高考物理考點(diǎn)規(guī)范練23

1、考點(diǎn)規(guī)范練23磁場對運(yùn)動電荷的作用一、選擇題(本題共8小題,每小題列出的四個備選項(xiàng)中只有一個是符合題目要求的)1.圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線,其橫截面位于正方形的四個頂點(diǎn)上,導(dǎo)線中通有大小相同的電流,方向如圖所示.一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動,它所受洛倫茲力的方向是()A.向上B.向下C.向左D.向右2.處于勻強(qiáng)磁場中的一個帶電粒子,僅在磁場力作用下做勻速圓周運(yùn)動.將該粒子的運(yùn)動等效為環(huán)形電流,那么此電流值()A.與粒子電荷量成正比B.與粒子速率成正比C.與粒子質(zhì)量成正比D.與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比3.(2014·安徽理綜)“人造小太陽”托卡馬

2、克裝置使用強(qiáng)磁場約束高溫等離子體,使其中的帶電粒子被盡可能限制在裝置內(nèi)部,而不與裝置器壁碰撞.已知等離子體中帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比,為約束更高溫度的等離子體,則需要更強(qiáng)的磁場,以使帶電粒子在磁場中的運(yùn)動半徑不變.由此可判斷所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度B正比于()A.TB.TC.T3D.T24.(2015·云南統(tǒng)一檢測)如圖所示,直線MN上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,電子1從磁場邊界上的a點(diǎn)垂直MN和磁場方向射入磁場,經(jīng)t1時(shí)間從b點(diǎn)離開磁場.之后電子2也由a點(diǎn)沿圖示方向以相同速率垂直磁場方向射入磁場,經(jīng)t2時(shí)間從a、b連線的中點(diǎn)c離開磁場,則t1t2為()A.23B.2C.3

3、2D.35.(2015·湖南衡陽聯(lián)考)如圖所示,帶異種電荷的粒子a、b以相同的動能同時(shí)從O點(diǎn)射入寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場,兩粒子的入射方向與磁場邊界的夾角分別為30°和60°,且同時(shí)到達(dá)P點(diǎn),已知OP連線與邊界垂直,則a、b兩粒子的質(zhì)量之比為()A.34B.21C.12D.436.每時(shí)每刻都有大量宇宙射線向地球射來,地磁場可以改變射線中大多數(shù)帶電粒子的運(yùn)動方向,使它們不能到達(dá)地面,這對地球上的生命有十分重要的意義.假設(shè)有一個帶正電的宇宙射線粒子正垂直于地面向赤道射來,在地磁場的作用下,它將()A.向東偏轉(zhuǎn)B.向南偏轉(zhuǎn)C.向西偏轉(zhuǎn)D.向北偏轉(zhuǎn)7.兩個質(zhì)量相同、所帶電荷

4、量相等的帶電粒子a、b,以不同的速率沿著AO方向射入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,其運(yùn)動軌跡如圖所示.若不計(jì)粒子的重力,則下列說法正確的是()A.a粒子帶正電,b粒子帶負(fù)電B.a粒子在磁場中所受洛倫茲力較大C.b粒子的動能較大D.b粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)間較長8.(2015·寧波龍賽中學(xué)高三月考)如圖所示的虛線框?yàn)橐婚L方形區(qū)域,該區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,一束電子以不同的速率從O點(diǎn)垂直于磁場方向、沿圖中所示方向射入磁場后,分別從a、b、c、d四點(diǎn)射出磁場,比較它們在磁場中的運(yùn)動時(shí)間ta、tb、tc、td,其大小關(guān)系是()A.ta<tb<tc<tdB.ta=tb=tc=tdC

5、.ta=tb<tc<tdD.ta=tb>tc>td二、論述·計(jì)算題9.如圖,虛線OL與y軸的夾角=60°,在此角范圍內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子從左側(cè)平行于x軸射入磁場,入射點(diǎn)為M,粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑為R.粒子離開磁場后的運(yùn)動軌跡與x軸交于P點(diǎn)(圖中未畫出),且OP=R.不計(jì)重力,求M點(diǎn)到O點(diǎn)的距離和粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間.10.如圖所示,在一半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向外.一束質(zhì)量為m、電荷量為q帶正電的粒子沿平行于直徑MN的方向進(jìn)入勻

