2012屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 磁場對運(yùn)動電荷的作用測試 大綱人教版

1、2012版高三物理一輪復(fù)習(xí) 磁場對運(yùn)動電荷的作用1.帶電粒子進(jìn)入云室中使氣體電離,從而顯示其運(yùn)動軌跡.如圖是在有勻強(qiáng)磁場的云室中觀察到的粒子的軌跡,a和b是軌跡上的兩點(diǎn),勻強(qiáng)磁場B垂直紙面向里,該粒子在運(yùn)動時,其質(zhì)量和電量不變,而動能逐漸減少.下列說法正確的是( )A.粒子先經(jīng)過a點(diǎn),再經(jīng)過b點(diǎn)B.粒子先經(jīng)過b點(diǎn),再經(jīng)過a點(diǎn)C.粒子帶負(fù)電D.粒子帶正電解析:動能逐漸減小即速度v逐漸減小,由知,R逐漸減小,從圖中知Ra>Rb,所以粒子運(yùn)動方向從a向b,即A正確,B錯誤.由洛倫茲力的判斷方法可得粒子帶負(fù)電,所以C正確,D錯誤.答案:AC2.某空間存在著如圖所示的水平方向的勻強(qiáng)磁場,AB兩個物

2、塊疊放在一起,并置于光滑水平地面上.物塊A帶正電,物塊B為不帶電的絕緣塊.水平恒力F作用在物塊B上,使AB一起由靜止開始向左運(yùn)動,則在AB一起向左運(yùn)動的過程中( )A.A對B的壓力變小 B.A對B的壓力變小C.B對A的摩擦力不變 D.B對地面的壓力變大解析:根據(jù)左手定則可判斷A受到的洛倫茲力的方向豎直向下,所以,A對B的壓力變大,B對地面的壓力也變大,對于AB整體來講,向左做勻加速直線運(yùn)動,故B對A的靜摩擦力不變.所以,正確選項(xiàng)為BCD.答案:BCD3.環(huán)形對撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置,其核心部件是一個高度真空的圓環(huán)狀的空腔.若帶電粒子初速度可視為零,經(jīng)電壓為U的電場加速后,沿圓環(huán)切線方向注

3、入對撞機(jī)的環(huán)狀空腔內(nèi),空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運(yùn)動.要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動,下列說法中正確的是( )A.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大B.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小C.對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B,加速電壓U越大,粒子運(yùn)動的周期越小D.對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B,不管加速電壓U多大,粒子運(yùn)動的周期都不變解析:帶電粒子經(jīng)過加速電場后速度為帶電粒子以該速度進(jìn)入對撞機(jī)的環(huán)狀空腔內(nèi),且在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動,因此對于給定的加速電壓,即U

4、一定,則帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)越小,A錯誤,B正確;帶電粒子運(yùn)動周期為與帶電粒子的速度無關(guān),當(dāng)然就與加速電壓U無關(guān),因此,對于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B,不管加速電壓U多大,粒子運(yùn)動的周期都不變.答案:BD4.如圖所示,在一矩形區(qū)域內(nèi),不加磁場時,不計重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入,穿過此區(qū)域的時間為t.若加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B水平向外的勻強(qiáng)磁場,帶電粒子仍以原來的初速度入射,粒子飛出時偏離原方向60°.利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的哪幾個( )A.帶電粒子的比荷B.帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期C.帶電粒子的初速度D.帶電粒子在磁場中運(yùn)動的半徑解析:設(shè)磁場的

