2022高考物理二輪復(fù)習(xí)專題限時(shí)集訓(xùn)（九）A磁場配套作業(yè)（解析版廣東省專用）

專題限時(shí)集訓(xùn)(九)A[專題九磁場](時(shí)間：45分鐘)圖9－11．如圖9－1所示，在兩個(gè)水平放置的平行金屬板之間，電場和磁場的方向相互垂直．一束帶電粒子(不計(jì)重力)沿著直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．則這些粒子一定具有相同的()A．質(zhì)量mB．電荷量qC．運(yùn)動(dòng)速度vD．比荷eq\f(q,m)2．(雙選)如圖9－2所示，一個(gè)半徑為R的導(dǎo)電圓環(huán)與一個(gè)軸向?qū)ΨQ的發(fā)散磁場處處正交，環(huán)上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，方向均與環(huán)面軸線方向成θ角(環(huán)面軸線為豎直方向)．若導(dǎo)線環(huán)上載有如圖所示的恒定電流I，則下列說法正確的是()A．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向下B．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力方向豎直向上C．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2BIRD．導(dǎo)電圓環(huán)所受安培力的大小為2πBIRsinθ圖9－2圖9－33．(雙選)若粒子剛好能在如圖9－3所示的豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則可以判斷()A．粒子帶負(fù)電B．粒子帶正電C．只能是逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)D．只能是順時(shí)針運(yùn)動(dòng)4．(雙選)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩個(gè)D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖9—4所示．設(shè)D形盒半徑為R.若用回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，高頻交流電頻率為f.則下列說法正確的是()圖9－4A．質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πfRB．質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場的電壓大小無關(guān)C．只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D．不改變B和f，該回旋加速器也能用于加速α粒子5．如圖9—5所示，空間內(nèi)勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場相互垂直，電場的方向豎直向上，磁場方向垂直紙面向里，一帶電微粒a處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列操作能使微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的是()A．只撤去電場B．只撤去磁場C．給a一個(gè)豎直向下的初速度D．給a一個(gè)垂直紙面向里的初速度圖9－5圖9－66．如圖9—6所示，長方體玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液，在水槽左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)各裝一導(dǎo)體片，使溶液中通入沿x軸正向的電流I，沿y軸正向加恒定的勻強(qiáng)磁場B.圖中a、b是垂直于z軸方向上水槽的前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面，則()A．a(chǎn)處電勢高于b處電勢B．a(chǎn)處離子濃度大于b處離子濃度C．溶液的上表面電勢高于下表面的電勢D．溶液的上表面處的離子濃度大于下表面處的離子濃度7．如圖9—7所示，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球，以初速度v0自h高度處水平拋出．不計(jì)空氣阻力．重力加速度為g.(1)若在空間豎直方向加一個(gè)勻強(qiáng)電場，發(fā)現(xiàn)小球水平拋出后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求該勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E的大小；(2)若在空間再加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，小球水平拋出后恰沿圓弧軌跡運(yùn)動(dòng)，落地點(diǎn)P到拋出點(diǎn)的距離為eq\r(3)h，求該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。畧D9－78．如圖9－8所示，一質(zhì)量為m、電荷量為＋q、重力不計(jì)的帶電粒子，從A板的S點(diǎn)由靜止開始釋放，經(jīng)A、B加速電場加速后，穿過中間偏轉(zhuǎn)電場，再進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場區(qū)域．已知A、B間的電壓為U，M、N板間的電壓為2U，M、N兩板間的距離和板長均為L，磁場垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，有理想邊界．求：(1)帶電粒子離開B板時(shí)速度v0的大?。?2)帶電粒子離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)速度v的大小與方向；(3)要使帶電粒子最終垂直磁場右邊界射出磁場，磁場的寬度d多大？圖9－89．如圖9－9所示，POy區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場，POx區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，OP與x軸成θ角．