高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練29

課時(shí)作業(yè)(二十九)1．如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中．質(zhì)量為m、帶電荷量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑．在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是 ()A．滑塊受到的摩擦力不變B．滑塊沿斜面下滑的速度變，但洛倫茲力大小不變C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下D．B很大時(shí)，滑塊可能靜止于斜面上[解析]由左手定則可判斷出滑塊受到的洛倫茲力垂直斜面向下，選項(xiàng)C正確；滑塊沿斜面下滑的速度變化，則洛倫茲力的大小變化，壓力變化，滑塊受到的摩擦力變化，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；滑塊由靜止釋放，沿斜面下滑，隨速度增大，摩擦力增大，最終在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．[答案]C2．(2013·南京月考)一個(gè)帶電粒子在磁場力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，要想確定該帶電粒子的比荷，則只需要知道 ()A．運(yùn)動(dòng)速度v和磁感應(yīng)強(qiáng)度BB．磁感應(yīng)強(qiáng)度B和運(yùn)動(dòng)周期TC．軌跡半徑R和運(yùn)動(dòng)速度vD．軌跡半徑R和磁感應(yīng)強(qiáng)度B[解析]帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，利用半徑公式和周期公式可判斷出B正確．[答案]B3.如右圖所示，一束電子流沿管的軸線進(jìn)入螺線管，忽略重力，電子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是 ()A．當(dāng)從a端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B．當(dāng)從b端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)[解析]由于通電螺線管內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場，電子運(yùn)動(dòng)方向與磁感線平行，所以不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運(yùn)動(dòng)．[答案]C4．極光是來自太陽的高能帶電粒子流高速?zèng)_進(jìn)高空稀薄大氣層時(shí)，被地球磁場俘獲，從而改變原有運(yùn)動(dòng)方向，向兩極做螺旋運(yùn)動(dòng)形成的，如圖所示．這些高能粒子在運(yùn)動(dòng)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)出有一定特征的各種顏色的光．地磁場的存在，使多數(shù)宇宙粒子不能到達(dá)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(xué)家發(fā)現(xiàn)并證實(shí)，向兩極做螺旋運(yùn)動(dòng)的這些高能粒子的旋轉(zhuǎn)半徑是不斷減小的，這主要與下列哪些因素有關(guān) ()A．洛倫茲力對粒子做負(fù)功，使其動(dòng)能減小B．空氣阻力對粒子做負(fù)功，使其動(dòng)能減小C．南北兩極的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)D．太陽對粒子的引力做負(fù)功[解析]洛倫茲力對粒子不做功，A錯(cuò)；高能粒子在運(yùn)動(dòng)過程中克服空氣阻力做功，速度減小，由r＝eq\f(mv,qB)可知，半徑會(huì)減小，B對；越靠近兩極，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，半徑越小，C對；地球?qū)αＷ拥囊h(yuǎn)大于太陽的引力，而實(shí)際上v還是減小的，D錯(cuò)．[答案]BC5．(2012·滁州月考)“月球勘探者號”空間探測器運(yùn)用高科技手段對月球進(jìn)行了近距離勘探，在月球重力分布、磁場分布及元素測定方面取得了新的成果．月球上的磁場極其微弱，通過探測器拍攝電子在月球磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，可分析月球磁場的強(qiáng)弱分布情況，如圖所示是探測器通過月球表面①、②、③、④四個(gè)位置時(shí)，拍攝到的電子運(yùn)動(dòng)軌跡照片(尺寸比例相同)，設(shè)電子速率相同，且與磁場方向垂直，則可知磁場從強(qiáng)到弱的位置排列正確的是 ()A．①②③④ B．①④②③C．④③②① D．③④②①[解析]由圖可知帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r1<r2<r3<r4，根據(jù)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中軌道半徑公式r＝eq\f(mv,qB)可得：B1>B2>B3>B4，故選項(xiàng)A正確．[答案]A6．(2012·廣東四校月考)質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(忽略重力)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，形成空間環(huán)形電流．