5、寬度為L,粒子射入磁場的速度但L未知,故C選項(xiàng)錯誤;粒子運(yùn)動的軌跡和圓心位置如右圖所示,由幾何關(guān)系知,粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的半徑因不知道L,也無法求出半徑r,D選項(xiàng)錯誤;又因?yàn)樗粤Ｗ拥谋群闪Ｗ舆\(yùn)動的周期故AB正確.答案:AB5.如圖所示,某一真空室內(nèi)充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場E,在豎直平面內(nèi)建立坐標(biāo)xOy,在y<0的空間里有與場強(qiáng)E垂直的勻強(qiáng)磁場B,在y>0的空間內(nèi),將一質(zhì)量為m的帶電液滴(可視為質(zhì)點(diǎn))自由釋放,此液滴則沿y軸的負(fù)方向,以加速度a=2g(g為重力加速度)做勻加速直線運(yùn)動,當(dāng)液滴運(yùn)動到坐標(biāo)原點(diǎn)時,瞬間被安置在原點(diǎn)的一個裝置改變了帶電性質(zhì)(液滴所帶電荷量和質(zhì)量均不變

6、),隨后液滴進(jìn)入y<0的空間運(yùn)動.液滴在y<0的空間內(nèi)的運(yùn)動過程中( )A.重力勢能一定不斷減小B.電勢能一定先減小后增大C.動能不斷增大D.動能保持不變解析:帶電液滴在y>0的空間內(nèi)以加速度a=2g做勻加速直線運(yùn)動,可知液滴帶正電且電場力等于重力.當(dāng)液滴運(yùn)動到坐標(biāo)原點(diǎn)時變?yōu)樨?fù)電荷,液滴進(jìn)入y<0的空間內(nèi)運(yùn)動,電場力等于重力,液滴做勻速圓周運(yùn)動,重力勢能先減小后增大,電場力先做負(fù)功后做正功,電勢能先增大后減小,動能保持不變.答案:D6.某同學(xué)家中電視機(jī)畫面的幅度偏小,維修的技術(shù)人員檢查后認(rèn)為是顯像管或偏轉(zhuǎn)線圈出了故障,顯像管及偏轉(zhuǎn)線圈如圖所示,引起故障的原因可能是( )

7、A.電子槍發(fā)射能力減弱,電子數(shù)減少B.加速電場的電壓過大,電子速率偏大C.偏轉(zhuǎn)線圈的電流過大,偏轉(zhuǎn)磁場增強(qiáng)D.偏轉(zhuǎn)線圈匝間短路,線圈匝數(shù)減小解析:畫面的幅度偏小說明電子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑r大.而電子加速時, ,所以得由此可知U偏大,或B偏小,故BD正確.答案:BD7.如圖是某離子速度選擇器的示意圖,在一半徑為R=10 cm的圓柱形桶內(nèi)有B=10-4 T的勻強(qiáng)磁場,方向平行于軸線,在圓柱桶某一直徑的兩端開有小孔,作為入射孔和出射孔.離子束以不同角度入射,最后有不同速度的離子束射出.現(xiàn)有一離子源發(fā)射比荷為=2×1011 C/ kg的陽離子,粒子束中速度分布連續(xù).當(dāng)角=45°

8、;時,出射離子速度v的大小是 ( )A.×106 m/sB.2×106 m/sC.2×108 m/s D.4×106 m/s解析:由題意,離子從入射孔以45°角射入勻強(qiáng)磁場,離子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動.能夠從出射孔射出的離子剛好在磁場中運(yùn)動周期,由幾何關(guān)系可知離子運(yùn)動的軌道半徑,又×106 m/s.出射離子的速度大小為×106 m/s,結(jié)論B正確.答案:B8.如圖所示,在屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直紙面向里.P為屏上的一小孔,PC與MN垂直.一群質(zhì)量為m帶電荷量為-q的粒子(不計重力),以相同的速

