2025版新教材高考物理全程一輪總復(fù)習(xí)課時(shí)分層作業(yè)41磁吃運(yùn)動(dòng)電荷的作用

課時(shí)分層作業(yè)(四十一)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用基礎(chǔ)強(qiáng)化練1．[2024·河北定州模擬]關(guān)于電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力，正確的說法是()A．電荷在磁場(chǎng)中肯定受洛倫茲力作用B．電荷在電場(chǎng)中肯定受電場(chǎng)力作用C．電荷所受電場(chǎng)力肯定與該處電場(chǎng)方向一樣D．電荷所受的洛倫茲力不肯定與磁場(chǎng)方向垂直2.[2024·北京海淀區(qū)模擬]如圖所示，在赤道處，將一小球向東水平拋出，落地點(diǎn)為a；給小球帶上電荷后，仍以原來的速度拋出，考慮地磁場(chǎng)的影響，下列說法正確的是()A．無論小球帶何種電荷，小球仍會(huì)落在a點(diǎn)B．無論小球帶何種電荷，小球下落時(shí)間都會(huì)延長(zhǎng)C．若小球帶負(fù)電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)D．若小球帶正電荷，小球會(huì)落在更遠(yuǎn)的b點(diǎn)3.[2024·河南商丘模擬]如圖所示，空間存在垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶負(fù)電的物塊在水平外力F作用下沿粗糙水平面對(duì)右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，下列關(guān)于外力F隨時(shí)間改變的圖像可能正確的是()4.[2024·四川綿陽模擬](多選)如圖所示，以減速滲透薄膜為界的區(qū)域Ⅰ和Ⅱ有大小相等、方向相反的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一帶電粒子從垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng)，穿過薄膜，在兩磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，圖中虛線是部分軌跡，粒子在Ⅱ中運(yùn)動(dòng)軌跡半徑是Ⅰ中運(yùn)動(dòng)軌跡半徑的2倍．粒子運(yùn)動(dòng)過程中，電性及電荷量均不變，不計(jì)重力與空氣阻力．則粒子()A．帶負(fù)電B．在Ⅱ中做圓周運(yùn)動(dòng)的速率是在Ⅰ中的2倍C．在Ⅱ中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期是在Ⅰ中的2倍D．在Ⅱ中向心加速度的大小是在Ⅰ中的2倍5.在如圖所示的xOy平面的第一象限內(nèi)，存在著垂直紙面對(duì)里、磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出).Oa是兩磁場(chǎng)的邊界，且與x軸的夾角為45°.一不計(jì)重力、帶正電的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正向射入磁場(chǎng)．之后粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡恰與y軸相切但未離開磁場(chǎng)．則兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度()A．eq\f(B1,B2)＝eq\f(1,4)B．eq\f(B1,B2)＝eq\f(2,1)C．eq\f(B1,B2)＝eq\f(1,2)D．eq\f(B1,B2)＝eq\f(4,1)6.(多選)如圖所示，一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面對(duì)里，且范圍足夠大．紙面上M、N兩點(diǎn)之間的距離為d，一質(zhì)量為m的帶電粒子(不計(jì)重力)以水平速度v0從M點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場(chǎng)后會(huì)經(jīng)過N點(diǎn)，已知M、N兩點(diǎn)連線與速度v0的方向成30°角．以下說法正確的是()A．粒子可能帶負(fù)電B．粒子肯定帶正電，電荷量為eq\f(mv0,dB)C．粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的時(shí)間可能是eq\f(πd,3v0)D．粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的時(shí)間可能是eq\f(13πd,3v0)7．[2024·濟(jì)南模擬](多選)如圖所示，在圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面對(duì)外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，AB為圓的直徑，P為圓周上的點(diǎn)，∠AOP＝60°.帶正電的粒子a和帶負(fù)電的粒子b(a、b在圖中均未畫出)以相同的速度從P點(diǎn)沿PO方向射入磁場(chǎng)，結(jié)果恰好從直徑AB兩端射出磁場(chǎng)．粒子a、b的質(zhì)量相等，不計(jì)粒子所受重力以及粒子間的相互作用．下列說法正確的是()A．從A點(diǎn)射出磁場(chǎng)的是粒子bB．粒子a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為1∶3C．粒子a、b的電荷量之比為3∶1D．粒子a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為3∶2實(shí)力提升練8．[2024·甘肅天水一中月考](多選)如圖所示，兩根瘦長(zhǎng)直導(dǎo)線豎直固定放置，且與水平固定放置的光滑絕緣桿MN分別交于a、b兩點(diǎn)，點(diǎn)O是ab的中點(diǎn)，桿MN上c、d兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱．