《2022年高考物理总复习专题带电粒子在匀强磁场中的运动课时作业含解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理总复习专题带电粒子在匀强磁场中的运动课时作业含解析.docx（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载2022 高考物理总复习一、单项挑选题专题 8 带电粒子在匀强磁场中的运动课时作 业1. 一个质子和一个 粒子沿垂直于磁感线方向从同一点射入一个匀强磁场中,如它们在磁场中的运动轨迹是重合的,如图 1 所示,就它们在磁场中 图 1 A运动的时间相等B加速度的大小相等C速度的大小相等D动能的大小相等【答案】 D 【解析】 因 m 4mH,q 2qH,据 T2 m qB,知 t 2t H；据 r mv qB,知 vH2v ；据 a2v 1 1r,知 a 4aH；据 Ek2mv 2,知 Ek EkH,只有 D项正确2. 初速度为 v
2、0 的电子,沿平行于通电长直导线的方向射出,直导线中电流方向与电子的初速度方向如图 2 所示,就 图 2 A电子将向右偏转,速率不变B电子将向左偏转,速率转变C电子将向左偏转,速率不变D电子将向右偏转,速率转变【答案】 A 名师归纳总结 【解析】 由安培定就可知,通电导线右方磁场方向垂直纸面对里,就电子受洛伦兹力方第 1 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载向由左手定就可判知向右,所以电子向右偏；由于洛伦兹力不做功,所以电子速率不变32022 汕头金中模考 如图 3 所示,在两个水平放置的平行金属板之间,电场和磁场的方向
3、相互垂直一束带电粒子 不计重力 沿直线穿过两板间的空间而不发生偏转就这些粒子肯定具有相同的 图 3 A质量 B电荷量C速度 D比荷【答案】 C 【解析】 由带电粒子 不计重力 沿直线穿过两板间的空间而不发生偏转,得 Bqv qE,就 vE B. 因 B、E 恒定,故速度相同,选项 C正确4如图 4 所示, L1和 L2 为两条平行的虚线,L1 上方和 L2 下方都是垂直纸面对外的磁感应强度相同的匀强磁场,A、B 两点都在 L1上带电粒子从 A 点以初速 v 斜向下与 L1成 45角射出,经过偏转后正好过 B 点,经过 B 点时速度方向也斜向下,且方向与 A 点方向相同 不计重力影响,以下说法中
4、正确选项 图 4 A该粒子肯定带正电B该粒子肯定带负电C如将带电粒子在A 点时初速度变大 方向不变 ,它仍能经过B 点D如将带电粒子在A 点时初速度变小 方向不变 ,它不能经过B 点【答案】 C 【解析】 无论是带正电仍是带负电粒子都能到达 B点,画出粒子运动的轨迹,正粒子在1 3 3L1 上方磁场中运动 4T,在 L2下方磁场中运动 4T,负粒子在 L1 上方磁场中运动 4T,在 L2下方磁场中运动T 4,T2 mBq；速度变化不影响粒子经过 B 点,选 C. 52022 北京西城区模拟 如图 5 所示,在 x 轴上方的空间存在着垂直于纸面对里的名师归纳总结 匀强磁场, 磁感应强度的大小为B
5、. 很多相同的离子, 以相同的速率v,由 O点沿纸面对各个第 2 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载方向 y0 射入磁场区域不计离子所受重力,不计离子间的相互影响图中曲线表示离子运动的区域边界,其中边界与 断 A这些离子是带负电的y 轴交点为 M,边界与 x 轴交点为 N,且 OMONL. 由此可判图 5 B这些离子运动的轨道半径为 LC这些离子的荷质比为 m v LBD当离子沿 y 轴正方向射入磁场时会经过 N点【答案】 D 1【解析】 依据左手定就,离子带正电,A 项错误；由题图可知,粒子轨道半径为 2L,2B项错
6、误；再依据 qvBmv 1,q m2vLB,2L1C项错误； 由于 ONL,粒子半径为 2L,ON恰好为粒子做圆周运动的直径,故 D项正确二、双项挑选题62022 深圳二模 如图 6,一重力不计的带电粒子以肯定的速率从 a 点对准圆心 O射入一圆形匀强磁场, 恰好从 b 点射出增大粒子射入磁场的速率,以下判定正确选项 图 6 A该粒子带正电B从 bc 间射出C从 ab 间射出D在磁场中运动的时间变短【答案】 BD 名师归纳总结 【解析】 粒子从 a 点射入从 b 点射出,就由左手定就可确定出粒子带负电,故A 错误；第 3 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - -
