2019-2020年高考物理一轮总复习 8.2磁场对运动电荷的作用限时规范特训.doc

2019-2020年高考物理一轮总复习 8.2磁场对运动电荷的作用限时规范特训一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分)1. xx金华模拟2011年5月29日夜，一道闪电击中了位于加拿大多伦多市的加拿大国家电视塔。该电视塔高553.3 m，是多伦多市的标志性建筑，也是加拿大的著名象征。假设发生闪电的云层带负电，则在闪电瞬间，电视塔受到地磁场在水平方向的作用力方向是()A. 向东B. 向南C. 向西 D. 向北解析：闪电发生时，电子运动方向向下，又因地磁场有水平向北的分量，用左手定则判断电子受到的洛伦兹力向西，故C对。答案：C2. 如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一质子初速度方向与电流方向相同，则质子可能的运动情况是()A. 沿路径a运动 B. 沿路径b运动C. 沿路径c运动 D. 沿路径d运动解析：由安培定则，电流在下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，质子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向上。则质子的轨迹必定向上弯曲，因此C、D必错；由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，则B正确、A错误。答案：B3. xx山东临沂质检(多选)如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上a、b两点关于O点对称，导线通有大小相等、方向相反的电流。已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度Bk，式中k是常数、I是导线中电流、r为点到导线的距离。一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点。关于上述过程，下列说法正确的是()A. 小球先做加速运动后做减速运动B. 小球一直做匀速直线运动C. 小球对桌面的压力先增大后减小D. 小球对桌面的压力一直在增大解析：根据安培定则和磁感应强度的叠加原理可知，线段ab上的磁场方向平行于桌面向里，且aOb部分的磁场强弱关于O点对称分布，O点磁场最弱。带正电的小球从a沿连线运动到b的过程中，所受的洛伦兹力竖直向上，大小先减小后增大，小球对桌面的压力FNmgqvB，FN先增大后减小，C正确，D错误；小球水平方向不受外力作用，故小球做匀速直线运动，B正确，A错误。答案：BC4. (多选)如图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒。在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是()A. 在Ekt图中应有t4t3t3t2t2t1B. 高频电源的变化周期应该等于tntn1C. 粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大D. 要想粒子获得的最大动能越大，可增加D形盒的面积解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此，在Ekt图中应有t4t3t3t2t2t1，选项A正确；带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次，高频电源的变化周期应该等于2(tntn1)，选项B错；由r可知，粒子获得的最大动能取决于D形盒的半径，当轨道半径与D形盒半径相等时就不能继续加速，故选项C错、D对。答案：AD5. xx安徽芜湖模拟如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成角(0v丙v乙，选项A、B错误；三个小球在运动过程中，只有重力做功，即它们的机械能守恒，选项D正确；甲球在最高点处的动能最大，因为势能相等，所以甲球的机械能最大，甲球的释放位置最高，选项C正确。答案：CD8. xx西安模拟(多选)某一空间存在着磁感应强度为B且大小不变、方向随时间t做周期性变化的匀强磁场(如图甲所示)，规定垂直纸面向里的磁场方向为正。为了使静止于该磁场中的带正电的粒子能按abcdef的顺序做横“”字曲线运动(即如图乙所示的轨迹)，下列办法可行的是(粒子只受磁场力的作用，其他力不计)()A. 若粒子的初始位置在a处，在t时给粒子一个沿切线方向水平向右的初速度B. 若粒子的初始位置在f处，在t时给粒子一个沿切线方向竖直向下的初速度C. 若粒子的初始位置在e处，在tT时给粒子一个沿切线方向水平向左的初速度D. 若粒子的初始位置在b处，在t时给粒子一个沿切线方向竖直向上的初速度解析：要使粒子的运动轨迹如题图乙所示，粒子做圆周运动的周期应为T0，结合左手定则可知，选项A、D正确。答案：AD9. (多选)如图所示，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，A60，AOa。在O点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电粒子，粒子的比荷为，发射速度大小都为v，且满足v，发射方向由图中的角度表示。