高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 第2單元 磁場對運(yùn)動電荷的作用課時(shí)跟蹤檢測-人教版高三物理試題

課時(shí)跟蹤檢測(二十七)磁場對運(yùn)動電荷的作用高考?？碱}型：選擇題＋計(jì)算題一、單項(xiàng)選擇題1．(2012·北京高考)處于勻強(qiáng)磁場中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場力作用下做勻速圓周運(yùn)動。將該粒子的運(yùn)動等效為環(huán)形電流，那么此電流值()A．與粒子電荷量成正比B．與粒子速率成正比C．與粒子質(zhì)量成正比D．與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比2.(2015·廣東七校聯(lián)考)如圖1，沿x方向有界、沿y方向無界的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直紙面向內(nèi)，大量的速率不同的電子(不計(jì)重力)從O點(diǎn)沿x軸正方向進(jìn)入磁場，最終離開磁場，下列判斷正確的是()圖1A．所有的電子都向x軸下方偏轉(zhuǎn)B．所有的電子都做類平拋運(yùn)動C．所有的電子在磁場中運(yùn)動時(shí)速度不變D．只要是速率不同的電子，它們在磁場中運(yùn)動的時(shí)間就一定不同3.(2015·惠州三調(diào))如圖2所示圓形區(qū)域內(nèi)，有垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場，一束質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子，以不同的速率，沿著相同的方向，對準(zhǔn)圓心O射入勻強(qiáng)磁場，又都從該磁場中射出，這些粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間有的較長，有的較短，若帶電粒子在磁場中只受磁場力的作用，則在磁場中運(yùn)動時(shí)間越長的帶電粒子()圖2A．速率一定越小B．速率一定越大C．在磁場中通過的路程越長D．在磁場中的周期一定越大4.(2014·北京朝陽期末)正方形區(qū)域ABCD中有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)α粒子(不計(jì)重力)以一定速度從AB邊的中點(diǎn)M沿既垂直于AB邊又垂直于磁場的方向射入磁場，正好從AD邊的中點(diǎn)N射出。若將磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉淼?倍，其他條件不變，則這個(gè)α粒子射出磁場的位置是()圖3A．A點(diǎn) B．ND之間的某一點(diǎn)C．CD之間的某一點(diǎn) D．BC之間的某一點(diǎn)5.(2014·執(zhí)信模擬)如圖4，一束電子以大小不同的速率沿圖示方向飛入一正方形的勻強(qiáng)磁場區(qū)，對從ab邊離開磁場的電子，下列判斷正確的是()圖4A．從a點(diǎn)離開的電子速度最小B．從a點(diǎn)離開的電子在磁場中運(yùn)動時(shí)間最長C．從b點(diǎn)離開的電子運(yùn)動半徑最小D．從b點(diǎn)離開的電子速度偏轉(zhuǎn)角最小二、多項(xiàng)選擇題6．(2013·廣東高考)如圖5，兩個(gè)初速度大小相同的同種離子a和b，從O點(diǎn)沿垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，最后打到屏P上。不計(jì)重力。下列說法正確的有()圖5A．a(chǎn)、b均帶正電B．a(chǎn)在磁場中飛行的時(shí)間比b的短C．a(chǎn)在磁場中飛行的路程比b的短D．a(chǎn)在P上的落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離比b的近7．(2014·丹東模擬)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D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，如圖6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6A．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8．(2014·茂名模擬)如圖7所示，勻強(qiáng)磁場的方向豎直向下，磁場中有光滑的水平桌面，在桌面上平放著內(nèi)壁光滑、底部有帶電小球的試管，試管在水平拉力F作用下向右勻速運(yùn)動，帶電小球能從管口處飛出。關(guān)于帶電小球及其在離開試管前的運(yùn)動，下列說法中正確的是()圖7A．小球帶正電B．洛倫茲力對小球做正功C．小球運(yùn)動的軌跡是一條拋物線D．維持試管勻速運(yùn)動的拉力F應(yīng)保持恒定三、計(jì)算題9．(2014·廣東六校聯(lián)考)如圖8所示，長度均為L的兩平行金屬板相距為d，O、O′為兩金屬板中心處正對的兩個(gè)小孔，兩平行金屬板接有電壓恒為U的電源，緊靠右金屬板右側(cè)的邊長為L的正方形MQPN的左下半空間有勻強(qiáng)磁場，MN與右金屬板重合，一質(zhì)量為m，帶電量為負(fù)q(q>0)的帶電粒子(重力不計(jì))從O點(diǎn)以可忽略的初速度進(jìn)入金屬板間的電場，經(jīng)加速后再進(jìn)入磁場區(qū)，恰好垂直MP而離開磁場區(qū)。試求：圖8(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；(2)帶電粒子從O點(diǎn)進(jìn)入電場到最后從MP離開磁場的時(shí)間t。10.(2014·江門調(diào)研)橫截面為正方形abcd的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一個(gè)帶電粒子以垂直于磁場方向、在ab邊的中點(diǎn)與ab邊成30°角的速度v0射入磁場，如圖9所示，帶電粒子恰好不從ad邊離開磁場，已知粒子的質(zhì)量為m，正方形邊長為L，不計(jì)重力，求：圖9(1)粒子帶何種電荷？