9、率v,從P處沿垂直于磁場的方向射入磁場區(qū)域.粒子入射方向在與磁場B垂直的平面內(nèi),且散開在與PC夾角為的范圍內(nèi).則在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長度為( )A. B.C. D.解析:粒子沿PC方向射入,偏轉(zhuǎn)半個圓周打在P N上,長度為粒子沿與PC夾角為的方向射入,打在P N上的長度為則在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長度為l=l1-l2=答案:D9.如圖所示,離子源S產(chǎn)生質(zhì)量為m,電荷量為q的離子,離子產(chǎn)生出來的速度很小,要以看做速度為0,產(chǎn)生的離子經(jīng)過電壓U加速后,進(jìn)入磁感強(qiáng)度為B的一勻強(qiáng)磁場,沿著半圓周運(yùn)動到達(dá)P點(diǎn),測得P點(diǎn)到入口處S1的距離為L,則 N極板為_極板,此離子荷質(zhì)比=_.解析:由帶電粒

10、子在磁場中的偏轉(zhuǎn)方向,可判斷其帶負(fù)電,帶電粒子在電場中加速運(yùn)動,可知 N板為正極板.粒子在電場中加速,有粒子在磁場中偏轉(zhuǎn),有整理得.答案:正 10.電子自靜止開始經(jīng)M N板間(兩板間的電壓為U)的電場加速后從A點(diǎn)垂直于磁場邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場中,電子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L,如圖所示.求:(1)正確畫出電子由靜止開始直至離開勻強(qiáng)磁場時的軌跡圖;(用尺和圓規(guī)規(guī)范作圖)(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.(已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e)解析:(1)作電子經(jīng)電場和磁場中的軌跡圖,如圖所示(2)設(shè)電子在M N兩板間經(jīng)電場加速后獲得的速度為v,由動能定理得:電子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動

11、,設(shè)其半徑為r,則:由幾何關(guān)系得:r2=(r-L)2+d2 聯(lián)立求解式得:答案:(1)見解析 (2)11.如圖所示,半徑為r的半圓形區(qū)域內(nèi)分布著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.半圓的左邊分別有兩平行金屬網(wǎng)M和金屬板 N,M N兩板所接電壓為U,板間距離為d.現(xiàn)有一群質(zhì)量為m電荷量為q的帶電粒子(不計重力)由靜止開始從金屬板 N上各處開始加速,最后均穿過磁場右邊線PQ.求這些粒子到達(dá)磁場右邊線PQ的最長時間和最短時間差.解析:設(shè)帶電粒子到達(dá)磁場邊界的最短時間為t1,最長時間為t2,帶電粒子進(jìn)入磁場中的速度為v,由題意可判斷,帶電粒子沿磁場上下兩邊緣運(yùn)動的時間最短即等于在電場中運(yùn)動的時間,

12、即;帶電粒子向著磁場的圓心射入的粒子運(yùn)動時間最長等于在電場中運(yùn)動的時間和在磁場中運(yùn)動時間之和,即t2=t電+t磁由動能定理得Uq=mv2/2解得:設(shè)帶電粒子在磁場中運(yùn)動的半徑為R,則由qvB=mv2/R得:設(shè)帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心角為,由幾何知識得sin=r/R帶電粒子在磁場中運(yùn)動時間t磁為t磁=m/Bq=所以時間差答案:12.圖中左邊有一對平行金屬板,兩板相距為d,電壓為V;兩板之間有勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,方向與金屬板面平行并垂直于紙面向里,圖中右邊有一半徑為R圓心為O的圓形區(qū)域,區(qū)域內(nèi)也存在勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向里.一電荷量為q的正離子沿平行于金屬板面垂直于磁場的方向射入平行金屬板之間,沿同一方向射出平行金屬板之間的區(qū)域,并沿直徑EF方向射入磁場區(qū)域,最后從圓形區(qū)域邊界上的G點(diǎn)射出.已知弧所對應(yīng)的圓心角為.不計重力.求(1)離子速度的大小;(2)離子的質(zhì)量.解析:本題考查牛頓第二定律及粒子在磁場中的運(yùn)動等知識.(1)由題設(shè)知,離子在平行金屬板之間做勻速直線運(yùn)動,它所受到的向上的磁場力和向下的電場力平衡,qvB0=qE0式中,v是離子運(yùn)動速度的大小,E0是平行金屬板之間的勻強(qiáng)電場的強(qiáng)