高考物理二輪復(fù)習(xí)測試 專題三第2講課堂帶電粒子在磁場中的運(yùn)動

1.如圖3－2－4所示，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等，夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)在該導(dǎo)線中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線受到的安培力大小為()A．0 B．0.5Bil 圖3－2－4C．BIl D．2BIl解析：選CV形導(dǎo)線通入電流I時(shí)每條邊受到的安培力大小均為BIl，方向分別垂直于導(dǎo)線斜向上，再由平行四邊形定則可得其合力F＝BIl，答案為C。2．(2012·廣東高考)質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，運(yùn)行的半圓軌跡如圖3－2－5中虛線所示，下列表述正確的是()A．M帶負(fù)電，N帶正電圖3－2－5B．M的速率小于N的速率C．洛侖茲力對M、N做正功D．M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間解析：選A根據(jù)左手定則可知N帶正電，M帶負(fù)電，A正確；因?yàn)閞＝eq\f(mv,Bq)，而M的半徑大于N的半徑，所以M的速率大于N的速率，B錯；洛倫茲力永不做功，所以C錯；M和N的運(yùn)行時(shí)間都為t＝eq\f(πm,Bq)，所以D錯。3．(2012·孝感模擬)如圖3－2－6所示，在半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的垂直紙面向里的有界勻強(qiáng)磁場，PQM為圓內(nèi)接三角形，且PM為圓的直徑，三角形的各邊由材料相同的細(xì)軟彈性導(dǎo)線組成(不考慮導(dǎo)線中電流間的相互作用)。設(shè)線圈的總電阻為r且不隨形狀改變，此時(shí)∠PMQ＝37°，下列說法正確的是()圖3－2－6A．穿過線圈PQM中的磁通量大小為Φ＝0.96BR2B．若磁場方向不變，只改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小，且B＝B0＋kt，則此時(shí)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小為I＝eq\f(0.48kR2,r)C．保持P、M兩點(diǎn)位置不變，將Q點(diǎn)沿圓弧順時(shí)針移動到接近M點(diǎn)的過程中，線圈中有感應(yīng)電流且電流方向不變D．保持P、M兩點(diǎn)位置不變，將Q點(diǎn)沿圓弧順時(shí)針移動到接近M點(diǎn)的過程中，線圈中不會產(chǎn)生焦耳熱解析：選A由Φ＝B·S，S＝eq\f(1,2)PQ·QM，PQ＝2R·sin37°＝1.2R，QM＝1.6R，得Φ＝0.96BR2，故A對；由I＝eq\f(E,r)，E＝eq\f(ΔBS,Δt)，eq\f(ΔB,Δt)＝k，得I＝eq\f(0.96kR2,r)，故B錯；Q點(diǎn)順時(shí)針移到∠PMQ＝45°前PMQ的面積S增大，之后減小，故線圈的磁通量先增加后減小。由楞次定律知，感應(yīng)電流的方向一定改變，故C錯；有感應(yīng)電流，一定產(chǎn)生焦耳熱，D錯。4.真空中有兩根長直金屬導(dǎo)線平行放置，其中只有一根導(dǎo)線中通過有恒定電流。在兩導(dǎo)線所確定的平面內(nèi)，一電子從P點(diǎn)開始運(yùn)動的軌跡的一部分如圖3－2－7中曲線PQ所示，則一定是()A．a(chǎn)b導(dǎo)線中通有從a到b方向的電流B．a(chǎn)b導(dǎo)線中通有從b到a方向的電流圖3－2－7C．cd導(dǎo)線中通有從c到d方向的電流D．cd導(dǎo)線中通有從d到c方向的電流解析：選C根據(jù)電子運(yùn)動的軌跡知在兩導(dǎo)線之間的磁場方向垂直于兩導(dǎo)線所在的平面，且由粒子運(yùn)動的方向可知，ab中通有由b到a的電流或cd中通有從c到d的電流，又從電子運(yùn)動軌跡在向cd邊靠近時(shí)半徑變小，由r＝eq\f(mv,qB)知距離cd邊越近，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越強(qiáng)，可見cd中一定有電流，只有C正確。5.(2012·福州一中高三模擬)如圖3－2－8所示，長方體發(fā)電導(dǎo)管的前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可忽略的導(dǎo)體電極，兩極間距為d，極板面積為S，這兩個(gè)電極與可變電阻R相連。在垂直前后側(cè)面的方向上，有一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為ρ的高溫電離氣體，氣體以速度v圖3－2－8向右流動，并通過專用管道導(dǎo)出。由于運(yùn)動的電離氣體，受到磁場的作用，將產(chǎn)生大小不變的電動勢。若不計(jì)氣體流動時(shí)的阻力，由以上條件可推導(dǎo)出可變電阻消耗的電功率P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(vBdS,RS＋ρd)))2R。調(diào)節(jié)可變電阻的阻值，根據(jù)上面的公式或你所學(xué)過的物理知識，可求得可變電阻R消耗電功率的最大值為()A.eq\f(v2B2dS,3ρ) B.eq\f(v2B2dS,4ρ)C.eq\f(v2B2dS,5ρ) D.eq\f(v2B2dS,6ρ)解析：選B當(dāng)高溫電離氣體以速度v向右流動時(shí)，由左手定則知，正離子向上偏，負(fù)離子向下偏，故上極板是該電源的正極，下極板是電源的負(fù)極，此電源對R供電。電源的內(nèi)阻為r內(nèi)＝eq\f(ρd,S)，由電源的輸出功率與外電阻阻值間的關(guān)系可知，當(dāng)R的阻值等于電源的內(nèi)阻時(shí)，即R＝r內(nèi)＝eq\f(ρd,S)，R消耗電功率的最大，把R＝eq\f(ρd,S)代入P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(vBdS,RS＋ρd)))2R可得R消耗的最大功率為eq\f(v2B2dS,4ρ)，故B正確。6.空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，圖3－2－9中的正方形為其邊界。由兩種粒子組成的一細(xì)粒子束沿垂直于磁場的方向從O點(diǎn)入射。這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不計(jì)重力。下列說法正確的是()圖3－2－9A．入射速度不同的粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間一定不同B．入射速度相同的粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡一定相同C．在磁場中運(yùn)動時(shí)間相同的粒子，其運(yùn)動軌跡一定相同D．在磁場中運(yùn)動時(shí)間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角不一定越大解析：選B帶電粒子進(jìn)入磁場后，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)qvB＝eq\f(mv2,r)得軌道半徑r＝eq\f(mv,qB)，粒子的比荷相同，故不同速度的粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑不同，軌跡不同，相同速度的粒子，軌道半徑相同，軌跡相同，故B正確。帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期T＝eq\f(2πr,v)＝e