2019-2020年高考物理一輪總復習 8.2磁場對運動電荷的作用限時規(guī)范特訓.doc

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2019-2020年高考物理一輪總復習 8.2磁場對運動電荷的作用限時規(guī)范特訓 一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分) 1. [xx金華模擬]2011年5月29日夜，一道閃電擊中了位于加拿大多倫多市的加拿大國家電視塔。該電視塔高553.3 m，是多倫多市的標志性建筑，也是加拿大的著名象征。假設發(fā)生閃電的云層帶負電，則在閃電瞬間，電視塔受到地磁場在水平方向的作用力方向是(　　) A. 向東　　　　　　　　 B. 向南 C. 向西 D. 向北 解析：閃電發(fā)生時，電子運動方向向下，又因地磁場有水平向北的分量，用左手定則判斷電子受到的洛倫茲力向西，故C對。 答案：C 2. 如圖所示，在真空中，水平導線中有恒定電流I通過，導線的正下方有一質子初速度方向與電流方向相同，則質子可能的運動情況是(　　) A. 沿路徑a運動 B. 沿路徑b運動 C. 沿路徑c運動 D. 沿路徑d運動 解析：由安培定則，電流在下方產生的磁場方向指向紙外，由左手定則，質子剛進入磁場時所受洛倫茲力方向向上。則質子的軌跡必定向上彎曲，因此C、D必錯；由于洛倫茲力方向始終與電荷運動方向垂直，故其運動軌跡必定是曲線，則B正確、A錯誤。 答案：B 3. [xx山東臨沂質檢](多選)如圖所示，兩根長直導線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M、N兩小孔中，O為M、N連線中點，連線上a、b兩點關于O點對稱，導線通有大小相等、方向相反的電流。已知通電長直導線在周圍產生的磁場的磁感應強度B＝k，式中k是常數、I是導線中電流、r為點到導線的距離。一帶正電的小球以初速度v0從a點出發(fā)沿連線運動到b點。關于上述過程，下列說法正確的是(　　) A. 小球先做加速運動后做減速運動 B. 小球一直做勻速直線運動 C. 小球對桌面的壓力先增大后減小 D. 小球對桌面的壓力一直在增大 解析：根據安培定則和磁感應強度的疊加原理可知，線段ab上的磁場方向平行于桌面向里，且aOb部分的磁場強弱關于O點對稱分布，O點磁場最弱。帶正電的小球從a沿連線運動到b的過程中，所受的洛倫茲力豎直向上，大小先減小后增大，小球對桌面的壓力FN＝mg－qvB，FN先增大后減小，C正確，D錯誤；小球水平方向不受外力作用，故小球做勻速直線運動，B正確，A錯誤。 答案：BC 4. (多選)如圖甲是用來加速帶電粒子的回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒。在加速帶電粒子時，兩金屬盒置于勻強磁場中，兩盒分別與高頻電源相連。帶電粒子在磁場中運動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，忽略帶電粒子在電場中的加速時間，則下列判斷正確的是(　　) A. 在Ek－t圖中應有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1 B. 高頻電源的變化周期應該等于tn－tn－1 C. 粒子加速次數越多，粒子最大動能一定越大 D. 要想粒子獲得的最大動能越大，可增加D形盒的面積 解析：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動的周期與速度大小無關，因此，在Ek－t圖中應有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1，選項A正確；帶電粒子在回旋加速器中每運行一周加速兩次，高頻電源的變化周期應該等于2(tn－tn－1)，選項B錯；由r＝＝可知，粒子獲得的最大動能取決于D形盒的半徑，當軌道半徑與D形盒半徑相等時就不能繼續(xù)加速，故選項C錯、D對。 答案：AD 5. [xx安徽蕪湖模擬]如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B。在xOy平面內，從原點O處沿與x軸正方向成θ角(0<θ<π)以速率v發(fā)射一個帶正電的粒子(重力不計)。則下列說法正確的是(　　) A. 若v一定，θ越大，則粒子在磁場中運動的時間越短 B. 若v一定，θ越大，則粒子在離開磁場的位置距O點越遠 C. 