7、 - - - - 学习好资料 欢迎下载2粒子在磁场中洛伦兹力供应向心力,做匀速圆周运动就有 Bqvmv r 得： r mv Bq；由于带电粒子的 B、q、m均相同, 所以 r 与 v 成正比 因此当速率增大时,粒子将从 bc 间射出 故B正确,C错误；由周期公式得： T2 m Bq,由于带电粒子的B、q、m均相同, 所以 T 均相同 当曲率半径越大时,就运动圆弧对应的圆心角越小,就运动时间越短故 D正确7. 如图 7 所示,直角三角形 ABC中存在一匀强磁场,荷质比相同的两个粒子沿 AB方向自 A 点射入磁场,分别从 AC边上的 P、Q两点射出,就 图 7 A从 P 射出的粒子速度大B从 Q射
8、出的粒子速度大C从 P 射出的粒子,在磁场中运动的时间长D两粒子在磁场中运动的时间一样长【答案】 BD 【解析】 作出各自的轨迹如下列图,依据圆周运动特点知,两粒子分别从 P、Q点射出时,与 AC边的夹角相同,故可判定从 P、Q点射出时,半径 r1r2,所以,从 Q点射出的粒子速度大,B 正确；依据图示,可知两个圆心角相等,所以,从P、Q 点射出时,两粒子在磁场中的运动时间相等,正确选项应是 B、D. 8. 如图 8 所示, 在垂直纸面对里的匀强磁场的边界上,有两个电荷量肯定值相同、质量 相同的正、负粒子 不计重力 ,从 A 点以相同的速度先后射入磁场中,入射方向与边界成 角,就正、负粒子在磁
9、场中 图 8 A运动时间相同 B运动轨迹的半径相同 C重新回到边界时速度大小相同、方向不同 D重新回到边界时与 A点的距离相等【答案】 BD 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载【解析】两偏转轨迹的圆心都在射入速度方向的垂线上,从而画出两偏转轨迹,如下列图可假设它们的半径为某一长度,由此可知它们的运动时间分别为 t1 2Bq m, t 22 mBq；轨迹半径 r mv Bq相等；射出速度方向都与边界成 角；射出点与 A 点距离相等,为 d2r sin . 故 B、D正确92022 佛山模拟 如图 9
10、 所示,某一真空室内布满竖直向下的匀强电场 E,在竖直平面内建立坐标系 xOy,在 y0 的空间内,将一质量为 m的带电液滴 可视为质点 自由释放,此液滴就沿 y 轴的负方向,以加速度 a2g g 为重力加速度 做匀加速直线运动,当液滴运动到坐标原点时,瞬时被安置在原点的一个装置转变了带电性质 液滴所带电荷量和质量均不变 ,随后液滴进入y0 的空间内运动,液滴在 y0 的空间内,依据液滴沿y 轴负方向以加速度a2g g 为重力加速度 做匀加速直线运动可知,液滴在此空间内运动时所受电场力方向向下,大小等于重力；进入y0 的空间后,液滴电性转变,其所受电场力向上,大小仍等于重力,所以液滴将在洛伦兹
11、力作用下做匀速圆周运动,动能保持不变,选项D正确； 重力势能先减小后增大,电势能先增大后减小,选项A、C均错误三、非挑选题10不计重力的带正电粒子,质量为m,电荷量为q,以与 y 轴成 30 角的速度v0 从 y轴上的 a 点射入图 10 中第一象限所在区域为了使该带电粒子能从x 轴上的 b 点以与 x 轴成 60 角的速度射出,可在适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感强度为B 的匀强磁场,如此磁场分布在一个圆形区域内,试求这个圆形磁场区域的最小面积图 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【答案】3 4 mv0
12、 qB2学习好资料欢迎下载【解析】 粒子在磁场中做半径为Rmv0 qB的圆周运动, 依据题意, 粒子在磁场区域中的轨道为半径等于R的圆上的1 3圆周,这段圆弧应与入射方向的速度、出射方向的速度相切,如图所示就到入射方向所在直线和出射方向所在直线相距为R的 O 点就是圆周的圆心粒子在磁场区域中的轨道就是以 O 为圆心、 R为半径的圆上的圆弧 ef ,而 e 点和 f 点应在所求圆形磁场区域的边界上在通过 e、f 两点的不同的圆中, 最小的一个是以 ef 连线为直径的圆即得圆形磁场区域的最小半径r Rsin 60 3mv0 2qB就这个圆形磁场区域的最小面积Smin r 234 mv0qB 2.
