【志鸿优化设计】高考物理大一轮复习 8.25 磁场对运动电荷的作用 沪科版(1).doc

磁场对运动电荷的作用(时间:45分钟满分:100分)课时规范练第43页一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.(2013湖南长沙高三联考)下列运动(电子只受电场或磁场力的作用)不可能的是()解析:电子可以在正电荷的电场力作用下做匀速圆周运动,故选项a描述的运动可能实现;由于等量异种点电荷在中垂线处产生的电场的方向为水平向右,电子所受电场力的方向水平向左,而电子的初速度方向沿中垂线方向,则电子将做曲线运动,故选项b所描述的运动不可能实现;电子可以在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,故选项c描述的运动可能实现;由于通电螺线管中的磁场为匀强磁场,又电子的速度方向与磁场方向平行,则电子不受洛伦兹力作用,电子将沿通电螺线管中心轴线做匀速直线运动,故选项d描述的运动可能实现。答案:b2.(2013郑州高中毕业质量预测)如图所示,把一个装有na2so4导电溶液的圆形玻璃器皿放入磁场中,玻璃器皿的中心放一个圆柱形电极,沿器皿边缘内壁放一个圆环形电极,把两电极分别与电池的正、负极相连。从器皿上方往下看(俯视),对于导电溶液和溶液中正、负离子的运动,下列说法中正确的是()a.溶液做顺时针方向运动b.溶液做逆时针方向运动c.正离子沿圆形玻璃器皿的半径向边缘移动d.负离子沿圆形玻璃器皿的半径向中心移动解析:通电后正离子的运动方向和电流方向一致,负离子的运动方向和电流的方向相反,又因为粒子处于匀强磁场中,会受到洛伦兹力的作用,从上往下看,由左手定则可得正、负离子所受到的力都沿顺时针方向,故离子会在沿半径运动的同时顺时针旋转,选项a正确、bcd错误。答案:a3.(2013江苏苏南四校联考)如图所示,两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场e和匀强磁场b中,轨道两端在同一高度上,两个相同的带正电小球a、b同时从轨道左端最高点由静止释放,且在运动中始终能通过各自轨道的最低点m、n,则()a.两小球某次到达轨道最低点时的速度可能有vn=vmb.两小球都能到达轨道的最右端c.小球b第一次到达n点的时刻与小球a第一次到达m点的时刻相同d.a小球受到的电场力一定不大于a的重力,b小球受到的最大洛伦兹力也不可能大于b的重力解析:由于洛伦兹力不做功,而电场力对带电小球一定做功,所以两小球某次到达轨道最低点m、n时的速度不可能有vn=vm,选项a错误;小球b可以到达轨道的最右端,由于电场力做负功,小球a不能到达轨道的最右端,选项b错误;由于两个小球受力情况不同,运动情况不同,小球b第一次到达n点的时刻与小球a第一次到达m点的时刻不同,选项c错误;a小球能到最低点,说明从释放点到最低点,重力做功要大于等于电场做功,所以a小球受到的电场力一定不大于a的重力,由于运动中两小球能始终通过各自轨道最低点,则b小球受到的最大洛伦兹力也不可能大于b的重力,选项d正确。答案:d4.(2013江西景德镇质检)如图所示,以直角三角形aoc为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为b,a=60,ao=a。在o点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电粒子,粒子的比荷为,发射速度大小都为v0,且满足v0=,发射方向由图中的角度表示。对于粒子进入磁场后的运动(不计重力作用),下列说法正确的是()a.粒子不可能打到a点b.以=60飞入的粒子在磁场中运动时间最短c.以30飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等d.在ac边界上只有一半区域有粒子射出解析:r=a,与oa方向成30入射的粒子正好从a点射出,选项a错误;与oa方向成90入射的粒子,圆心在a点,恰好从ac的中点射出,所以选项d正确;过o点作ac的垂线,弦最短,对应的圆心角最小,运动时间最短,对应的圆心角的一半为sin =,选项b错误;tactadc.tabtactadd.无法比较解析:带负电物块在磁场中的光滑斜面上受重力、支持力和垂直斜面向下的洛伦兹力,设斜面的高度为h,倾角为,可得物块的加速度为a=gsin ,由公式s=at2=解得t=,可知越大,t越小,选项c正确。答案:c6.(2013黑龙江大庆实验中学开学考试改编)如图所示,两个带等量异种电荷的带电粒子a、b分别以速度va和vb射入匀强磁场,两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30和60,磁场宽度为d,两粒子同时由a点出发,同时到达b点,如图所示,则()a.a粒子带负电,b粒子带正电b.两粒子轨道半径之比rarb=1c.两粒子质量之比为mamb=12d.