【高考导航】2013届高考物理一轮复习巩固测试 8.2 磁场对运动电荷的作用

1 高考导航高考导航 2013 2013 届高考物理一轮复习巩固测试 届高考物理一轮复习巩固测试 8 28 2 磁场对运动磁场对运动 电荷的作用 人教版 电荷的作用 人教版 时间 时间 4545 分钟分钟 满分 满分 100100 分分 一 单项选择题一 单项选择题 本题共本题共 6 6 小题 每小题小题 每小题 7 7 分 共计分 共计 4242 分 每小题只有分 每小题只有 一个选项符合题意一个选项符合题意 1 1 如图所示 摆球带负电荷的单摆 在一匀强磁场中摆动 匀强磁场的 如图所示 摆球带负电荷的单摆 在一匀强磁场中摆动 匀强磁场的 方向垂直纸面向里 摆球在方向垂直纸面向里 摆球在A A B B间摆动过程中 由间摆动过程中 由A A摆到最低点摆到最低点C C 时 摆线拉力的大小为时 摆线拉力的大小为F F1 1 摆球加速度大小为 摆球加速度大小为a a1 1 由 由B B摆到最低点摆到最低点 C C时 摆线拉力的大小为时 摆线拉力的大小为F F2 2 摆球加速度大小为 摆球加速度大小为a a2 2 则 则 A A F F1 1 F F2 2 a a1 1 a a2 2 B B F F1 1 F F2 2 a a1 1 a a2 2 C C F F1 1 F F2 2 a a1 1 a a2 2 D D F F1 1 F F2 2 a a1 1 a a2 2 解析 绳的拉力 洛伦兹力始终与单摆的运动方向垂直 不做功 只有重力做功 所解析 绳的拉力 洛伦兹力始终与单摆的运动方向垂直 不做功 只有重力做功 所 以以a a1 1 a a2 2 当单摆由 当单摆由A A摆到最低点摆到最低点C C时 绳的拉力和洛伦兹力方向相同 由时 绳的拉力和洛伦兹力方向相同 由B B摆到最摆到最 低点低点C C时 绳的拉力与洛伦兹力方向相反 故时 绳的拉力与洛伦兹力方向相反 故F F1 1 F F2 2 答案 答案 B B 2 2 粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的 粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的 4 4 倍与倍与 2 2 倍 两粒子均带正电 让它们在匀强磁倍 两粒子均带正电 让它们在匀强磁 场中同一点以大小相等 方向相反的速度开始运动 已知磁场方向垂直纸面向里 以下场中同一点以大小相等 方向相反的速度开始运动 已知磁场方向垂直纸面向里 以下 四个图中 能正确表示两粒子运动轨迹的是四个图中 能正确表示两粒子运动轨迹的是 解析 甲 乙粒子都带正电 则粒子的运动轨迹相外切 甲运动的轨迹半径解析 甲 乙粒子都带正电 则粒子的运动轨迹相外切 甲运动的轨迹半径r r甲 甲 乙运动的轨迹半径 乙运动的轨迹半径r r乙 乙 则 则r r甲 甲 2 2r r乙 乙 所以 所以 C C D D 选项一定错误 选项一定错误 m m甲甲v v甲甲 q q甲甲B B m m乙乙v v乙乙 q q乙乙B B 用左手定则判定粒子的运动方向 可知用左手定则判定粒子的运动方向 可知 A A 正确 正确 答案 答案 A A 3 3 2012 2012 年徐州模拟年徐州模拟 如图所示是某粒子速度选择器的示意图 在一半如图所示是某粒子速度选择器的示意图 在一半 2 径为径为R R 1010 cmcm 的圆柱形桶内有的圆柱形桶内有B B 1010 4 4 T T 的匀强磁场 方向平行于轴线 在圆柱形桶 的匀强磁场 方向平行于轴线 在圆柱形桶 某一直径的两端开有小孔 作为入射孔和出射孔 粒子束以不同角度入射 最后有不同某一直径的两端开有小孔 作为入射孔和出射孔 粒子束以不同角度入射 最后有不同 速度的粒子束射出 现有一粒子源发射比荷为速度的粒子束射出 现有一粒子源发射比荷为 2 102 1011 11 C kg C kg 的阳离子 粒子束中速的阳离子 粒子束中速 q q m m 度分布连续 不计重力 当角度分布连续 不计重力 当角 45 45 时 出射粒子速度时 出射粒子速度v v的大小是的大小是 A A 10 106 6 m sm s B B 2 2 10 106 6 m sm s 2 22 2 C C 2 2 10 108 8 m sm s D D 4 4 10 106 6 m sm s 2 22 2 解析 由题意 粒子从入射孔以解析 由题意 粒子从入射孔以 45 45 角射入匀强磁场 粒子在匀强磁场中做匀速圆周角射入匀强磁场 粒子在匀强磁场中做匀速圆周 运动 