对于粒子进入磁场后的运动(不计重力作用)，下列说法正确的是()A. 粒子有可能打到A点B. 以60飞入的粒子运动时间最短C. 30飞入的粒子运动的时间都相等D. 在AC边界上只有一半区域有粒子射出解析：由半径公式Ra，可判断粒子可能打在A点，此时为60，A正确；速度一定，周期一定，所以圆周运动的弦长越长时间越长，从A点射出的粒子或从AC中点射出的粒子弦长都为a，此时时间最长，B错误；只有当0时粒子才从AC中点射出，这是射出最左边的一点，所以在AC边界上只有一半区域有粒子射出，D正确；30飞入的粒子运动轨迹不同，射出点不同，所以弧长不相同，时间不同，C错误。答案：AD10. xx江西重点中学联考如图所示，在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的感光板。从圆形磁场最高点P以速度v垂直磁场射入大量的带正电的粒子，且粒子所带电荷量为q、质量为m。不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动，以下说法正确的是()A. 只要对着圆心入射，出射后均可垂直打在MN上B. 即使是对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线也不一定过圆心C. 对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场中通过的弧长越长，时间也越长D. 只要速度满足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上解析：对着圆心入射，只有轨道半径为R的粒子出射后可垂直打在MN上，A错误；由对称性可知，对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线一定过圆心，B错误；对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场中通过的弧长所对的圆心角越小，运动时间越短，C错误；只要速度满足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，D正确。答案：D二、非选择题(本题共2小题，共40分)11. (20分)静电喷漆技术具有效率高、浪费少、质量好、有益于健康等优点，其装置可简化如图。A、B为水平放置的间距d1.6 m的两块足够大的平行金属板，两板间有方向由B指向A的匀强电场，场强强度E0.1 V/m。在A板的中央放置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪可向各个方向均匀地喷出初速度大小均为v06 m/s的油漆微粒，已知油漆微粒的质量均为m1.0105 kg、电荷量均为q1.0103 C，不计油漆微粒间的相互作用、油漆微粒带电对板间电场和磁场的影响及空气阻力，重力加速度g10 m/s2。求：(1)油漆微粒落在B板上所形成的图形面积； (2)若让A、B两板间的电场反向，并在两板间加垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B0.06 T，调节喷枪使油漆微粒只能在纸面内沿各个方向喷出，其他条件不变。B板被油漆微粒打中的区域的长度； (3)在满足(2)的情况下，打中B板的油漆微粒中，在磁场中运动的最短时间。解析：(1)油漆微粒的加速度a根据运动规律可得，dat2xv0t落在B板上所形成圆形面积Sx2解得，S18.1 m2。(2)当电场反向Eqmg，油漆微粒做匀速圆周运动。根据洛伦兹力提供向心力得，Bqvm水平向右射出的油漆微粒打在B板的右端，根据几何关系得，RRcosdac的长度acRsin打在B板左端的油漆微粒为和板相切的微粒，同理可得，bcac油漆微粒打在极板上的长度abacbc解得，ab1.6 m。(3)打在B板上的微粒中，Pc最短的弦长对应的时间最短由几何关系得，sin运动的最短时间tminT微粒在磁场中运动的周期T解得，tmin0.31 s。答案：(1)18.1 m2(2)1.6 m(3)0.31 s12. (20分) 如图所示，在坐标系xOy中，第一象限内充满着两个匀强磁场a和b，OP为分界线，在磁场a中，磁感应强度为2B，方向垂直于纸面向里，在磁场b中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，P点坐标为(4l,3l)。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从P点沿y轴负方向射入磁场b，经过一段时间后，粒子恰能经过原点O，不计粒子重力。求：(1)粒子从P点运动到O点的最短时间是多少？(2)粒子运动的速度可能是多少？解析：(1)设粒子的入射速度为v，用Ra、Rb、Ta、Tb分别表示粒子在磁场a中和磁场b中运动的轨道半径和周期，则有Ra，Rb，Ta，Tb当粒子先在区域b中运动，后进入区域a中运动，然后从O点射出时，粒子从P点运动到O点所用的时间最短，如图所示。根据几何知识得tan，故37粒子在区域b和区域a中运动的时间分别为tbTb，taTa故从P点运动到O点的时间为ttatb(2)由题意及上图可知n(2Racos2Rbcos)解得v(n1,2,3，)。答案：(1)(2)(n1,2,3，)