6、強(qiáng)磁場,粒子的速度大小不同,重力不計(jì).入射點(diǎn)P到直徑MN的距離為h,求:(1)某粒子經(jīng)過磁場射出時(shí)的速度方向恰好與其入射方向相反,求粒子的入射速度是多大?(2)恰好能從M點(diǎn)射出的粒子速度是多大?(3)若(2)中h=R2,粒子從P點(diǎn)經(jīng)磁場到M點(diǎn)的時(shí)間是多少?答案：1.B解析:根據(jù)右手定則及磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加原理可得,四根導(dǎo)線在正方形中心O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向左,當(dāng)帶正電的粒子垂直于紙面的方向向外運(yùn)動時(shí),根據(jù)左手定則可知,粒子所受洛倫茲力的方向向下,B項(xiàng)正確.2.D解析:在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的帶電粒子,有qvB=mv2R,且v=2RT,則T=2mBq.由電流的定義式I=qT,得表達(dá)式I=q2B

7、2m,可知選項(xiàng)A、C錯誤,D正確;電流值與速率無關(guān),選項(xiàng)B錯誤.3.A解析:帶電粒子在磁場中運(yùn)動半徑r=mvqB,得B=mvqr;又Ek=12mv2T(T為熱力學(xué)溫度),得vT.由得,BT.即在被束縛離子種類及運(yùn)動半徑不變的條件下,所需磁感應(yīng)強(qiáng)度B與T成正比.故選項(xiàng)A正確.4.D解析:畫出兩粒子運(yùn)動的軌跡,電子1運(yùn)動了半個圓,故運(yùn)動了半個周期,電子2運(yùn)動的圓心角為60°,運(yùn)動了六分之一個周期,根據(jù)周期公式T=2mqB,兩個電子運(yùn)動的周期相同,故兩電子運(yùn)動的時(shí)間之比為31,D正確.5.A解析:根據(jù)題意畫出粒子a、b的軌跡如圖所示,則粒子a、b的圓心分別是O1和O2,設(shè)磁場寬度為d,由圖

8、可知,粒子a在磁場中運(yùn)動軌跡的半徑ra=d2sin60°=d3,粒子b在磁場中運(yùn)動軌跡的半徑rb=d2sin30°=d,由洛倫茲力提供向心力得qvB=mv2r,則ra=mavaqaB,rb=mbvbqbB,粒子a、b的動能相等,即12mava2=12mbvb2,粒子a在磁場中運(yùn)動的時(shí)間t=120°360°Ta=2ma3qaB,粒子b在磁場中運(yùn)動的時(shí)間t=60°360°Tb=mb3qbB,由以上各式解得,mamb=34,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B、C、D錯誤.6.A7.C解析:由左手定則可知,a粒子帶負(fù)電,b粒子帶正電,A錯誤;由qvB=mv2

9、r得r=mvqB,故運(yùn)動的軌跡半徑越大,對應(yīng)的速率越大,所以b粒子的速率較大,在磁場中所受洛倫茲力較大,B錯誤;由Ek=12mv2可得b粒子的動能較大,C正確;由T=2mqB知兩者的周期相同,b粒子運(yùn)動的軌跡對應(yīng)的圓心角小于a粒子運(yùn)動的軌跡對應(yīng)的圓心角,所以b粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)間較短,D錯誤.8.D解析:電子的運(yùn)動軌跡如圖所示,由圖可知,從a、b、c、d四點(diǎn)飛出的電子對應(yīng)的圓心角va=vb>vc>vd,而電子的周期T=2mqB相同,其在磁場中運(yùn)動時(shí)間t=T·2,故ta=tb>tc>td,D正確.9.解析:根據(jù)題意,帶電粒子進(jìn)入磁場后做圓周運(yùn)動,運(yùn)動軌跡交虛線O

10、L于A點(diǎn),圓心為y軸上的C點(diǎn),AC與y軸的夾角為,粒子從A點(diǎn)射出后,運(yùn)動軌跡交y軸于P點(diǎn),與x軸的夾角為,如圖所示,有qvB=mv2R周期T=2Rv由此得T=2mqB過A點(diǎn)作x、y軸的垂線,垂足分別為B、D.由圖中幾何關(guān)系得AD=Rsin OD=ADtan 30°OD=BPtan OP=AD+BP=由以上五式和題給條件得sin +13cos =1解得=30°或=90°設(shè)M點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為hh=R-OC根據(jù)幾何關(guān)系OC=CD-OD=Rcos -33AD利用以上兩式和AD=Rsin 得h=R-23Rcos (+30°)解得h=1-33R(=30°)h=(1+33)R(=90°)當(dāng)=30°時(shí),粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為t=T12=m6qB當(dāng)=90°時(shí),粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為t=T4=m2qB.答案:1-33R、m6qB1+33R、m2qB10.解析:(1)粒子出射方向與入射方向相反,在磁場中走了半周,其半徑r1=h.qv1B=mv12r1,所以v1=qBhm.(2)粒子從M點(diǎn)射出,其運(yùn)動軌跡如圖,在MQO1中,r22=