2014届高考物理一轮复习 第8章 第2单元《磁场对运动电.doc

2014届高考物理一轮复习定时跟踪检测：第8章 第2单元磁场对运动电荷的作用（人教版） (时间：45分钟满分：100分)一、选择题(每小题7分，共70分)1如图所示是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用分析此径迹可知粒子()A带正电，由下往上运动B带正电，由上往下运动C带负电，由上往下运动D带负电，由下往上运动解析：由于金属板的阻挡，粒子速率减小，粒子穿过金属板后做圆周运动的半径减小，故粒子由下向上运动，A对，B错由照片看出，粒子向左偏转，据左手定则可以确定粒子带正电，C、D错答案：A2在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又垂直进入另一个磁感应强度是原来的磁感应强度2倍的匀强磁场，则()A粒子的速率加倍，周期减半B粒子的速率不变，轨迹半径减半C粒子的速率减半，轨迹半径为原来的四分之一D粒子的速率不变，周期减半解析：洛伦兹力不改变带电粒子的速率，故A、C错；由r，T知，磁感应强度加倍时，轨迹半径减半，周期减半，故B、D正确答案：BD3如图所示是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是() A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小解析：质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，A对速度选择器中电场力与洛伦兹力是一对平衡力，即qvBqE，故v.据左手定则可以确定，速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外，B、C对粒子在匀强磁场中运动的半径r，即粒子的比荷，由此看出粒子运动的半径越小，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越大，D错答案：ABC4一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大B质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大C只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值D不需要改变任何量，这个装置也能用于加速粒子解析：由r得，当rR时，质子有最大速度vm，即B、R越大，vm越大，vm与加速电压无关， A对，B错随着质子速度v的增大、质量m会发生变化，据T知质子做圆周运动的周期也变化，所加交流电与其运动不再同步，即质子不可能一直被加速下去，C错由上面周期公式知粒子与质子做圆周运动的周期不同，故此装置不能用于加速粒子，D错答案：A5一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场粒子的一段径迹如图所示径迹上的每一小段都可近似看成圆弧由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)从图中情况可以确定()A粒子从a到b，带正电B粒子从b到a，带正电C粒子从a到b，带负电 D粒子从b到a，带负电解析：垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子受洛伦兹力作用，使粒子做匀速圆周运动，半径rmv/(qB)由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量减小，磁感应强度B与带电量不变，又据Ekmv2知，v在减小，故r减小，可判定粒子从b向a运动；另据左手定则，可判定粒子带正电B选项正确答案：B6如图所示，在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一个质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)从AB边的中点O以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60，若要使粒子能从AC边穿出磁场，则匀强磁场的大小B需满足()A. B B. B D. Br0，解得B，选项B正确答案：B72013保定八校高三联考如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子(带电粒子重力不计)，恰好从e点射出，则()A. 如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出B. 如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从f点射出C. 如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，也将从d点射出D. 