2019-2020年高考物理总复习 第8章 第2讲 磁场对运动电荷的作用课时限时检测.doc

2019-2020年高考物理总复习 第8章 第2讲 磁场对运动电荷的作用课时限时检测知识点题号易中难洛伦兹力的认识1、3圆周运动分析25、710、12质谱仪回旋加速器8、9综合46、11C D【解析】题中既没给出离子所带电性，又没给出匀强磁场的具体方向，因此可能有多个解假设磁场方向垂直纸面向外，当离子带正电时，由左手定则可以判断离子刚飞入时所受洛伦兹力方向沿y轴负方向，离子运动轨迹是；同理可以判断当离子带负电时，运动轨迹是，无论哪种情况，离子的运动轨迹都是和x轴相切的，错误【答案】C图82244在如图8224所示的空间中，存在电场强度为E的匀强电场，同时存在沿x轴负方向、磁感应强度为B的匀强磁场(图中均未画出)一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动据此可以判断出()A质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能减小；沿z轴正方向电势升高B质子所受电场力大小等于eE，运动中电势能增大，沿z轴正方向电势降低C质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势升高D质子所受电场力大小等于evB，运动中电势能不变；沿z轴正方向电势降低【解析】解答本题时利用左手定则判断洛伦兹力的方向，根据平衡条件判断电场力方向及电场方向，注意运用电场力做功与电势能变化的关系，及沿电场线方向电势降低匀强磁场的磁感应强度B的方向沿x轴负方向，质子沿y轴正方向运动，由左手定则可确定洛伦兹力沿z轴正方向；由于质子受电场力和洛伦兹力作用沿y轴正方向做匀速直线运动，故电场力eE等于洛伦兹力evB，方向沿z轴负方向，即电场方向沿z轴负方向，质子在运动过程中电场力不做功，电势能不变，沿z轴正方向即电场反方向电势升高，故C正确，A、B、D错误【答案】C图82255如图8225所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B点射出，且AOB120，则该带电粒子在磁场中运动的时间为()A.B.C. D.【解析】画出带电粒子进、出磁场时速度方向的垂线交于O点，O点即为粒子做圆周运动轨迹的圆心，如图所示连接OO，设轨迹半径为R，由几何关系可知带电粒子在磁场中运动的轨迹半径Rrtan 60r.因为AOB120，故AOB60，运动时间tT，D正确【答案】D图82266光滑绝缘细杆OB与水平方向成角固定，杆上套有一带正电的铝质小球使小球从O点以初速度v0沿杆上滑，同时在杆所在空间加一电场或磁场，以下所加的“场”，能使小球在杆上匀速运动的是()A在某方向上加一匀强磁场B在某方向上加一匀强电场C在适当位置放一正点电荷形成电场D在适当的位置和方向放一通电直导线形成磁场【解析】能使小球在杆上做匀速运动，则“场”力、重力和杆的作用力三力平衡，洛伦兹力总垂直于速度方向，也就是总垂直于杆的方向，三力的合力不可能为零，无论加哪个方向的磁场，都不能使小球沿杆匀速运动，A、D错误；若在某方向上加一匀强电场，小球所受电场力大小恒定，方向与场强同向，只要电场方向适当，就可以满足合力为零的条件，B正确；点电荷的电场是非匀强电场，小球运动时受到的电场力是大小变化的，不能总满足合力为零的条件，因此C错误【答案】B7.图8227(xx广东高考)如图8227，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上不计重力下列说法正确的有()Aa、b均带正电Ba在磁场中飞行的时间比b的短Ca在磁场中飞行的路程比b的短Da在P上的落点与O点的距离比b的近【解析】带电离子垂直进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动根据洛伦兹力提供向心力和周期公式T、半径公式r及解决问题带电离子打到屏P上，说明带电离子向下偏转，根据左手定则知，a、b两离子均带正电，选项A正确；a、b两离子垂直进入磁场的初速度大小相同，电荷量、质量相等，由r知半径相同b在磁场中运动了半个圆周，a的运动大于半个圆周，故a在P上的落点与O点的距离比b的近，飞行的路程比b长，选项C错误，选项D正确；根据知，a在磁场中飞行的时间比b的长，选项B错误【答案】AD8如图8228所示是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是()图8228A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小【解析】因同位素原子的化学性质完全相同，无法用化学方法进行分析，故