2014高考物理一輪試題磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用.

1、講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用基礎(chǔ)熱身1.2013 珠海模擬帶電粒子進(jìn)入云室會(huì)使云室中的氣體電離，從而顯示其運(yùn)動(dòng)軌跡.如圖 K37 1 所示是在有勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(chǎng) B 垂直紙面向里.該粒子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量和電荷量不變，而動(dòng)能逐漸減小，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2.2013 湖南模擬帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用.下列表述正確的是（）A .洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功B .洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能C.洛倫茲力的大小與速度無關(guān)

2、D .洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向3.如圖 K37 2 所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)不加磁場(chǎng)時(shí)，不計(jì)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(shí)間為 t.若該矩形區(qū)域內(nèi)加上磁 感應(yīng)強(qiáng)度為 B、垂直紙面 向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒子仍以原來的初速度入射，粒子飛出磁場(chǎng)時(shí)偏離原方向60.利用以上數(shù)據(jù)可求出（）A.帶電粒子的比荷B.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期C. 帶電粒子的初速度D .帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑4.如圖 K37 3 所2014屆高三物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)及詳細(xì)解析：第37圖 K37 1圖 K37 2M示，在豎直平面內(nèi)放一個(gè)光滑絕緣的半圓形軌道，水平方向的勻強(qiáng) 磁場(chǎng)與半圓形軌道所在的

3、平面垂直.一個(gè)帶負(fù)電荷的小滑塊由靜止開始從半圓軌道的最高點(diǎn) M 滑下到最右端，則下列說法中正確的是（）A .滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度比磁場(chǎng)不存在時(shí)大B 滑塊從 M 點(diǎn)到最低點(diǎn)的加速度比磁場(chǎng)不存在時(shí)小C .滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力比磁場(chǎng)不存在時(shí)小D .滑塊從 M 點(diǎn)到最低點(diǎn)所用時(shí)間與磁場(chǎng)不存在時(shí)相等技能強(qiáng)化5.2013 浙江卷利用如圖 K37 4 所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子.圖 中板 MN上方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，板上有兩條寬度分別為 2d 和 d 的縫，兩縫近端相距為L 一群質(zhì)量為 m、電荷量為 q、具有不同速度的粒子從寬度為 2d 的縫垂直于板 M

4、N 進(jìn)入磁場(chǎng)，對(duì)于能夠從寬度為d 的縫射出的粒子，下列說法正確的是（）A.粒子帶正電qB（3d+ L）B.射出粒子的最大速度為2mC. 保持 d 和 L 不變，增大 B,射出粒子的最大速度與最小速度之差增大D.保持 d 和 B 不變，增大 L,射出粒子的最大速度與最小速度之差增大X X X X X X X K-如圖 K37 6 所示是某粒子速度選擇器的示意圖，在一半徑為RK SC X St X JC 5C XL-*ld Lf f f=10 cm 的圓柱形筒內(nèi)有 B= 104T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向平行于軸線，在圓柱形筒某一直徑的 兩端開有小孔作為入射孔和出射孔.粒子束以不同角度入射，最后有不同速度

5、的粒子束射、q11出.現(xiàn)有一粒子源發(fā)射比荷為m=2x10C/kg 的陽離子，粒子束中速度分布連續(xù)，不計(jì)重力.當(dāng)角0=45寸，出射粒子速度 v 的大小是（）9.2013 寧波模擬如圖 K37 9 所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)水平向右，虛線右邊空間存在著方向 水平、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線左邊有一固定的光滑水平桿，桿右端恰好與虛線重合.有一電荷量為 q、質(zhì)量為 m 的小球套在桿上并從桿左端由靜止釋放，帶電小球離開桿的右端進(jìn)入正交電、磁場(chǎng)后，在開始一小段時(shí)間內(nèi)，小球（）A .可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)B .一定做變加速曲線運(yùn)動(dòng)C.重力勢(shì)能可能減小D .電勢(shì)能可能增加:XXXXr-n-VX X X：X X X圖 K37

6、 9圖 K37 1010.2013 瀘州一模如圖 K37 10 所示，以 0 為圓心、MN 為直徑的圓的左半部分內(nèi) 有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三個(gè)不計(jì)重力、質(zhì)量相同、帶電量相同的帶正電粒子a、b 和c 以相同的速率分別沿 aO、bO 和 cO 方向垂直于磁場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域，已知 bO 垂直 MN, aO和 cO 與 bO 的夾角都為 30 a、b、c 三個(gè)粒子從射入磁場(chǎng)到射出磁場(chǎng)所用時(shí)間分別為ta、tb、tc，則下列給出的時(shí)間關(guān)系可能的是（）A . tatbtbtcB . ta= tbtcD. ta= tb= tc11. 2013 云南模擬在真空中，半徑為 r 的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)