能够从出射孔射出的粒子刚好在磁场中运动运动 能够从出射孔射出的粒子刚好在磁场中运动 周期 由几何关系知周期 由几何关系知r r R R 又 又 1 1 4 42 2 r r v v 2 2 10 106 6 m s Bm s B 项正确 项正确 m mv v q qB B q qB Br r m m2 2 答案 答案 B B 4 4 如图所示 一个质量为 如图所示 一个质量为m m 电荷量为 电荷量为 q q的带电粒子 不计重力 的带电粒子 不计重力 在在a a点以某一初速度水平向左射入磁场区域点以某一初速度水平向左射入磁场区域 I I 沿曲线 沿曲线abcdabcd运动 运动 abab bcbc cdcd都是半径为都是半径为R R的圆弧 粒子在每段圆弧上运动的时间的圆弧 粒子在每段圆弧上运动的时间 都为都为t t 规定垂直纸面向外的磁感应强度方向为正 则磁场区域规定垂直纸面向外的磁感应强度方向为正 则磁场区域 三部分的磁感应强度三部分的磁感应强度B B随随x x变化的关系可能是图中的变化的关系可能是图中的 解析 由左手定则可知 解析 由左手定则可知 三部分的磁感应强度方向分别向外 向里和向外 三部分的磁感应强度方向分别向外 向里和向外 即正 负和正 故即正 负和正 故 B B D D 错 由于粒子做匀速圆周运动 所以错 由于粒子做匀速圆周运动 所以T T t t 故 故 1 1 4 4 m m 2 2q qB B B B C C 正确 正确 m m 2 2q qt t 答案 答案 C C 5 5 质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场 如图所示为质谱 质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场 如图所示为质谱 仪的原理图 设想有一个静止的质量为仪的原理图 设想有一个静止的质量为m m 带电荷量为 带电荷量为q q的带电粒子的带电粒子 不计重力不计重力 经电压为 经电压为U U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B B 3 的偏转磁场中 带电粒子打到底片上的的偏转磁场中 带电粒子打到底片上的P P点 设点 设OPOP x x 则在下图中能正确反映 则在下图中能正确反映x x与与U U 之间的函数关系的是之间的函数关系的是 解析 带电粒子先经加速电场加速 故解析 带电粒子先经加速电场加速 故qUqU mvmv2 2 进入磁场后偏转 进入磁场后偏转 1 1 2 2 OPOP x x 2 2r r 两式联立得 两式联立得 OPOP x x 所以 所以 B B 为正确答案 为正确答案 2 2m mv v q qB B 8 8m mU U B B2 2q qU U 答案 答案 B B 6 6 2010 2010 年重庆高考年重庆高考 如图所示 矩形如图所示 矩形MNPQMNPQ区域内有方向垂直于区域内有方向垂直于 纸面的匀强磁场 有纸面的匀强磁场 有 5 5 个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于 磁场边界进入磁场 在纸面内做匀速圆周运动 运动轨迹为相磁场边界进入磁场 在纸面内做匀速圆周运动 运动轨迹为相 应的圆弧 这些粒子的质量 电荷量以及速度大小如下表所示应的圆弧 这些粒子的质量 电荷量以及速度大小如下表所示 粒子编号粒子编号质量质量电荷量电荷量 q q 0 0 速度大小速度大小 1 1m m2 2q qv v 2 22 2m m2 2q q2 2v v 3 33 3m m 3 3q q 3 3v v 4 42 2m m2 2q q3 3v v 5 52 2m m q q v v 由以上信息可知 从图中由以上信息可知 从图中a a b b c c处进入的粒子对应表中的编号分别为处进入的粒子对应表中的编号分别为 A A 3 3 5 5 4 4 B B 4 4 2 2 5 5 C C 5 5 3 3 2 2 D D 2 2 4 4 5 5 解析 由带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹并结合左手定则可知 解析 由带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹并结合左手定则可知 a a b b c c三个带电三个带电 粒子分别带正 正 负电荷 而粒子分别带正 正 负电荷 而a a b b c c三个带电粒子在磁场中做圆周运动的半径之三个带电粒子在磁场中做圆周运动的半径之 比为比为r