若θ一定，v越大，則粒子在磁場中運動的角速度越大 D. 若θ一定，v越大，則粒子在磁場中運動的時間越短 解析：由左手定則可知，帶正電的粒子向左偏轉。若v一定，θ越大，則粒子在磁場中運動的時間越短，A項正確；若v一定，θ等于90時，粒子在離開磁場的位置距O點最遠，B項錯誤；若θ一定，粒子在磁場中運動的周期與v無關，粒子在磁場中運動的角速度與v無關，粒子在磁場中運動的時間與v無關，C、D兩項錯誤。 答案：A 6. 如圖所示，一半徑為R的圓內有垂直紙面的勻強磁場，磁感應強度為B，CD是該圓一直徑。一質量為m、電荷量為q的帶電粒子(不計重力)，自A點沿指向O點方向垂直射入磁場中，恰好從D點飛出磁場，A點到CD的距離為，根據以上內容(　　) A. 可判別圓內的勻強磁場的方向垂直紙面向里 B. 不可求出粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑 C. 可求得粒子在磁場中的運動時間 D. 不可求得粒子進入磁場時的速度 解析：因帶電粒子所帶電荷的性質不確定，所以不能確定勻強磁場的方向，A項錯誤；由幾何知識可得，帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑r＝，B項錯誤；運動軌跡對應的圓心角為30，根據洛倫茲力提供向心力得，T＝，故粒子在磁場中運動時間t＝，C項正確；由r＝可得，帶電粒子進入磁場時的速度v＝，D項錯誤。 答案：C 7. (多選)如圖所示，ABC為豎直平面內的光滑絕緣軌道，其中AB為傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里。質量相同的甲、乙、丙三個小球中，甲球帶正電、乙球帶負電、丙球不帶電?，F將三個小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通過圓形軌道的最高點，則(　　) A. 經過最高點時，三個小球的速度相等 B. 經過最高點時，甲球的速度最小 C. 甲球的釋放位置比乙球的高 D. 運動過程中三個小球的機械能均保持不變 解析：設磁感應強度為B，圓形軌道半徑為r，三個小球質量均為m，它們恰好通過最高點時的速度分別為v甲、v乙和v丙，則mg＋Bv甲q甲＝，mg－Bv乙q乙＝，mg＝，顯然v甲>v丙>v乙，選項A、B錯誤；三個小球在運動過程中，只有重力做功，即它們的機械能守恒，選項D正確；甲球在最高點處的動能最大，因為勢能相等，所以甲球的機械能最大，甲球的釋放位置最高，選項C正確。 答案：CD 8. [xx西安模擬](多選)某一空間存在著磁感應強度為B且大小不變、方向隨時間t做周期性變化的勻強磁場(如圖甲所示)，規(guī)定垂直紙面向里的磁場方向為正。為了使靜止于該磁場中的帶正電的粒子能按a→b→c→d→e→f的順序做橫“∞”字曲線運動(即如圖乙所示的軌跡)，下列辦法可行的是(粒子只受磁場力的作用，其他力不計)(　　) A. 若粒子的初始位置在a處，在t＝時給粒子一個沿切線方向水平向右的初速度 B. 若粒子的初始位置在f處，在t＝時給粒子一個沿切線方向豎直向下的初速度 C. 若粒子的初始位置在e處，在t＝T時給粒子一個沿切線方向水平向左的初速度 D. 若粒子的初始位置在b處，在t＝時給粒子一個沿切線方向豎直向上的初速度 解析：要使粒子的運動軌跡如題圖乙所示，粒子做圓周運動的周期應為T0＝＝，結合左手定則可知，選項A、D正確。 答案：AD 9. (多選)如圖所示，以直角三角形AOC為邊界的有界勻強磁場區(qū)域，磁感應強度為B，∠A＝60，AO＝a。在O點放置一個粒子源，可以向各個方向發(fā)射某種帶負電粒子，粒子的比荷為，發(fā)射速度大小都為v，且滿足v＝，發(fā)射方向由圖中的角度θ表示。對于粒子進入磁場后的運動(不計重力作用)，下列說法正確的是(　　) A. 粒子有可能打到A點 B. 以θ＝60飛入的粒子運動時間最短 C. θ<30飛入的粒子運動的時間都相等 D. 在AC邊界上只有一半區(qū)域有粒子射出 解析：由半徑公式R＝＝a，可判斷粒子可能打在A點，此時θ為60，A正確；速度一定，周期一定，所以圓周運動的弦長越長時間越長，從A點射出的粒子或從AC中點射出的粒子弦長都為a，此時時間最長，B錯誤；只有當θ＝0時粒子才從AC中點射出，這是射出最左邊的一點，所以在AC邊界上只有一半區(qū)域有粒子射出，D正確；θ<30飛入的粒子運動軌跡不同，射出點不同，所以弧長不相同，時間不同，C錯誤。 