已知粒子的運(yùn)動(dòng)速率為v、半徑為R、周期為T，環(huán)形電流的大小為I.則下面說法中正確的是()A．該帶電粒子的比荷為eq\f(q,m)＝eq\f(BR,v)B．在時(shí)間t內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過的圓弧對應(yīng)的圓心角為θ＝eq\f(qBt,m)C．當(dāng)速率v增大時(shí)，環(huán)形電流的大小I保持不變D．當(dāng)速率v增大時(shí)，運(yùn)動(dòng)周期T變小[解析]在磁場中，由qvB＝eq\f(mv2,R)，得eq\f(q,m)＝eq\f(v,BR)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在磁場中運(yùn)動(dòng)周期T＝eq\f(2πm,qB)與速率無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在時(shí)間t內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過的圓弧對應(yīng)的圓心角θ＝eq\f(t,T)·2π＝eq\f(qBt,m)，選項(xiàng)B正確；電流定義I＝eq\f(q,T)＝eq\f(Bq2,2πm)，與速率無關(guān)，選項(xiàng)C正確．[答案]BC7．如圖所示，兩個(gè)橫截面分別為圓形和正方形的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場，圓的直徑和正方形的邊長相等，兩個(gè)電子分別以相同的速度分別飛入兩個(gè)磁場區(qū)域，速度方向均與磁場方向垂直，進(jìn)入圓形磁場的電子初速度方向?qū)?zhǔn)圓心，進(jìn)入正方形磁場的電子初速度方向垂直于邊界，從中點(diǎn)進(jìn)入．則下面判斷錯(cuò)誤的是 ()A．兩電子在兩磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其半徑一定相同B．兩電子在兩磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間有可能相同C．進(jìn)入圓形磁場區(qū)域的電子可能先飛離磁場D．進(jìn)入圓形磁場區(qū)域的電子可能后飛離磁場[解析]在磁場中洛倫茲力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由qvB＝eq\f(mv2,R)得R＝eq\f(mv,qB)，可知兩電子運(yùn)動(dòng)半徑相同，A正確．設(shè)圓形磁場的半徑為r，當(dāng)r＝R時(shí)，電子的速度v0＝eq\f(qBr,m)，此時(shí)電子速度豎直向下穿出磁場，這時(shí)兩電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，B正確．當(dāng)電子的速度v≠v0時(shí)，進(jìn)入圓形磁場區(qū)域的電子運(yùn)動(dòng)軌跡所對應(yīng)的圓心角小，先飛離磁場，C正確，D錯(cuò)誤．故選D.[答案]D8．(2012·廣東江門市模擬)一電子以垂直于勻強(qiáng)磁場的速度vA，從A處進(jìn)入長為d、寬為h的磁場區(qū)域如右圖所示，發(fā)生偏移而從B處離開磁場，若電荷量為e，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓弧AB的長為L，則 ()A．電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t＝eq\f(d,vA)B．電子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t＝eq\f(L,vA)C．洛倫茲力對電子做功是BevA·hD．電子在A、B兩處的速度相同[解析]電子在磁場中只受洛倫茲力的作用，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，認(rèn)為運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝eq\f(d,vA)是把電子的運(yùn)動(dòng)看成類平拋運(yùn)動(dòng)了，圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)可用t＝eq\f(L,vA)來計(jì)算；洛倫茲力與電子的運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，故一定不做功；速度是矢量，電子在A、B兩點(diǎn)速度的大小相等，而方向并不相同．[答案]B9.(2012·北京西城區(qū)模擬)如右圖所示，平面直角坐標(biāo)系的第Ⅰ象限內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v從O點(diǎn)沿著與y軸夾角為30°的方向進(jìn)入磁場，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速度方向與x軸的正方向相同，不計(jì)粒子的重力，則 ()A．該粒子帶正電B．A點(diǎn)與x軸的距離為eq\f(mv,2qB)C．粒子由O到A經(jīng)歷時(shí)間t＝eq\f(πm,3qB)D．