2013高考物理一轮复习拔高训练8-2

1、用心爱心专心 -1 - 对应学生 用书 P281 II备考基训I 1 .带电荷量为+ q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是 （ ）. A. 只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同 B. 如果把+ q改为-q,且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变 C. 洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直 D. 粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变 解析 因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如 当粒子速度与磁场垂直时 F= qvB,当粒子速度与磁场平行时 F= 0.又由于洛伦兹力的方向永 远与粒子的速度方向垂直， 因而

2、速度方向不同时， 洛伦兹力的方向也不同， 所以 A 选项错.因 为+ q改为一q且速度反向，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由 F= qvB知大小不变， 所以 B 项正确.因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角， 所以 C 选项错.因 为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒 子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，所以 D 项错. 答案 B 左 右 图 8-2- 18 2. 初速为vo的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初 始运动方向如图 8 2 18所示，则 （ ）. A. 电子将向右偏转，速率不变 B.

3、电子将向左偏转，速率改变 C. 电子将向左偏转，速率不变 D. 电子将向右偏转，速率改变 解析 由安培定则可知，通电导线右方磁场方向垂直纸面向里，则电子受洛伦兹力方向 由左手定则可判知向右，所以电子向右偏；由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不变. 答案 A 图 8 2 19 用心爱心专心 -2 - 3. 如图8 2 19 所示，一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为 v, 若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时 （ ）.用心爱心专心 -3 - A. v变大 B. v变小 C. v 不变 D. 不能确定 v 的变化 解析 物体受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下，物体受到的摩擦力变大，

4、到达底端时克 服摩擦力做功增加，动能减少，速度变小， B 正确. 答案 B A. B. C. D. 解析 题中既没给出离子所带电性，又没给出匀强磁场的具体方向，因此可能有多个 解.假设磁场方向垂直纸面向外，当离子带正电时，由左手定则可以判断离子刚飞入时所受 洛伦兹力方向沿 y轴负方向，离子运动轨迹是；同理可以判断当离子带负电时，运动轨迹 是，无论哪种情况，离子的运动轨迹都是和 x轴相切的，错误. 答案 C 图 8-2-20 5. （2011 山东兖州检测）两个带电粒子以同一速度、同一位置进入匀强磁场，在磁场中 它们的运动轨迹如图 8 2-20 所示.粒子a的运动轨迹半径为 ri,粒子b的运动轨

5、迹半径为 2,且2= 2ri, qi、q2分别是粒子a、b所带的电荷量，则 （ ）. A. a带负电、b带正电，比荷之比为 q : q = 2 : 1 m m B. a带负电、b带正电，比荷之比为 q : q = 1 : 2 m m C. a带正电、b带负电，比荷之比为 : = 2 : 1 m m D. a带正电、b带负电，比荷之比为 q : = 1 : 1 4 .垂直纸面的匀强磁场区域里，一离子从原点 0沿纸面向x轴正方向飞出，其运动轨迹 用心爱心专心 -4 - m m 解析 根据磁场方向及两粒子在磁场中的偏转方向可判断出 a、b分别带正、负电，根据 半径之比可计算出比荷之比为 2 : 1.

6、（单直线边界型） 答案 C用心爱心专心 -5 - Tx xO x xj 图 8-2-21 6. 如图8-2 21 所示，一半径为 R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质 量为m电量为q的正电荷（重力忽略不计）以速度v沿正对着圆心 0的方向射入磁场， 从磁场 中射出时速度方向改变了 0角磁场的磁感应强度大小为 （ ）. mv mv C. D.- 0 0 qRsin qRcosg 解析 本题考查带电粒子在磁场中的运动根据画轨迹、找圆心、定半径思路分析注 意两点，一是找圆心的两种方法： （1）根据初末速度方向垂线的交点. （2）根据已知速度方向 的垂线和弦的垂直平分线交点二是根据洛伦兹力提供

7、向心力和三角形边角关系，确定半径 2 mv 0 mv 、山十 打 qvB= , r = Rcot , B= .B 选项正确.（圆边界型） qRot 答案 B * A 图 8 2 22 7. 如图 8 2 22 所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同 的带电粒子a、b、c以不同的速率对准圆心 0沿 着A0方向射入磁场，其运动轨迹如图，若 带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是 （ ）. A. a粒子速率最大 B. c粒子速率最大 C. c 粒子在磁场中运动时间最长 D. 它们做圆周运动的周期 TaTbTc A. mv qRtan 0 mv B.- 0 qRcoty 用

8、心爱心专心 -6 - 0.- 用心爱心专心 -7 - 解析 做出三个粒子运动的圆心和半径，如图所示，半径最大的是 c粒子，最小的是 a 粒子，圆心角最大的是 a粒子，最小的是 c粒子，所以速率最大的是 c粒子，最小的是 a粒 子；因为三个粒子的电荷量与质量都相同，所以运动的周期是相同的，在磁场中运动时间最 长的是a粒子，最短的是 c粒子. 答案 B 8 .如图 8 -2 23 所示，匀强磁场的边界为平行四边形 ABDC其中AC边与对角线BC垂 直，一束电子以大小不同的速度沿 BC从B点射入磁场，不计电子的重力和电子之间的相互作 用，关于电子在磁场中运动的情况，下列说法中正确的是 （ ）. A.