r1 1 r r2 2 r r3 3 2 3 22 3 2 由 由R R 可知五个带电粒子在磁场中做圆周运动的半径之可知五个带电粒子在磁场中做圆周运动的半径之 m mv v q qB B 比为比为 2 3 3 2 2 3 3 2 所以 所以a a b b c c三个带电粒子分别是编号三个带电粒子分别是编号 2 2 4 4 5 5 三个 三个 D D 正确 正确 1 1 2 2 答案 答案 D D 二 多项选择题二 多项选择题 本题共本题共 4 4 小题 每小题小题 每小题 7 7 分 共计分 共计 2828 分 每小题有多个选项符合题意 分 每小题有多个选项符合题意 全部选对的得全部选对的得 7 7 分 选对但不全的得分 选对但不全的得 4 4 分 错选或不答的得分 错选或不答的得 0 0 分分 7 7 劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器 其原理如图所示 这台 劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器 其原理如图所示 这台 加速器由两个铜质加速器由两个铜质D D形盒形盒D D1 1 D D2 2构成 其间留有空隙 下列说构成 其间留有空隙 下列说 法正确的是法正确的是 A A 离子由加速器的中心附近进入加速器 离子由加速器的中心附近进入加速器 B B 离子由加速器的边缘进入加速器 离子由加速器的边缘进入加速器 C C 离子从磁场中获得能量 离子从磁场中获得能量 4 D D 离子从电场中获得能量 离子从电场中获得能量 解析 离子在磁场中做匀速圆周运动 速度越大 轨道半径越大 所以离子要从加速解析 离子在磁场中做匀速圆周运动 速度越大 轨道半径越大 所以离子要从加速 器的中心附近进入加速器 洛伦兹力总是垂直于速度的方向 所以磁场是不对离子做器的中心附近进入加速器 洛伦兹力总是垂直于速度的方向 所以磁场是不对离子做 功的 它的作用只是改变离子的速度方向 而电场的作用才是加速离子 使之获得能功的 它的作用只是改变离子的速度方向 而电场的作用才是加速离子 使之获得能 量 由此可见 选项量 由此可见 选项 A A D D 是正确的 是正确的 答案 答案 ADAD 8 8 带电粒子进入云室会使云室中的气体电离 从而显示其运动轨迹 如 带电粒子进入云室会使云室中的气体电离 从而显示其运动轨迹 如 图所示是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹 图所示是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹 a a和和b b是轨迹是轨迹 上的两点 匀强磁场上的两点 匀强磁场B B垂直于纸面向里 该粒子在运动时 其质量和垂直于纸面向里 该粒子在运动时 其质量和 电荷量不变 而动能逐渐减少 下列说法正确的是电荷量不变 而动能逐渐减少 下列说法正确的是 A A 粒子先经过 粒子先经过a a点 再经过点 再经过b b点点 B B 粒子先经过 粒子先经过b b点 再经过点 再经过a a点点 C C 粒子带负电 粒子带负电 D D 粒子带正电 粒子带正电 解析 由于粒子的速度减小 所以轨道半径不断减小 所以解析 由于粒子的速度减小 所以轨道半径不断减小 所以 A A 对 对 B B 错 由左手定则错 由左手定则 得粒子应带负电 得粒子应带负电 C C 对 对 D D 错 错 答案 答案 ACAC 9 9 某空间存在着如图所示的水平方向的匀强磁场 某空间存在着如图所示的水平方向的匀强磁场 A A B B两个物块两个物块 叠放在一起 并置于光滑水平地面上 物块叠放在一起 并置于光滑水平地面上 物块A A带正电 物块带正电 物块B B 为不带电的绝缘块 水平恒力为不带电的绝缘块 水平恒力F F作用在物块作用在物块B B上 使上 使A A B B一起一起 由静止开始向左运动 则在由静止开始向左运动 则在A A B B一起向左运动的过程中一起向左运动的过程中 A A A A对对B B的压力变小的压力变小 B B A A对对B B的压力变大的压力变大 C C B B对对A A的摩擦力不变的摩擦力不变 D D B B对地面的压力变大对地面的压力变大 解析 根据左手定则可判断解析 根据左手定则可判断A A受到的洛伦兹力的方向竖直向下 所以 受到的洛伦兹力的方向竖直向下 所以 A A对对B B的压力的压力 变大 变大 B B对地面的压力也变大 对于对地面的压力也变大 对于A A B B整体来讲 向左做匀加速直线运动的加速度整体来讲 