13、11如图 11 甲所示, M、N为竖直放置且彼此平行的两块平板,板间距离为 d,两板中央各有一个小孔 O、O 且正对,在两板间有垂直于纸面方向的磁场,磁感应强度随时间的变化如图 11 乙所示 有一束正离子在t 0 时垂直于 M板从小孔 O射入磁场 已知正离子质量为 m,带电荷量为 q,正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为 T0,不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响,不计离子所受重力求：图 11 1 磁感应强度 B0的大小；2 要使正离子从 O 孔垂直于 N板射出磁场,正离子射入磁场时的速度 v0 的可能值【答案】 1 2 mqT0 2 d 2nT0 n1,2,3 , 【
14、解析】 设垂直于纸面对里的磁场方向为正方向名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载1 正粒子射入磁场,洛伦兹力供应向心力2 B0qv0mv r. 0做匀速圆周运动的周期T02 r v0联立两式得磁感应强度B02 m qT0 . O 孔垂直于N板射出磁场, v0 的方向应如图2 要使正粒子从所示, 在两板之间正离子只运动一个周期即 之间正离子运动 n 个周期即 nT0时,有 d r 4n n1,2,3 , 联立求解,得正离子的速度的可能值为 m2nT0 n1,2,3 , d v0B0qrT0时,有 r1d
15、 4. 当两板12如图 12 所示, 一足够长的矩形区域abcd 内布满方向垂直纸面对里的、磁感应强度为 B 的匀强磁场, 在 ad 边中点 O,垂直于磁场射入一速度方向跟ad边夹角 30 、 大小为 v0 的带正电粒子,已知粒子质量为 m,电荷量为 q,ad 边长为 L,ab 边足够长,粒子重力不计,求：图 12 1 粒子能从 ab 边上射出磁场的 v0大小范畴；2 假如带电粒子不受上述v0大小范畴的限制,求粒子在磁场中运动的最长时间1qBL 3mv0 qBL25 m3qB【解析】 1 如粒子速度为2 v0,由 qv0Bm v r,就 r mv0名师归纳总结 - - - - - - -第 7
16、 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载如轨迹与 ab 边相切,如下列图,设此时相应速度为 v01,就名师归纳总结 r 1 r 1sin L 2由图可知,第 8 页,共 8 页将 r 1mv01 qB代入上式可得v01qBL 3m如轨迹与 cd 边相切,设此时粒子速度为v02,就r 2 r 2sin L 2将 r 2mv02 qB代入上式可得v02qBL m所以粒子能从ab边上射出磁场的v0应满意qBL 3mv0qBL m. 2 粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角越大,在磁场中运动的时间也越长在磁场中运动的半径r r 1 时,运动时间最长,弧所对的圆心角为2 2 所以最长时间为t 2m5 m 3qB. qB- - - - - - -