答案：AD 10. [xx江西重點中學聯考]如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內充滿磁感應強度為B的勻強磁場，MN是一豎直放置的感光板。從圓形磁場最高點P以速度v垂直磁場射入大量的帶正電的粒子，且粒子所帶電荷量為q、質量為m。不考慮粒子間的相互作用力，關于這些粒子的運動，以下說法正確的是(　　) A. 只要對著圓心入射，出射后均可垂直打在MN上 B. 即使是對著圓心入射的粒子，其出射方向的反向延長線也不一定過圓心 C. 對著圓心入射的粒子，速度越大，在磁場中通過的弧長越長，時間也越長 D. 只要速度滿足v＝，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上 解析：對著圓心入射，只有軌道半徑為R的粒子出射后可垂直打在MN上，A錯誤；由對稱性可知，對著圓心入射的粒子，其出射方向的反向延長線一定過圓心，B錯誤；對著圓心入射的粒子，速度越大，在磁場中通過的弧長所對的圓心角越小，運動時間越短，C錯誤；只要速度滿足v＝，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，D正確。 答案：D 二、非選擇題(本題共2小題，共40分) 11. (20分)靜電噴漆技術具有效率高、浪費少、質量好、有益于健康等優(yōu)點，其裝置可簡化如圖。A、B為水平放置的間距d＝1.6 m的兩塊足夠大的平行金屬板，兩板間有方向由B指向A的勻強電場，場強強度E＝0.1 V/m。在A板的中央放置一個安全接地的靜電油漆噴槍P，油漆噴槍可向各個方向均勻地噴出初速度大小均為v0＝6 m/s的油漆微粒，已知油漆微粒的質量均為m＝1.010－5 kg、電荷量均為q＝－1.010－3 C，不計油漆微粒間的相互作用、油漆微粒帶電對板間電場和磁場的影響及空氣阻力，重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)油漆微粒落在B板上所形成的圖形面積； (2)若讓A、B兩板間的電場反向，并在兩板間加垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應強度B＝0.06 T，調節(jié)噴槍使油漆微粒只能在紙面內沿各個方向噴出，其他條件不變。B板被油漆微粒打中的區(qū)域的長度； (3)在滿足(2)的情況下，打中B板的油漆微粒中，在磁場中運動的最短時間。 解析：(1)油漆微粒的加速度a＝ 根據運動規(guī)律可得，d＝at2 x＝v0t 落在B板上所形成圓形面積S＝πx2 解得，S＝18.1 m2。 (2)當電場反向Eq＝mg，油漆微粒做勻速圓周運動。 根據洛倫茲力提供向心力得，Bqv＝m 水平向右射出的油漆微粒打在B板的右端， 根據幾何關系得，R＋Rcosα＝d ac的長度ac＝Rsinα 打在B板左端的油漆微粒為和板相切的微粒，同理可得，bc＝ac 油漆微粒打在極板上的長度ab＝ac＋bc 解得，ab＝1.6 m。 (3)打在B板上的微粒中，Pc最短的弦長對應的時間最短 由幾何關系得，sinθ＝ 運動的最短時間tmin＝T 微粒在磁場中運動的周期T＝ 解得，tmin＝0.31 s。 答案：(1)18.1 m2　(2)1.6 m　(3)0.31 s 12. (20分) 如圖所示，在坐標系xOy中，第一象限內充滿著兩個勻強磁場a和b，OP為分界線，在磁場a中，磁感應強度為2B，方向垂直于紙面向里，在磁場b中，磁感應強度為B，方向垂直于紙面向外，P點坐標為(4l,3l)。一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子從P點沿y軸負方向射入磁場b，經過一段時間后，粒子恰能經過原點O，不計粒子重力。求： (1)粒子從P點運動到O點的最短時間是多少？ (2)粒子運動的速度可能是多少？ 解析：(1)設粒子的入射速度為v，用Ra、Rb、Ta、Tb分別表示粒子在磁場a中和磁場b中運動的軌道半徑和周期，則有 Ra＝，Rb＝，Ta＝＝，Tb＝ 當粒子先在區(qū)域b中運動，后進入區(qū)域a中運動，然后從O點射出時，粒子從P點運動到O點所用的時間最短，如圖所示。 根據幾何知識得tanα＝＝，故α＝37 粒子在區(qū)域b和區(qū)域a中運動的時間分別為 tb＝Tb，ta＝Ta 故從P點運動到O點的時間為 t＝ta＋tb＝ (2)由題意及上圖可知 n(2Racosα＋2Rbcosα)＝ 解得v＝(n＝1,2,3，…)。 答案：(1)　(2)(n＝1,2,3，…)