2019年高考物理大一轮复习 8.25 磁场对运动电荷的作用 沪科版.doc

2019年高考物理大一轮复习 8.25 磁场对运动电荷的作用 沪科版课时规范练第43页一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.(xx湖南长沙高三联考)下列运动(电子只受电场或磁场力的作用)不可能的是()解析:电子可以在正电荷的电场力作用下做匀速圆周运动,故选项A描述的运动可能实现;由于等量异种点电荷在中垂线处产生的电场的方向为水平向右,电子所受电场力的方向水平向左,而电子的初速度方向沿中垂线方向,则电子将做曲线运动,故选项B所描述的运动不可能实现;电子可以在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,故选项C描述的运动可能实现;由于通电螺线管中的磁场为匀强磁场,又电子的速度方向与磁场方向平行,则电子不受洛伦兹力作用,电子将沿通电螺线管中心轴线做匀速直线运动,故选项D描述的运动可能实现。答案:B2.(xx郑州高中毕业质量预测)如图所示,把一个装有Na2SO4导电溶液的圆形玻璃器皿放入磁场中,玻璃器皿的中心放一个圆柱形电极,沿器皿边缘内壁放一个圆环形电极,把两电极分别与电池的正、负极相连。从器皿上方往下看(俯视),对于导电溶液和溶液中正、负离子的运动,下列说法中正确的是()A.溶液做顺时针方向运动B.溶液做逆时针方向运动C.正离子沿圆形玻璃器皿的半径向边缘移动D.负离子沿圆形玻璃器皿的半径向中心移动解析:通电后正离子的运动方向和电流方向一致,负离子的运动方向和电流的方向相反,又因为粒子处于匀强磁场中,会受到洛伦兹力的作用,从上往下看,由左手定则可得正、负离子所受到的力都沿顺时针方向,故离子会在沿半径运动的同时顺时针旋转,选项A正确、BCD错误。答案:A3.(xx江苏苏南四校联考)如图所示,两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场E和匀强磁场B中,轨道两端在同一高度上,两个相同的带正电小球a、b同时从轨道左端最高点由静止释放,且在运动中始终能通过各自轨道的最低点M、N,则()A.两小球某次到达轨道最低点时的速度可能有vN=vMB.两小球都能到达轨道的最右端C.小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻相同D.a小球受到的电场力一定不大于a的重力,b小球受到的最大洛伦兹力也不可能大于b的重力解析:由于洛伦兹力不做功,而电场力对带电小球一定做功,所以两小球某次到达轨道最低点M、N时的速度不可能有vN=vM,选项A错误;小球b可以到达轨道的最右端,由于电场力做负功,小球a不能到达轨道的最右端,选项B错误;由于两个小球受力情况不同,运动情况不同,小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻不同,选项C错误;a小球能到最低点,说明从释放点到最低点,重力做功要大于等于电场做功,所以a小球受到的电场力一定不大于a的重力,由于运动中两小球能始终通过各自轨道最低点,则b小球受到的最大洛伦兹力也不可能大于b的重力,选项D正确。答案:D4.(xx江西景德镇质检)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,A=60,AO=a。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v0,且满足v0=,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.粒子不可能打到A点B.以=60飞入的粒子在磁场中运动时间最短C.以30飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等D.在AC边界上只有一半区域有粒子射出解析:R=a,与OA方向成30入射的粒子正好从A点射出,选项A错误;与OA方向成90入射的粒子,圆心在A点,恰好从AC的中点射出,所以选项D正确;过O点作AC的垂线,弦最短,对应的圆心角最小,运动时间最短,对应的圆心角的一半为sin =,选项B错误;tACtADC.tABtACtADD.无法比较解析:带负电物块在磁场中的光滑斜面上受重力、支持力和垂直斜面向下的洛伦兹力,设斜面的高度为h,倾角为,可得物块的加速度为a=gsin ,由公式s=at2=解得t=,可知越大,t越小,选项C正确。答案:C6.(xx黑龙江大庆实验中学开学考试改编)如图所示,两个带等量异种电荷的带电粒子a、b分别以速度va和vb射入匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30和60,磁场宽度为d,两粒子同时由A点出发,同时到达B点,如图所示,则()A.a粒子带负电,b粒子带正电B.两粒子轨道半径之比RaRb=1C.两粒子质量之比为mamb=12D.