不計(jì)重力的負(fù)電荷，質(zhì)量為m、電荷量為q，從y軸上某點(diǎn)以初速度v0垂直電場方向進(jìn)入，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后垂直O(jiān)P進(jìn)入磁場，又垂直x軸離開磁場．求：(1)電荷進(jìn)入磁場時(shí)的速度大??；(2)電場力對電荷做的功；(3)電場強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值．圖9－9專題限時(shí)集訓(xùn)(九)A1．C[解析]只有帶電粒子受到的電場力和洛倫茲力等大反向時(shí)，粒子才能沿著直線穿過兩板間的空間而不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即qE＝qvB，故v＝eq\f(E,B)，這些粒子一定具有相同的運(yùn)動(dòng)速度．選項(xiàng)C正確．2．BD[解析]將導(dǎo)線分成小的電流元，任取一小段電流元為對象，把磁場分解成水平方向和豎直方向的兩個(gè)分量，則豎直方向的分磁場產(chǎn)生的安培力為零，水平方向的分磁場產(chǎn)生的安培力為F＝BIL＝2πBIRsinθ，方向?yàn)樨Q直向上，B、D正確．3．BC[解析]粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電場力和重力平衡，故粒子帶正電，在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，粒子做逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)．4．AB[解析]由evB＝eq\f(mv2,R)可得回旋加速器加速質(zhì)子的最大速度為v＝eq\f(eBR,m).由回旋加速器高頻交流電頻率等于質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的頻率，則有f＝eq\f(eB,2πm)，聯(lián)立解得質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過2πfR，選項(xiàng)A、B正確；質(zhì)子的速度不能加速到無限大，因?yàn)楦鶕?jù)狹義相對論，粒子的質(zhì)量隨著速度的增加而增大，而質(zhì)量的變化會(huì)導(dǎo)致其回轉(zhuǎn)周期的變化，從而破壞了電場變化周期的同步，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于α粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的頻率是質(zhì)子的eq\f(1,2)，不改變B和f，該回旋加速器不能用于加速α粒子，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．C[解析]帶電微粒處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明其受到的重力與電場力平衡，微粒帶正電．只撤去電場，微粒在重力和洛倫茲力作用下做變速曲線運(yùn)動(dòng)；撤去磁場，重力與電場力依然平衡，微粒將保持靜止?fàn)顟B(tài)；給微粒一個(gè)向下的初速度，由于重力與電場力平衡，微粒在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；給微粒一個(gè)垂直紙面向里的初速度，微粒不受洛倫茲力作用，由于重力與電場力平衡，微粒垂直紙面做勻速直線運(yùn)動(dòng)．6．B[解析]溶液中通入沿x軸正向的電流I，NaCl的水溶液含有陰、陽離子，陽離子向x軸正向運(yùn)動(dòng)，陰離子向x軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)左手定則，陰、陽離子受到的洛倫茲力都偏向a處，所以a處離子濃度大于b處離子濃度，選項(xiàng)B正確．7．(1)eq\f(mg,q)(2)eq\f(2mv0,3qh)[解析](1)小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說明重力和電場力平衡，根據(jù)平衡條件，有mg＝qE解得E＝eq\f(mg,q).(2)再加勻強(qiáng)磁場后，小球做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，設(shè)軌道半徑為R.運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示．根據(jù)幾何關(guān)系得x＝eq\r(2)hR2＝(R－h(huán))2＋x2由洛倫茲力提供向心力有qv0B＝eq\f(mv\o\al(2,0),R)聯(lián)立解得B＝eq\f(2mv0,3qh).8．(1)v0＝eq\r(\f(2qU,m))(2)v＝2eq\r(\f(qU,m))，與水平方向成45°(3)eq\f(\r(2mqU),qB)[解析](1)帶電粒子在加速電場中，由動(dòng)能定理得：qU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得帶電粒子離開B板的速度：v0＝eq\r(\f(2qU,m)).(2)粒子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場后，有：t＝eq\f(L,v0)E＝eq\f(2U,L)F＝qEa＝eq\f(F,m)vy＝at解得：vy＝v0v＝eq\r(v\o\al(2,0)＋v\o\al(2,y))＝2eq\r(\f(qU,m))方向與水平方向成45°角．(2)粒子進(jìn)入磁場后，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律得：Bqv＝meq\f(v2,R)由幾何關(guān)系得：d＝Rcos45°解得：d＝eq\f(\r(2mqU),qB).9．(1)eq\f(v0,sinθ)(2)eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)cot2θ(3)v0[解析](1)設(shè)帶電粒子到達(dá)OP進(jìn)入磁場前的瞬時(shí)速度為v，有：v＝eq\f(v0,sinθ).(2)由動(dòng)能定理，電場力做的功為：WE＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)cot2θ