只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从e点射出所用时间最短解析：作出示意图如图所示，根据几何关系可以看出，当粒子从d点射出时，轨道半径增大为原来的二倍，由半径公式R可知，速度也增大为原来的二倍，A项正确，显然C项错误；当粒子的速度增大为原来的四倍时，才会从f点射出，B错误；据粒子的周期公式T，可见粒子的周期与速度无关，在磁场中的运动时间取决于其轨迹圆弧所对应的圆心角，所以从e、d射出时所用时间相等，从f点射出时所用时间最短答案：A8如图所示，界面PQ与水平地面之间有一个正交的匀强磁场B和匀强电场E，在PQ上方有一个带正电的小球A自O静止开始下落，穿过电场和磁场到达地面设空气阻力不计，下列说法正确的是()A在复合场中，小球做匀变速曲线运动B在复合场中，小球下落过程中的电势能减小C小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和D若其他条件不变，仅增大磁感应强度，小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变解析：小球进入复合场时，电场力与洛伦兹力方向相同(向右)，因此小球不可能沿竖直方向向下运动，电场力会对小球做正功，小球电势能减小，故B正确；小球下落时有两个力做正功：重力和电场力，由动能定理知小球动能的改变量等于重力和电场力做功之和，而重力和电场力做功之和又等于小球重力势能和电势能的减少量之和，故C正确；由于动能和速度的变化引起洛伦兹力的变化，故加速度变化，故A错误；仅增大感应强度，则小球穿过复合场区时在电场方向上的位移会发生改变，因此电场力做的功也会不同，则小球到达地面时的动能也会不同，故D错答案：BC9. 2013唐山二模如图是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R的绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向平行于轴线在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔M、N，现有一束速率不同、比荷均为k的正、负离子，从M孔以角入射，一些具有特定速度的离子未与筒壁碰撞而直接从N孔射出(不考虑离子间的作用力和重力)则从N孔射出的离子()A. 是正离子，速率为kBR/cosB. 是正离子，速率为kBR/sinC. 是负离子，速率为kBR/sin来解析：因为离子向下偏，根据左手定则，离子带正电，运动轨迹如图，由几何关系可知r，由qvBm可得v，故B正确答案：B10. 2013江南十校联考如图所示，边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界OA上有一粒子源S.某一时刻，从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界OC射出磁场已知AOC60，从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于(T为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间为()A. B. C. D. 解析：由左手定则可知，粒子在磁场中做逆时针方向的圆周运动由于粒子速度大小都相同，故轨迹弧长越小，粒子在磁场中运动时间就越短；而弧长越小，所对弦长也越短，所以从S点作OC的垂线SD，则SD为最短弦，可知粒子从D点射出时运行时间最短，如图，根据最短时间为，可知OSD为等边三角形，粒子圆周运动半径RSD，过S点作OA垂线交OC于E点，由几何关系可知SE2SD，SE为圆弧轨迹的直径，所以从E点射出，对应弦最长，运行时间最长，且t，故B项正确答案：B二、非选择题(共30分) 11(14分)2013江西调研如图所示，在一底边长为2L，45的等腰三角形区域内(O为底边中点)有垂直纸面向外的匀强磁场. 现有一质量为m，电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从O点垂直于AB进入磁场，不计重力与空气阻力的影响(1)粒子经电场加速射入磁场时的速度？(2)磁感应强度B为多少时，粒子能以最大的圆周半径偏转后打到OA板？(3)增加磁感应强度的大小，可以再延长粒子在磁场中的运动时间，求粒子在磁场中运动的极限时间(不计粒子与AB板碰撞的作用时间，设粒子与AB板碰撞前后，电量保持不变并以相同的速率反弹) 解析： (1)依题意，粒子经电场加速射入磁场时的速度为v，由动能定理得：由qUmv2得v.(2)要使圆周半径最大，则粒子的圆周轨迹应与AC边相切，设圆周半径为R由图中几何关系：RL由洛伦兹力提供向心力：qvBm联立解得B. (3)设粒子运动圆周半径为r，r，当r越小，最后一次打到AB板的点越靠近A端点，在磁场中圆周运动累积路程越大，时间越长. 当r为无穷小，经过n个半圆运动，如图所示，最后一次打到A点. 有：n 圆周运动周期： T最长的极限时间 tmn由式得： tm.答案：(1)v(2)B(3)tm12(16分)如图所示，在正方形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场在t0时刻，一位于ad边中点O的粒子源在abcd平面内发射出大量的同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与Od边的夹角分布在0180范围内已知沿Od方向发射的粒子在tt0时刻刚好从磁场边界cd上的p点离开磁场，粒子在磁场中做圆周运动的半径恰好等于正方形边长L，粒子重力不计，求：(1)粒子的比荷q/m；(2)假设粒子源发射的粒子在0180范围内均匀分布，此时刻仍在磁场中的粒子数与粒子源发射的总粒子数之比；(3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间解析：(1)初速度沿Od方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图，其圆心为n，由几何关系有：Onp，t0粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，根据牛顿第二定律得Bqvm()2R，v，