质谱仪就成为同位素分析的重要工具，A正确在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向，结合左手定则可知B正确再由qEqvB有v，C正确在匀强磁场B0中R，所以，D错误【答案】ABC图82299劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图8229所示置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为q，质子在加速器中被加速且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响则下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度不可能超过2RfB质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1D不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器的最大动能不变【解析】粒子被加速后的最大速度受到D形盒半径R的制约，因v2Rf，故A正确；粒子离开回旋加速器的最大动能Ekmmv2m42R2f22m2R2f2，与加速电压U无关，B错误；根据R，Uqmv，2Uqmv，得质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1，C正确；因回旋加速器的最大动能Ekm2m2R2f2与m、R、f均有关，D错误【答案】AC10.如图8230所示，在平板PQ上方有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里某时刻有a、b、c三个电子(不计重力)分别以大小相等、方向如图所示的初速度va、vb和vc经过平板PQ上的小孔O射入匀强磁场这三个电子打到平板PQ上的位置到小孔O的距离分别是la、lb和lc，电子在磁场中运动的时间分别为ta、tb和tc.整个装置放在真空中则下列判断正确的是()图8230AlalclbBlalblcCtatbtbtc【解析】由带电粒子在磁场中运动的特征可以画出这三个电子在磁场中运动的轨迹，如图所示，由带电粒子在磁场中运动的半径公式R和周期公式T很容易得出lalctbtc，所以B、C错误A、D正确【答案】AD二、非选择题(共2小题，共30分计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)图823111(14分)在如图8231所示的宽度范围内，用场强为E的匀强电场可使初速度是v0的某种正粒子偏转角在同样宽度范围内，若改用方向垂直于纸面向外的匀强磁场(图中未画出)，使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为.(不计粒子的重力)，问：(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)粒子穿过电场和磁场的时间之比是多大？【解析】(1)设宽度为L.当只有电场存在时，带电粒子做类平抛运动水平方向上：Lv0t竖直方向上：vyattan 当只有磁场存在时，带电粒子做匀速圆周运动，半径为R，如图所示，由几何关系可知sin ，R联立解得B(2)粒子在电场中运动时间t1在磁场中运动时间t2T所以.【答案】(1)(2)12.图8232(16分)(xx郑州一中检测)如图8232所示，在xOy坐标系的第一象限内有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域上边界刚好与直线y2a重合，磁感应强度为B.一个带负电的粒子在坐标为(x,0)的A点以某一速度进入磁场区域，进入磁场时的速度方向与x轴负方向的夹角为30，粒子的质量为m，电荷量为q.不计粒子的重力(1)若粒子离开磁场时的位置在C点，其坐标为(x,2a)，求粒子运动的速度大小v与x的对应条件；(2)求粒子进入磁场的速度满足什么条件时可使离子在磁场区域运动的时间最长，并求出最长时间是多少【解析】(1)依题意作过A、C两点的圆，此圆对应的圆心为为O1，如图虚线所示设该圆的半径为r，则由几何关系容易得到，AO1C120，作垂直AC的半径O1N与AC交于M，则有MNMO1其中ra故要使带电粒子能到达C点，x应满足条件xa由牛顿第二定律有Bqv，解得r解得：v(2)当带电粒子从x轴射出时运动的时间最长，如图所示为粒子在磁场区域运动的最长时间的运动轨迹，圆心为O2，PO2Q与x轴垂直，设该圆的半径为r，由几何关系有：rrcos 302a解得r4(2)a又因为Bqv得v粒子在磁场区域运动的最长时间t【答案】(1)v(2)