粒子的電荷量是多少？(2)粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間。答案1．選D由電流概念知，該電流是通過圓周上某一個(gè)位置(即某一截面)的電荷量與所用時(shí)間的比值。若時(shí)間為帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動的周期T，則公式I＝q/T中的電荷量q即為該帶電粒子的電荷量。又T＝eq\f(2πm,qB)，解出I＝eq\f(q2B,2πm)。故只有選項(xiàng)D正確。2．選AA項(xiàng)，根據(jù)左手定則，可以判斷電子受到的洛倫茲力的方向向下，所以所有的電子都向x軸下方偏轉(zhuǎn)，所以A正確；B項(xiàng)，粒子在磁場中做的是勻速圓周運(yùn)動，不會是類平拋運(yùn)動，所以B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，洛倫茲力對電荷不做功，所有的電子在磁場中運(yùn)動時(shí)速率不變，但方向時(shí)刻改變著，所以C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，粒子的速度不同，只是粒子的運(yùn)動的半徑不同，但是粒子的運(yùn)動的時(shí)間不一定不同，如能從y軸負(fù)半軸出磁場的電子運(yùn)動時(shí)間均為半個(gè)周期，所以D錯(cuò)誤。3．選A當(dāng)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子射入同一個(gè)磁場時(shí)，根據(jù)T＝eq\f(2πm,qB)可知做勻速圓周運(yùn)動的周期相同，D錯(cuò)誤；又根據(jù)r＝eq\f(mv,qB)可知，速率越小，軌道半徑就越小，軌跡所對的圓心角就越大，在磁場中運(yùn)動時(shí)間就越長，選項(xiàng)A正確。4．選A帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)α粒子垂直于AB邊從中點(diǎn)M射入，又從AD邊的中點(diǎn)N射出，則速度必垂直于AD邊，A點(diǎn)為圓心，且R＝eq\f(mv,qB)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度加倍時(shí)，半徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，則A正確。5．選C從a點(diǎn)離開的電子軌道半徑最大，根據(jù)r＝eq\f(mv,qB)可知速度最大，A錯(cuò)誤、C正確；從a點(diǎn)離開的電子在磁場中的軌跡所對的圓心角最小，因此運(yùn)動時(shí)間最短，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；與入射同一邊界射出的電子速度方向與邊界的夾角與入射時(shí)與邊界的夾角相同，故從b點(diǎn)離開的電子速度與入射時(shí)反向，偏轉(zhuǎn)了180°，偏轉(zhuǎn)角最大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.選AD離子要打在屏P上，離子都要沿順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則判斷，離子都帶正電，A項(xiàng)正確；由于是同種離子，因此質(zhì)量、電荷量相同，初速度大小也相同，由qvB＝meq\f(v2,r)可知，它們做圓周運(yùn)動的半徑相同，作出運(yùn)動軌跡，比較得a在磁場中運(yùn)動的路程比b的長，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由t＝eq\f(s,v)可知，a在磁場中運(yùn)動的時(shí)間比b的長，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從圖上可以看出，D項(xiàng)正確。7．選AB由evB＝meq\f(v2,R)可得回旋加速器加速質(zhì)子的最大速度為v＝eBR/m。由回旋加速器高頻交流電頻率等于質(zhì)子運(yùn)動的頻率，則有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)AB正確，由相對論可知，質(zhì)子的速度不可能無限增大C錯(cuò)誤；由于α粒子在回旋加速器中運(yùn)動的頻率是質(zhì)子的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。8．選AC以F方向?yàn)閤軸正向，因球可從管口出來，說明在水平方向vx對應(yīng)的F洛x＝qvxB作用下球沿管向管口運(yùn)動。由左手定則可判斷球帶正電，A對。洛倫茲力永不做功，B錯(cuò)。因球沿F方向是勻速直線運(yùn)動，垂直F方向F洛x恒定，球做勻加速直線運(yùn)動，則合運(yùn)動就是類平拋運(yùn)動，故C對。因沿管方向vy不斷增大，則與F反向的F洛y＝qvyB不斷增大，為保持vx恒定則F應(yīng)不斷增大，故D錯(cuò)。9．解析：(1)qU＝eq\f(1,2)mv2－0①R＝eq\f(L,2)②qvB＝meq\f(v2,R)③由①②③式得：B＝eq\f(2,L)eq\r(\f(2mU,q))(2)t＝eq\f(d,v/2)＋eq\f(πR/4,v)④聯(lián)立①②④得：t＝(2d＋eq\f(πL,8))eq\r(\f(m,2qU))答案：(1)eq\f(2,L)eq\r(\f(2mU,q))(2)(2d＋eq\f(πL,8))eq\r(\f(m,2qU))10．解析：(1)根據(jù)左手定則，粒子帶正電荷，設(shè)粒子做圓周運(yùn)動的半徑為r。由幾何條件：r＋rcos60°＝eq\f(L,2)得：r＝eq\f(L,3)根據(jù)牛頓第二定律：qv0B＝eq\f(mv\o\al(2,0),r)所以：