7、磁場(chǎng)， 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B,在此區(qū)域外圍足夠大空間有垂直紙面向里的大小也為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖 K37 11 所示.一個(gè)帶正電的粒子從邊界上的P 點(diǎn)沿半徑向外以速度 vo進(jìn)入外圍磁場(chǎng)，已知帶電粒子質(zhì)量 m= 2X1010kg,帶電荷量 q = + 5X106C,不計(jì)重力，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B =31 T,粒子運(yùn)動(dòng)速度 v0= 5X10 m/s,圓形區(qū)域半徑 r = 0.2 m .求粒子第一次回到 P 點(diǎn)所需的 時(shí)間.x對(duì)rxxXXXXXXXXXX圖K 3 7 1 112. 2013 金華聯(lián)考如圖 K37 12 所示，在空間有一直角坐標(biāo)系xOy,直線 OP 與 x軸正方向的夾角為 30,第一象限內(nèi)有

8、兩個(gè)方向都垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域I和n,直線 OP 是它們的理想邊界，OP 上方區(qū)域I中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量為 m、電荷量為q 的質(zhì)子(不計(jì)重力，不計(jì)質(zhì)子對(duì)磁場(chǎng)的影響)以速度 v 從 O 點(diǎn)沿與 OP 成 30。角的方向垂直磁場(chǎng)進(jìn)入?yún)^(qū)域I,質(zhì)子先后通過磁場(chǎng)區(qū)域I和n后，恰好垂直打在x 軸上的 Q 點(diǎn)(圖中未畫出).試求：(1) 區(qū)域n中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?2) Q 點(diǎn)到 O 點(diǎn)的距離.圖 K37 12挑戰(zhàn)自我13.如圖 K37 13 所示，條形區(qū)域 AA BB中存在方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的大小為 0.3 T , AA、BB 為磁場(chǎng)邊界，它們相互平行，條形

9、區(qū)域的長度足 夠長，寬度 d= 1 m. 束帶正電的粒子從 AA上的 O 點(diǎn)以沿著與 AA成 60角、大小不 同的速度射入磁場(chǎng).當(dāng)粒子的速度小于某一值V0時(shí)，粒子在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t0= 4X10 6s；當(dāng)粒子速度為 v1時(shí)，剛好垂直邊界 BB 射出磁場(chǎng).取n3,不計(jì)粒子所受重力.求:q(1)粒子的比荷 m； 速度 V0和 V1的大小.沖，*. fi1111:：11Vg1:甘d圖 K37 13課時(shí)作業(yè)(三十七)【基礎(chǔ)熱身】mv1. AC 解析由 R=qB知，在帶電粒子的電量 q、質(zhì)量 m 及磁感應(yīng) 強(qiáng)度 B 一定時(shí)，v越小則 R 越小，故粒子先經(jīng)過 a 點(diǎn)，再經(jīng)過 b 點(diǎn)，A 對(duì)，B 錯(cuò)由

10、左手定則可以判斷粒子帶 負(fù)電，C 對(duì)，D 錯(cuò).2.B解析根據(jù)洛倫茲力的特點(diǎn)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，選項(xiàng)A 錯(cuò)誤、選項(xiàng)B 正確；根據(jù) F = qvB,可知洛倫茲力的大小與速度有關(guān)，選項(xiàng)C 錯(cuò)誤；洛倫茲力的作用效果就是改變帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向，不改變速度的大小，選項(xiàng)D 錯(cuò)誤.3.AB 解析由帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角可知，帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓mv心角為 60由幾何關(guān)系得磁場(chǎng)寬度 l=rsin60 =qBsi n60 ；又由未加磁場(chǎng)時(shí)有 1 = vt，所以q sin602nm可求得比荷m=，選項(xiàng) A 正確；周期 T=qB 可求出，選項(xiàng) B 正確；因初速度未知，所以選項(xiàng) C、D 錯(cuò)誤.4.D