運(yùn)動(dòng)過程中粒子的速度不變[解析]根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)方向，由左手定則判斷可知粒子帶負(fù)電，A項(xiàng)錯(cuò)；運(yùn)動(dòng)過程中粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小不變，方向變化，D項(xiàng)錯(cuò)；粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R＝eq\f(mv,qB)，周期T＝eq\f(2πm,qB)，從O點(diǎn)到A點(diǎn)速度的偏向角為60°，即運(yùn)動(dòng)了eq\f(1,6)T，所以由幾何知識求得點(diǎn)A與x軸的距離為eq\f(mv,2qB)，粒子由O到A經(jīng)歷時(shí)間t＝eq\f(πm,3qB)，B、C兩項(xiàng)正確．[答案]BC10.如右圖所示，紙面內(nèi)有寬為L水平向右飛行的帶電粒子流，粒子質(zhì)量為m，電荷量為－q，速率為v0，不考慮粒子的重力及相互間的作用，要使粒子都匯聚到一點(diǎn)，可以在粒子流的右側(cè)虛線框內(nèi)設(shè)計(jì)一勻強(qiáng)磁場區(qū)域，則磁場區(qū)域的形狀及對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可以是(其中B0＝eq\f(mv0,qL)，A、C、D選項(xiàng)中曲線均為半徑是L的eq\f(1,4)圓弧，B選項(xiàng)中曲線為半徑是eq\f(L,2)的圓) ()[解析]帶電粒子進(jìn)入磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R＝eq\f(mv0,Bq)，A、B、C對應(yīng)的半徑R＝L，D圖對應(yīng)的半徑為eq\f(L,2).粒子的初速度都相同，相當(dāng)于以初速度的方向?yàn)榍芯€，以粒子進(jìn)入磁場的點(diǎn)為切點(diǎn)來畫半徑已知的圓，圓弧和磁場邊界的交點(diǎn)為出射點(diǎn)，由數(shù)學(xué)知識可以證明A圖的粒子的出射點(diǎn)恒為兩個(gè)圓弧右下方的交點(diǎn)，故A正確．B、C、D對應(yīng)的粒子的出射點(diǎn)都不相同．[答案]A11．(2012·天津模擬)在下圖甲中，帶正電粒子從靜止開始經(jīng)過電勢差為U的電場加速后，從G點(diǎn)垂直于MN進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場，該偏轉(zhuǎn)磁場是一個(gè)以直線MN為上邊界、方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后，最終到達(dá)照相底片上的H點(diǎn)，如圖甲所示，測得G、H間的距離為d，粒子的重力可忽略不計(jì)．(1)設(shè)粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，求該粒子的比荷eq\f(q,m)；(2)若偏轉(zhuǎn)磁場的區(qū)域?yàn)閳A形，且與MN相切于G點(diǎn)，如圖乙所示，其他條件不變．要保證上述粒子從G點(diǎn)垂直于MN進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場后不能打到MN邊界上(MN足夠長)，求磁場區(qū)域的半徑R應(yīng)滿足的條件．[解析](1)帶電粒子經(jīng)過電場加速，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場時(shí)速度為v，由動(dòng)能定理，有qU＝eq\f(1,2)mv2①進(jìn)入磁場后帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，qvB＝meq\f(v2,r)②打到H點(diǎn)有r＝eq\f(d,2)③由①②③得eq\f(q,m)＝eq\f(8U,B2d2).(2)要保證所有帶電粒子都不能打到MN邊界上，帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的偏角應(yīng)不大于90°，臨界狀態(tài)為90°.如圖所示，磁場區(qū)半徑R＝r＝eq\f(d,2)所以磁場區(qū)域半徑滿足R≤eq\f(d,2).[答案](1)eq\f(8U,B2d2)(2)R≤eq\f(d,2)12.(2012·上海靜安區(qū)4月模擬)如右圖，在某裝置中有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于Oxy所在的紙面向外．某時(shí)刻在x＝l0、y＝0處，一質(zhì)子沿y軸的負(fù)方向進(jìn)入磁場；同一時(shí)刻，在x＝－l0、y＝0處，一個(gè)α粒子進(jìn)入磁場，速度方向與磁場垂直．不考慮質(zhì)子與α粒子的相互作用．設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為e.(1)如果質(zhì)子經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O，它的速度為多大？(2)如果α粒子與質(zhì)子經(jīng)最短時(shí)間在坐標(biāo)原點(diǎn)相遇，α粒子的速度應(yīng)為何值？方向如何？[解析]①質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，其圓心在x＝eq\f(l0,2)處其半徑r1＝eq\f(l0,2) ①又r1＝eq\f(mv1,eB) ②解得v1＝eq\f(eBl0,2m) ③②依題意作出兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如右圖所示，質(zhì)子從x＝l0處至達(dá)坐標(biāo)原點(diǎn)O處的時(shí)間為t＝eq\f(TH,2) ④又TH＝eq\f(2πm,eB) ⑤解得t＝eq\f(