向左做匀加速直线运动的加速度 不变 故不变 故B B对对A A的静摩擦力不变 的静摩擦力不变 答案 答案 BCDBCD 1010 2011 2011 年浙江理综年浙江理综 利用如图所示装置可以选择一定速度范围利用如图所示装置可以选择一定速度范围 内的带电粒子 图中板内的带电粒子 图中板MNMN上方是磁感应强度大小为上方是磁感应强度大小为B B 方向 方向 垂直纸面向里的匀强磁场 板上有两条宽度分别为垂直纸面向里的匀强磁场 板上有两条宽度分别为 2 2d d和和d d 的缝 两缝近端相距为的缝 两缝近端相距为L L 一群质量为一群质量为m m 电荷量为 电荷量为q q 具有 具有 不同速度的粒子从宽度为不同速度的粒子从宽度为 2 2d d的缝垂直于板的缝垂直于板MNMN进入磁场 对进入磁场 对 于能够从宽度为于能够从宽度为d d的缝射出的粒子 下列说法正确的是的缝射出的粒子 下列说法正确的是 A A 粒子带正电 粒子带正电 5 B B 射出粒子的最大速度为 射出粒子的最大速度为 q qB B 3 3d d L L 2 2m m C C 保持 保持d d和和L L不变 增大不变 增大B B 射出粒子的最大速度与最小速度之差增大 射出粒子的最大速度与最小速度之差增大 D D 保持 保持d d和和B B不变 增大不变 增大L L 射出粒子的最大速度与最小速度之差增大 射出粒子的最大速度与最小速度之差增大 解析 由左手定则可知粒子带负电 解析 由左手定则可知粒子带负电 A A 错 粒子运动最大半径为错 粒子运动最大半径为R R 由 由qvBqvB m m 3 3d d L L 2 2 得得v vmax max B B 对 粒子运动最小半径对 粒子运动最小半径r r v vmin min 则 则 v v2 2 r r q qB BR R m m q qB B 3 3d d L L 2 2m m L L 2 2 q qB Br r m m q qB BL L 2 2m m v vmax max v vmin min d d和和L L不变 增大不变 增大B B v vmax max v vmin min 增大 增大 C C 正确 同理正确 同理 D D 错误 错误 3 3q qB Bd d 2 2m m 答案 答案 BCBC 三 计算题三 计算题 本题共本题共 2 2 小题 共计小题 共计 3030 分 解答时请写出必要的文字说明 方程式和演算步分 解答时请写出必要的文字说明 方程式和演算步 骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单骤 只写出最后答案的不能得分 有数值计算的题 答案中必须明确写出数值和单 位 位 1111 15 15 分分 在研究性学习活动中 某同学设计了一个测定带电粒子比在研究性学习活动中 某同学设计了一个测定带电粒子比 荷的实验 其实验装置如图所示 荷的实验 其实验装置如图所示 abcdabcd是一个边长为是一个边长为L L的正方形的正方形 盒子 在盒子 在a a处和处和cdcd边的中点边的中点e e处各有一个小孔 处各有一个小孔 e e外有一能显示外有一能显示 粒子从粒子从e e孔射出的荧光屏孔射出的荧光屏M M 盒子内有一方向垂直于盒子内有一方向垂直于abcdabcd平面的匀平面的匀 强磁场 磁感应强度为强磁场 磁感应强度为B B 粒子源不断地发射相同的带电粒子 粒子的初速度可忽略 粒子源不断地发射相同的带电粒子 粒子的初速度可忽略 先让粒子经过电压为先让粒子经过电压为U U的电场加速 然后粒子立即由的电场加速 然后粒子立即由a a孔射入盒内 粒子经磁场偏转孔射入盒内 粒子经磁场偏转 后恰好从后恰好从e e孔射出 不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力 问 你认为该同学的孔射出 不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力 问 你认为该同学的 设计方案可行吗 若可行 求出带电粒子的比荷 若不可行 说明你的理由 设计方案可行吗 若可行 求出带电粒子的比荷 若不可行 说明你的理由 解析 可行解析 可行 设粒子经电场加速后离开电场时速度为设粒子经电场加速后离开电场时速度为v v 根据动能定理 根据动能定理 qUqU mvmv2 2 1 1 2 2 粒子进入磁场后做匀速圆周运动 轨迹如图所示 设圆周半径为粒子进入磁场后做匀速圆周运动 轨迹如图所示 设圆周半径为 R R 由几何关系可得 由几何关系可得 L L R R 2 2 L L 2 2 2 2 R R2 2