11、解析由于洛倫茲力不做功，故與磁場(chǎng)不存在時(shí)相比，滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速2V度不變，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；由 a =R，與磁場(chǎng)不存在時(shí)相比，滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的加速度不變， 選項(xiàng) B 錯(cuò)誤；由左手定則，滑塊經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)受的洛倫茲力向下，而滑塊所受的向心力不變，故滑塊經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力比磁場(chǎng)不存在時(shí)大，因此選項(xiàng)C 錯(cuò)誤；由于洛倫茲力始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，在任意一點(diǎn)，滑塊經(jīng)過時(shí)的速度均不變，選項(xiàng)D 正確.【技能強(qiáng)化】5.BC 解析因?yàn)閹щ娏Ｗ舆M(jìn)入磁場(chǎng)后向右偏轉(zhuǎn)，所以粒子帶負(fù)電,于能夠從寬度為 d 的縫射出的粒子，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有：3d+ L帶電粒子速度越大，半徑就越大，如圖所示，rmax= 2 ,qB

12、L3qBdvmin= 2m，故選項(xiàng) B 正確；因 vmaxvmin= 2m，由此可知選項(xiàng) C 正確，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤.運(yùn)動(dòng)半徑r和圓形區(qū)域半徑R滿足r= R,則如圖甲所示，taR 時(shí)，粒子 a 對(duì)應(yīng)A 選項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)2mvqBrqvB=r，得v=m,LqB3d + L jrmin= 2，所以vmax=2m ，1的圓心角最小，c 對(duì)應(yīng)的圓心角最大，選項(xiàng) A 正確；當(dāng) rW-3R，軌跡如圖乙所示，ta= tb= 丄tc,選項(xiàng) D 正確；同理，3Rr R 時(shí)，tavtb= tc，故選項(xiàng) B、C 均錯(cuò)誤.2mvo解析由洛倫茲力提供向心力：qvoB= -R解得R=0.2 m = r軌跡如圖所示t T T6.

13、 B 解析繩的拉力、洛倫茲力始終與單擺的運(yùn)動(dòng)方向垂直，不做功，只有重力做功，所以 a1= a2，當(dāng)單擺由 A 擺到最低點(diǎn) C 時(shí)，繩的拉力和洛倫茲力方向相同，由B 擺到最低點(diǎn) C 時(shí)，繩的拉力與洛倫茲力方向相反，故F1qvB，所以 a =mg gvB qE ) 當(dāng) qEqvB 之后，則 a =m,a 逐漸增大；a= 0,小球勻速下落，選項(xiàng) C 正確，選項(xiàng) A、B、D解析小球加速后以一定速度進(jìn)入右側(cè)電場(chǎng)、磁場(chǎng)和重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)區(qū)域，受到豎直向下的重力、豎直向上的洛倫茲力和水平向右的電場(chǎng)力，由于洛倫茲力與重力的大小關(guān)系不確定，所以小球可能向上偏也可能向下偏，電場(chǎng)力和重力做功，速率發(fā)生變化， 洛倫茲力

14、發(fā)生變化， 所以小球的合力是變力， 小球做變加速曲線運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能可能增加也可能減小，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤，選項(xiàng) B、C 正確；在離開桿的一小段時(shí)間內(nèi)，小球不會(huì)返回，所 以電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，選項(xiàng)D 錯(cuò)誤.10. AD 解析粒子帶正電，偏轉(zhuǎn)方向如圖所示，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)周期相同，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t=2，故粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的圓心角越大，時(shí)間越長.若粒子的粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為2nT=V0=8nX10 s粒子第一次回到 P 點(diǎn)所需時(shí)間為 t = 2T = 16nX105s.3 + 1 mv12. (1)2B解析設(shè)質(zhì)子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域I和H中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑分別為D 和

15、3，區(qū)域n中磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B.由牛頓第二定律得2 V_qvB= m2v_qvB = m2粒子在兩區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系可知，質(zhì)子從A 點(diǎn)出勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域I時(shí)的速度方向與 OP 的夾角為 30故質(zhì)子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域I中運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為0=60 則厶OQA 為等邊三角形O A= r112= OAsin30 = 2，解得 B = 2B.(2)Q 點(diǎn)到 O 點(diǎn)的距離為xxxxxxxxxxx(羽+1 pvx= OAcos30 2=2qB【挑戰(zhàn)自我】65613.(1)3.3x10 C/kg (2)6.7x10 m/s 2x10 m/s2運(yùn)動(dòng)時(shí)間 to=3T2nm又T= qBq 1066解得m=3x106C/kg 或 3.3x106C/kg.(2)當(dāng)粒子速度為 V0時(shí)，粒子在磁場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡剛好與BB邊界 相切，此時(shí)有R0+