两粒子的速度之比vavb=12解析:根据题意,由左手定则可知a粒子带负电,b粒子带正电,选项a正确;设ab距离为l,由几何关系有ra=,rb=l,解得rarb=1,选项b错误;由几何关系可知ta=ta、tb=tb,而t=,由题意有,解得mamb=12,选项c正确;由rarb=1联立r=得mamb=12解得vavb=2,选项d错误。答案:ac7.(2013河北石家庄第二次质检)如图所示,有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场,磁感应强度为b,其边界为一边长为l的正三角形,a、b、c为三角形的三个顶点。若一质量为m、电荷量为+q的粒子(不计重力),以速度v0=从ab边上的某点p垂直于ab边竖直向上射入磁场,然后能从bc边上某点q射出。关于p点入射的范围和从q点射出的范围,下列判断正确的是()a.pblb.pblc.qbld.qbl解析:由洛伦兹力提供向心力,有qv0b=,解得r=l,如图甲、图乙所示,o1是ab的中点,qo2与ab垂直,由图中几何关系可知:pbl+l=l,qbl,则选项ad正确、bc错误。答案:ad8.(2013山西四校第二次联考)如图甲所示,在足够大空间内存在水平方向的匀强磁场,在磁场中a、b两物块叠在一起置于光滑水平面上,物块a带正电,物块b不带电且表面绝缘,a、b接触面粗糙。自t=0时刻起用水平恒力f作用在物块b上,由静止开始做匀加速直线运动。若图乙的横轴表示时间,则纵轴y可以表示()a.a所受的洛伦兹力大小b.b对地面的压力大小c.a对b的压力大小d.a对b的摩擦力大小解析:物块a受洛伦兹力f=qvb=qbat,与时间成正比,则选项a错误;对物块a,由平衡条件和牛顿第二定律得mag+qvb=n和f=maa,则n=mag+bqat,则选项c正确、d错误;对整体由平衡条件得(ma+mb)g+qvb=nb,则nb=(ma+mb)g+bqat,选项b正确。答案:bc二、非选择题(本题共3小题,共52分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)9.(16分)(2013北京理综,22)如图所示,两平行金属板间距为d,电势差为u,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为b的匀强磁场。带电荷量为+q、质量为m的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响,求:(1)匀强电场的电场强度e的大小。(2)粒子从电场射出时速度v的大小。(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r。解析:(1)电场强度e=。(2)根据动能定理,有qu=mv2得v=。(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动时,洛伦兹力提供向心力,有qvb=m得r=。答案:(1)(2)(3)10.(18分)(2013湖北重点中学第二次联考)在xoy坐标系的o点有一个电子以速度v0与x轴正方向成30角射入第一象限,已知电子质量为m,电荷量为e,为了使电子通过x轴上的a点(l,0),(1)仅在xoy平面内加一与x轴正方向成120角的匀强电场,求电场强度e的大小。(2)只在第一象限加一个垂直xoy平面的足够大区域的匀强磁场,求磁感应强度b的大小和方向。(3)以上两种情况下,电子从o点运动到a点所用的时间之比为多少?解析:(1)在垂直于电场方向,电子做匀速运动lcos 30=v0t1在平行于电场方向,电子做初速度为零的匀加速运动lsin 30=a由牛顿第二定律得a=联立解得e=电子由原点运动到a点所用的时间t1=(2)由左手定则,可判定磁场方向垂直纸面向里。电子在磁场中做圆周运动,根据几何关系,可知半径为l由qv0b=解得b=。(3)电子在磁场中所用时间为t2=而t=解得t2=电子分别在电场和磁场中由o点运动到a点所用时间之比为。答案:(1)(2),方向垂直纸面向里(3)3211.(18分)(2013北京海淀二模)如图所示,是电视显像管工作原理图。炽热的金属丝发射出电子,在金属丝k和金属板m之间加一电压u,使电子在真空中加速后,从金属板的小孔c穿出,进入有界abcd矩形匀强磁场,经匀强磁场射出后,打在荧光屏上,荧光屏被电子撞击而发光。已知电子的比荷1011c/kg,匀强磁场的磁感应强度b=1.010-4t,磁场的长度l=12 cm,磁场的右边界距离荧光屏l=15 cm。加速电压u=20 v时,电子恰好从有界匀强磁场的右下角c点飞出。不计电子间的相互作用及重力影响。求:(1)电子射入磁场时的速度大小(保留两位有效数字)。(2)电子在磁场中运动的轨道半径。(3)电子打在荧光屏上的亮点与荧光屏中心o点的距离。解析:(1)设电子到达c时的速度为v,根据动能定理eu=mv2v=2.7106m/s电子离开c后做匀速直线运动,