9、 入射速度越大的电子，其运动时间越长 B. 入射速度越大的电子，其运动轨迹越长 C. 从AB边出射的电子的运动时间都相等 D.从AC边出射的电子的运动时间都相等 解析 电子以不同的速度沿 BC从B点射入磁场，若电子从 AB边射出，画出其运动轨迹 由几何关系可知在 AB边射出的粒子轨迹所对的圆心角相等，在磁场中的运动时间相等，与速 度无关，C对，A 错；从AC边射出的电子轨迹所对圆心角不相等，且入射速度越大，其运动 轨迹越短，在磁场中的运动时间不相等， B、D 错.（双直线边界型） 答案 C 图 8 2 24 9. （2010 广东卷改编）如图 8 2 24 是质谱仪的工作原理示意图.带电粒子被

10、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 AA.平板S下方有强度为Bo的 匀强磁场下列表述错误的是 （ ）. 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I D. 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的荷质比越小 解析 本题考查质谱仪的工作原理，意在考查考生分析带电粒子在电场、磁场中的受力 和运动的能力.图 8-2-23 用心爱心专心 -8 - 粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，最后进入磁场做匀用

11、心爱心专心 -9 - 速圆周运动.在速度选择器中受力平衡： qE= qvB得v= ，方向由左手定则可知磁场方向垂 B 直纸面向外，B C 选项正确.进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，由 2 mv mv qvB =R得，R=晶, 所以荷质比不同的粒子偏转半径不一样，所以, 答案 D A 项正确、 D项错. 图 8-2-25 10. （2011 合肥质检）如图 8-2-25 所示，在半径为 B的匀强磁场，MN是一竖直放置的感光板.从圆形磁场最高点 R的圆形区域内充满磁感应强度为 P垂直磁场射入大量的带正电， 电荷量为q,质量为m速度为v的粒子，不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动 以下说法正

12、确的是（ ）. A. 只要对着圆心入射， 出射后均可垂直打在 MN上 B. 对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线不一定过圆心 C. 对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，时间也越长 D. 只要速度满足 v = qBR沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在 m MN上 解析 当v丄B时，粒子所受洛伦兹力充当向心力，做半径和周期分别为 mv 2nrn qB qB 的匀速圆周运动；只要速度满足 v = qmR沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在 MN上, 选项 D 正确. 答案 D I考能提升I N A _ 11.如图 8 2-26 所示，直角三角形 向如图所示.两平行极板 M

13、 从靠近M板由静止开始加速， N接在电压为 从N板的小孔射出电场后, 图 8-2 -26 OAC a = 30 ）区域内有B- 0.5 T 的匀强磁场，方 U的直流电源上，左板为高电势.一带正电的粒子 垂直OA的方向从P点进入磁场中.带 电粒子的比荷为 m= 105C/kg , OP间距离为L= 0.3 m .全过程不计粒子所受的重力，则: 若加速电压 U 120 V，通过计算说明粒子从三角形 OAC勺哪一边离开磁场? 用心爱心专心 -10 - (2)求粒子分别从OA OC边离开磁场时粒子在磁场中运动的时间. 解析 如图所示，当带电粒子的轨迹与 OC边相切时为临界状态，设临界半径为 R,加 速

14、电压U0，则有: R 1 2 =L,解得 R= 0.1 m qU = qvB= mR, OA边射出. 2 n m 5 带电粒子在磁场做圆周运动的周期为 T= = 4n X 105s qB 当粒子从OA边射出时，粒子在磁场中恰好运动了半个周期 T 5 11 = 2 = 2 n X 10 s 1 T 4 n _ 当粒子从OC边射出时，粒子在磁场中运动的时间小于 -周期，即t2 R=w X 10_5s. 3 3 3 温度在这样的超高温度下，氘、氚混合气体已完全电离，成为氘、氚原子核和自由电子混 合而成的等离子体.从常温下处于分子状态的氘、氚材料开始，一直到上述热核温度的整个 加热过程中，必须把这个尺

15、寸有限的等离子体约束起来，使组成等离子体的原子核在发生足 够多的聚变反应之前不至于失散，可一般的容器无法使用，因为任何材料的容器壁都不可能 承受这样的高温而磁约束是目前的重点研究方案，利用磁场可以约束带电粒子这一特性， 构造一个特殊的磁容器建成聚变反应堆图 8- 2-27 所示是一种简化示意图，有一个环形匀 强磁场区域的截面内半径 R = 73 m，外半径F2= 3 m，磁感应强度 B= 0.5 T，被约束的粒子 的比荷 霜 4.0 X 107 C/kg，不计粒子重力和粒子间相互作用. (1)若带电粒子从中间区域沿半径方向射入磁场，则粒子不能穿越磁场外边界的最大速率 Vm是多少？ (2)若带电粒子以(1 )问中最大速率 Vm从圆心O出发沿圆环半径方向射入磁场，请在图中 画出其运动轨迹，并求出粒子从出发到第一次回到出发点所用的时间. 解析Ub= 125 V, KU0,贝U rR 粒子从 答案 (1) OA边(2)2 12.受控热核聚变要把高度纯净的氘、 氚混合材料加热到 1 亿度以上，即达到所谓热核 图 8-2-27 5 s n X 10 -5s 用心爱心专心 -11 - (1)设粒子运动的最大半径为 2 Vm = qvB 2 2 2 如图所示，R+ r = (R2 r) 解得：r = 1.0 m , Vm= 2X 107 m/s. (2)粒子的运动轨迹如