兩導(dǎo)線通有大小相等、方向相反的電流，已知通電導(dǎo)線在其四周某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝keq\f(I,r)，其中I為導(dǎo)線中電流大小，r為該點(diǎn)到導(dǎo)線的距離，k為常量．一帶負(fù)電的小球穿在桿上，以初速度v0由c點(diǎn)沿桿運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)．設(shè)在c、O、d三點(diǎn)桿對(duì)小球的支持力大小分別為Fc、FO、Fd，則下列說法正確的是()A．Fc＝FdB．FO＝FdC．小球做變加速直線運(yùn)動(dòng)D．小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)9.[2024·江西南昌期末]如圖，在腰長(zhǎng)為L(zhǎng)的等腰直角三角形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.質(zhì)量均為m的甲粒子(帶電荷量為＋q)和乙粒子(帶電荷量為－q)分別從a、b兩點(diǎn)沿ab方向和ba方向射入磁場(chǎng)，其中q>0.不計(jì)粒子的重力及粒子之間的相互作用，則下列說法正確的是()A.乙粒子速度合適，可以從c點(diǎn)射出磁場(chǎng)B．甲粒子從c點(diǎn)射出磁場(chǎng)的時(shí)間為eq\f(πm,qB)C．乙粒子從bc邊射出的最大軌跡半徑為(eq\r(2)－1)LD．甲、乙兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間之比為2∶310．[2024·浙江名校模擬](多選)如圖所示，沿豎直方向固定的平行板電容器PQ間存在正交的電磁場(chǎng)．磁場(chǎng)方向垂直紙面對(duì)里，電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別用E0、B1表示，P、Q兩板底端封閉，AC為兩板間的中心線，C處開一小孔．平行板下側(cè)存在垂直紙面對(duì)里的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)EFDGH(邊界有磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2，其中EFGH為長(zhǎng)方形，EF邊長(zhǎng)為1.2l，EH邊長(zhǎng)為4l；曲線GD是以5l為半徑、以C點(diǎn)為圓心的一段圓弧，A、C、F、G四點(diǎn)共線，E、F、D三點(diǎn)共線．現(xiàn)有一離子束由A點(diǎn)沿豎直向下的方向射入兩極板之間，該離子束剛好沿直線由C點(diǎn)射出電磁場(chǎng)．已知離子在下側(cè)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑均為2.4l.忽視離子間的相互作用，不計(jì)重力．則下列說法正確的是()A．Q板帶負(fù)電B．離子的比荷為eq\f(5E0,12lB1B2)C．離子在下側(cè)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可能為eq\f(12πl(wèi)B1,5E0)D．離子離開磁場(chǎng)的位置到F的間距肯定為4.8l課時(shí)分層作業(yè)（四十一）1．解析：當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行，則電荷不受洛倫茲力，故A錯(cuò)誤；電荷在電場(chǎng)中肯定受到電場(chǎng)力作用，故B正確；正電荷所受電場(chǎng)力方向與該處的電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向與該處的電場(chǎng)方向相反，故C錯(cuò)誤；依據(jù)左手定則知，電荷若受洛倫茲力，則受洛倫茲力的方向與該處磁場(chǎng)方向垂直，故D錯(cuò)誤．答案：B2．解析：地磁場(chǎng)在赤道上空水平由南向北，從南向北視察，假如小球帶正電荷，則洛倫茲力斜向右上方，該洛倫茲力在豎直向上的方向和水平向右方向均有分力，因此，小球落地時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，水平位移會(huì)變大；同理，若小球帶負(fù)電，則小球落地時(shí)間會(huì)變短，水平位移會(huì)變小，故D正確．答案：D3．解析：設(shè)起先時(shí)物塊的速度為v0，物塊質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，依據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：F－μ（qBv＋mg）＝ma，v＝v0＋at，聯(lián)立解得：F＝ma＋mgμ＋qBv0μ＋qBμat，可知外力F與時(shí)間成線性關(guān)系，故選項(xiàng)D正確．答案：D4．解析：粒子只受洛倫茲力作用，即粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力供應(yīng)向心力可得qvB＝meq\f(v2,r)，解得粒子速率v＝eq\f(qBr,m)，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,qB)，向心加速度大小a＝eq\f(v2,r)＝eq\f(q2B2r,m2)，依據(jù)粒子在Ⅱ中運(yùn)動(dòng)軌跡半徑是Ⅰ中運(yùn)動(dòng)軌跡半徑的2倍可得，粒子在Ⅱ中的運(yùn)動(dòng)速率、加速度大小均是在Ⅰ中的2倍，周期不變，B、D均正確，C錯(cuò)誤；依據(jù)粒子速率改變可得，粒子從區(qū)域Ⅱ向區(qū)域Ⅰ運(yùn)動(dòng)，依據(jù)粒子偏轉(zhuǎn)方向，由左手定則可得，粒子帶正電，A錯(cuò)誤．答案：BD5.解析：設(shè)帶電粒子在B1中運(yùn)動(dòng)的半徑為R1，在B2中運(yùn)動(dòng)的半徑為R2，依據(jù)條件作出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由圖中幾何關(guān)系可知R1＝2R2，依據(jù)qvB＝meq\f(v2,R)可得eq\f(B1,B2)＝eq\f(R2,R1)＝eq\f(1,2)，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．