两粒子的速度之比vavb=12解析:根据题意,由左手定则可知a粒子带负电,b粒子带正电,选项A正确;设AB距离为L,由几何关系有Ra=,Rb=L,解得RaRb=1,选项B错误;由几何关系可知ta=Ta、tb=Tb,而T=,由题意有,解得mamb=12,选项C正确;由RaRb=1联立R=得mamb=12解得vavb=2,选项D错误。答案:AC7.(xx河北石家庄第二次质检)如图所示,有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场,磁感应强度为B,其边界为一边长为L的正三角形,A、B、C为三角形的三个顶点。若一质量为m、电荷量为+q的粒子(不计重力),以速度v0=从AB边上的某点P垂直于AB边竖直向上射入磁场,然后能从BC边上某点Q射出。关于P点入射的范围和从Q点射出的范围,下列判断正确的是()A.PBLB.PBLC.QBLD.QBL解析:由洛伦兹力提供向心力,有qv0B=,解得R=L,如图甲、图乙所示,O1是AB的中点,QO2与AB垂直,由图中几何关系可知:PBL+L=L,QBL,则选项AD正确、BC错误。答案:AD8.(xx山西四校第二次联考)如图甲所示,在足够大空间内存在水平方向的匀强磁场,在磁场中A、B两物块叠在一起置于光滑水平面上,物块A带正电,物块B不带电且表面绝缘,A、B接触面粗糙。自t=0时刻起用水平恒力F作用在物块B上,由静止开始做匀加速直线运动。若图乙的横轴表示时间,则纵轴y可以表示()A.A所受的洛伦兹力大小B.B对地面的压力大小C.A对B的压力大小D.A对B的摩擦力大小解析:物块A受洛伦兹力F=qvB=qBat,与时间成正比,则选项A错误;对物块A,由平衡条件和牛顿第二定律得mAg+qvB=N和f=mAa,则N=mAg+Bqat,则选项C正确、D错误;对整体由平衡条件得(mA+mB)g+qvB=NB,则NB=(mA+mB)g+Bqat,选项B正确。答案:BC二、非选择题(本题共3小题,共52分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)9.(16分)(xx北京理综,22)如图所示,两平行金属板间距为d,电势差为U,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电荷量为+q、质量为m的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响,求:(1)匀强电场的电场强度E的大小。(2)粒子从电场射出时速度v的大小。(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。解析:(1)电场强度E=。(2)根据动能定理,有qU=mv2得v=。(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动时,洛伦兹力提供向心力,有qvB=m得R=。答案:(1)(2)(3)10.(18分)(xx湖北重点中学第二次联考)在xOy坐标系的O点有一个电子以速度v0与x轴正方向成30角射入第一象限,已知电子质量为m,电荷量为e,为了使电子通过x轴上的A点(L,0),(1)仅在xOy平面内加一与x轴正方向成120角的匀强电场,求电场强度E的大小。(2)只在第一象限加一个垂直xOy平面的足够大区域的匀强磁场,求磁感应强度B的大小和方向。(3)以上两种情况下,电子从O点运动到A点所用的时间之比为多少?解析:(1)在垂直于电场方向,电子做匀速运动Lcos 30=v0t1在平行于电场方向,电子做初速度为零的匀加速运动Lsin 30=a由牛顿第二定律得a=联立解得E=电子由原点运动到A点所用的时间t1=(2)由左手定则,可判定磁场方向垂直纸面向里。电子在磁场中做圆周运动,根据几何关系,可知半径为L由qv0B=解得B=。(3)电子在磁场中所用时间为t2=而T=解得t2=电子分别在电场和磁场中由O点运动到A点所用时间之比为。答案:(1)(2),方向垂直纸面向里(3)3211.(18分)(xx北京海淀二模)如图所示,是电视显像管工作原理图。炽热的金属丝发射出电子,在金属丝k和金属板M之间加一电压U,使电子在真空中加速后,从金属板的小孔C穿出,进入有界abcd矩形匀强磁场,经匀强磁场射出后,打在荧光屏上,荧光屏被电子撞击而发光。已知电子的比荷1011C/kg,匀强磁场的磁感应强度B=1.010-4T,磁场的长度l=12 cm,磁场的右边界距离荧光屏L=15 cm。加速电压U=20 V时,电子恰好从有界匀强磁场的右下角c点飞出。不计电子间的相互作用及重力影响。求:(1)电子射入磁场时的速度大小(保留两位有效数字)。(2)电子在磁场中运动的轨道半径。(3)电子打在荧光屏上的亮点与荧光屏中心O点的距离。解析:(1)设电子到达C时的速度为v,根据动能定理eU=mv2v=2.7106m/s电子离开C后做匀速直线运动,所以电子射入磁场时的速度大小等于2.7106m/s。(2)设电子在磁场中运动的轨道半径为R,根据牛顿运动定律evB=mR=15 cm(3)如图所示,设电子打在荧光屏上的A点,距离中心O的距离为s,磁场一半的宽度为s1,电子在磁场中的偏转角为,由几何知识可知s1=R-=6 cms=s1+Ltan tan =s=6 cm+15cm=26 cm答案:(1)2.7106m/s(2)15 cm(3)26 cm