓過(guò)大,電子速率偏大C.偏轉(zhuǎn)線圈的電流過(guò)大,偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)增強(qiáng)D.偏轉(zhuǎn)線圈匝間短路,線圈匝數(shù)減小解析:畫(huà)面的幅度偏小說(shuō)明電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r大.而電子加速時(shí), ,所以得由此可知U偏大,或B偏小,故BD正確.答案:BD7.如圖是某離子速度選擇器的示意圖,在一半徑為R=10 cm的圓柱形桶內(nèi)有B=10-4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向平行于軸線,在圓柱桶某一直徑的兩端開(kāi)有小孔,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=2×1011 C/ kg的陽(yáng)離子,粒子束中速度分布連續(xù).當(dāng)角=45°

8、;時(shí),出射離子速度v的大小是 ( )A.×106 m/sB.2×106 m/sC.2×108 m/s D.4×106 m/s解析:由題意,離子從入射孔以45°角射入勻強(qiáng)磁場(chǎng),離子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).能夠從出射孔射出的離子剛好在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期,由幾何關(guān)系可知離子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑,又×106 m/s.出射離子的速度大小為×106 m/s,結(jié)論B正確.答案:B8.如圖所示,在屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.P為屏上的一小孔,PC與MN垂直.一群質(zhì)量為m帶電荷量為-q的粒子(不計(jì)重力),以相同的速

9、率v,從P處沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域.粒子入射方向在與磁場(chǎng)B垂直的平面內(nèi),且散開(kāi)在與PC夾角為的范圍內(nèi).則在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為( )A. B.C. D.解析:粒子沿PC方向射入,偏轉(zhuǎn)半個(gè)圓周打在P N上,長(zhǎng)度為粒子沿與PC夾角為的方向射入,打在P N上的長(zhǎng)度為則在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度為l=l1-l2=答案:D9.如圖所示,離子源S產(chǎn)生質(zhì)量為m,電荷量為q的離子,離子產(chǎn)生出來(lái)的速度很小,要以看做速度為0,產(chǎn)生的離子經(jīng)過(guò)電壓U加速后,進(jìn)入磁感強(qiáng)度為B的一勻強(qiáng)磁場(chǎng),沿著半圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)P點(diǎn),測(cè)得P點(diǎn)到入口處S1的距離為L(zhǎng),則 N極板為_(kāi)極板,此離子荷質(zhì)比=_.解析:由帶電粒

10、子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向,可判斷其帶負(fù)電,帶電粒子在電場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng),可知 N板為正極板.粒子在電場(chǎng)中加速,有粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn),有整理得.答案:正 10.電子自靜止開(kāi)始經(jīng)M N板間(兩板間的電壓為U)的電場(chǎng)加速后從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,電子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L(zhǎng),如圖所示.求:(1)正確畫(huà)出電子由靜止開(kāi)始直至離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的軌跡圖;(用尺和圓規(guī)規(guī)范作圖)(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.(已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e)解析:(1)作電子經(jīng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的軌跡圖,如圖所示(2)設(shè)電子在M N兩板間經(jīng)電場(chǎng)加速后獲得的速度為v,由動(dòng)能定理得:電子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

11、,設(shè)其半徑為r,則:由幾何關(guān)系得:r2=(r-L)2+d2 聯(lián)立求解式得:答案:(1)見(jiàn)解析 (2)11.如圖所示,半徑為r的半圓形區(qū)域內(nèi)分布著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.半圓的左邊分別有兩平行金屬網(wǎng)M和金屬板 N,M N兩板所接電壓為U,板間距離為d.現(xiàn)有一群質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子(不計(jì)重力)由靜止開(kāi)始從金屬板 N上各處開(kāi)始加速,最后均穿過(guò)磁場(chǎng)右邊線PQ.求這些粒子到達(dá)磁場(chǎng)右邊線PQ的最長(zhǎng)時(shí)間和最短時(shí)間差.解析:設(shè)帶電粒子到達(dá)磁場(chǎng)邊界的最短時(shí)間為t1,最長(zhǎng)時(shí)間為t2,帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)中的速度為v,由題意可判斷,帶電粒子沿磁場(chǎng)上下兩邊緣運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短即等于在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,

12、即;帶電粒子向著磁場(chǎng)的圓心射入的粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)等于在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之和,即t2=t電+t磁由動(dòng)能定理得Uq=mv2/2解得:設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為R,則由qvB=mv2/R得:設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角為,由幾何知識(shí)得sin=r/R帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t磁為t磁=m/Bq=所以時(shí)間差答案:12.圖中左邊有一對(duì)平行金屬板,兩板相距為d,電壓為V;兩板之間有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向與金屬板面平行并垂直于紙面向里,圖中右邊有一半徑為R圓心為O的圓形區(qū)域,區(qū)域內(nèi)也存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里.一電荷量為q的正離子沿平行于金屬板面垂直于磁場(chǎng)的方向射入平行金屬板之間,沿同一方向射出平行金屬板之間的區(qū)域,并沿直徑EF方向射入磁場(chǎng)區(qū)域,最后從圓形區(qū)域邊界上的G點(diǎn)射出.已知弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為.不計(jì)重力.求(1)離子速度的大小;(2)離子的質(zhì)量.解析:本題考查牛頓第二定律及粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等知識(shí).(1)由題設(shè)知,離子在平行金屬板之間做勻速直線運(yùn)動(dòng),它所受到的向上的磁場(chǎng)力和向下的電場(chǎng)力平衡,qvB0=qE0式中,v是離子運(yùn)動(dòng)速度的大小,E0是平行金屬板之間的勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)