答案：C6.解析：由左手定則可知，粒子帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可知，r＝d，由qv0B＝meq\f(veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)),r)可知電荷量為q＝eq\f(mv0,dB)，選項(xiàng)B正確；粒子運(yùn)動(dòng)的周期T＝eq\f(2πd,v0).第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)間為t1＝eq\f(1,6)T＝eq\f(πd,3v0)，粒子第三次經(jīng)過N點(diǎn)的時(shí)間為t3＝2T＋t1＝eq\f(4πd,v0)＋eq\f(πd,3v0)＝eq\f(13πd,3v0)，選項(xiàng)C、D正確．答案：BCD7．解析：從A點(diǎn)射出磁場(chǎng)的粒子在P點(diǎn)受到的洛倫茲力垂直于OP向左下方，依據(jù)左手定則推斷可知該粒子帶負(fù)電，是粒子b，故A正確；畫出粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示．設(shè)粒子a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑分別為r1和r2.設(shè)AB＝2R，依據(jù)幾何學(xué)問可得：r1＝Rtan60°＝eq\r(3)R，r2＝Rtan30°＝eq\f(\r(3),3)R，則r1∶r2＝3∶1，故B錯(cuò)誤；由半徑公式r＝eq\f(mv,qB)得q＝eq\f(mv,rB)，m、v、B相同，則粒子a、b的電荷量之比為q1∶q2＝r2∶r1＝1∶3，故C錯(cuò)誤；粒子a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角分別為eq\f(π,3)和eq\f(2π,3)，則粒子a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為t1∶t2＝eq\f(\f(π,3)×r1,v)∶eq\f(\f(2π,3)r2,v)＝3∶2，故D正確．答案：AD8．解析：依據(jù)安培定則和磁場(chǎng)疊加原理，可知在兩通電直導(dǎo)線之間的區(qū)域磁場(chǎng)方向相同，都是垂直紙面對(duì)里，其中O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度最?。畮щ娦∏蛟诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力不做功，小球速度不變，小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤．由左手定則可推斷出帶負(fù)電的小球所受洛倫茲力方向豎直向下，依據(jù)洛倫茲力公式F洛＝qvB，可知帶負(fù)電小球在O點(diǎn)所受豎直向下的洛倫茲力最小，由力的平衡條件可知，F(xiàn)＝mg＋F洛，所以FO<Fd，選項(xiàng)B正確．依據(jù)對(duì)稱性可知，c、d兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，帶負(fù)電小球在c、d兩點(diǎn)所受豎直向下的洛倫茲力相等，在c、d兩點(diǎn)桿對(duì)小球的支持力大小相等，即Fc＝Fd，選項(xiàng)A正確．答案：ABD9．解析：如圖（b）所示，乙粒子軌跡恰好與ac邊相切時(shí)，乙粒子從bc邊射出的軌跡半徑最大，則易知選項(xiàng)A錯(cuò)誤．如圖（a）所示，甲粒子軌跡恰好與bc邊相切于c點(diǎn)時(shí)從c點(diǎn)射出磁場(chǎng)．依據(jù)幾何關(guān)系可得，甲粒子的軌跡半徑為L(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓心角為90°，即運(yùn)動(dòng)了四分之一周期的時(shí)間．運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝eq\f(T,4)＝eq\f(2πm,4Bq)＝eq\f(πm,2Bq)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．乙粒子軌跡與ac邊相切時(shí)，乙粒子從bc邊射出的軌跡半徑最大，設(shè)切點(diǎn)為e，由幾何關(guān)系可得ae＝ab＝L，ac＝eq\r(2)L，所以乙粒子從bc邊射出的最大軌跡半徑為Rmax＝（eq\r(2)－1）L，選項(xiàng)C正確．由題意可知甲粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為t甲＝eq\f(T,4)＝eq\f(πm,2Bq)，乙粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)最長(zhǎng)時(shí)間為t乙＝eq\f(T,2)＝eq\f(2πm,2Bq)＝eq\f(πm,Bq)，則甲、乙兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間之比為eq\f(t甲,t乙)＝eq\f(1,2)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C10．解析：P、Q兩板間復(fù)合場(chǎng)相當(dāng)于速度選擇器，由離子從A到C的過程可知，電場(chǎng)方向肯定從右極板指向左極板，即P肯定帶負(fù)電，Q肯定帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；離子在兩平行板間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有qvB1＝qE0，解得v＝eq\f(E0,B1)，又離子在下側(cè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為R＝2.4l，有qvB2＝meq\f(v2,R)，聯(lián)立解得eq\f(q,m)＝eq\f(5E0,12lB1B2)，選項(xiàng)B正確；若離子帶正電，則粒子向FG的右側(cè)偏轉(zhuǎn)，軌跡如圖中實(shí)線1所示，圓心為O1，離子的軌跡剛好與磁場(chǎng)的邊界相切，由于邊界