【详解】12-13全程学习方略课后巩固作业：3

第页（40分钟50分）一、选择题（本题包括5小题，每小题6分，共30分.每小题至少一个选项正确）1.（2019·长春高二检测）运动电荷进入磁场（无其他场）中，可能做的运动是()A．匀速圆周运动B．平抛运动C．自由落体运动D．匀速直线运动2.如图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B0A.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，粒子的荷质比越小3.（2019·临汾高二检测）极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地极附近的大气层后，由于地磁场的作用而产生的.如图所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极做螺旋运动，旋转半径不断减小.此运动形成的原因是()A.可能是洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小B.可能是介质阻力对粒子做负功，使其动能减小C.可能是粒子所带电荷量减小D.南北两极的磁感应强度较大4.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速.两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出.如果用同一回旋加速器分别加速氚核和α粒子，比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有()A．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小C．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大D．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较小5.（2019·孝感高二检测）如图所示，在x>0,y>0的空间有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B,现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场，其出射方向如图所示，不计重力的影响，则()A.初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子B.初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子C.在磁场中运动时间最长的是沿③方向射出的粒子D.在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子二、非选择题（本题包括2小题，共20分，要有必要的文字叙述）6.（10分）一个质量为m，电荷量为-q，不计重力的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x轴正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限.求：（1）匀强磁场的磁感应强度B；（2）穿过第一象限的时间.7.（2019·黄冈高二检测）(10分)如图所示，在地面附近有一个范围足够大的相互正交的匀强电场和匀强磁场.匀强磁场的磁感应强度为B，方向水平并垂直纸面向外，一质量为m、带电量为-q的带电微粒在此区域恰好做速度大小为v的匀速圆周运动.（重力加速度为g）（1）求此区域内电场强度的大小和方向；（2）若某时刻微粒运动到场中距地面高度为H的P点，速度与水平方向成45°的角，如图所示.则该微粒至少需要经过多长时间运动到距地面最高点?最高点距地面多高?答案解析1.【解析】选A、D．若运动电荷平行磁场方向进入磁场，则电荷做匀速直线运动，若运动电荷垂直磁场方向进入磁场，则电荷做匀速圆周运动，A、D正确．由于电荷的质量不计，故电荷不可能做平抛运动或自由落体运动.B、C错误.2.【解析】选A、B、C.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qvB=qE，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=，即粒子的荷质比，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，粒子的荷质比越大，D错.3.【解析】选B、D.洛伦兹力永远不做功，A错；由带电粒子旋转半径R=知，半径减小，可能是粒子速度v减小、电荷量增大或磁感应强度变大，故B、D正确，C错.4.【解析】选B．交流电源的周期等于粒子在D形盒中做匀速圆周运动的周期T=，由于氚核比荷小所以加速氚核的交流电源的周期较大．粒子在回旋加速器中获得的最大动能，而氚核小，所以氚核获得的最大动能较小．故B正确,A、C、D错误.5.【解析】选A、D.显然图中四条圆弧中①对应的半径最大，由半径公式R=可知，质量和电荷量相同的带电粒子在同一个磁场中做匀速圆周运动的速度越大，半径越大，A对B错；根据周期公式T=知，当圆弧对应的圆心角为θ时，带电粒子在磁场中运动的时间为t=，圆心角越大则运动时间越长，圆心均在x轴上，由半径大小关系可知④的圆心角为π，且最大，故在磁场中运动时间最长的是沿④方向射出的粒子，D对C错.6.【解析】（1）作出带电粒子做圆周运动的圆心和轨迹，由图中几何关系知：Rcos30°=a，得：R=Bqv=得：B=（2）运动时间：t=答案：（1）（2）7.【解析】(1)要满足微粒做匀速圆周运动，则：qE=mg得E=mg/q方向竖直向下(2)如图所示当微粒第一次运动到最高点时，α=135°，则T=2πm/qB所以：t=H1=R+Rsin45°+H=H+答案:（1）mg/q方向竖直向下（2）【方法技巧】复合场分析应注意的问题(1)首先要弄清是一个怎样的复合场，是磁场与电场的复合，还是磁场与重力场的复合，还是磁场、电场、重力场的复合；其次，要正确地对带电粒子进行受力分析和运动过程分析．在进行受力分析时要注意洛伦兹力方向的判定方法——左手定则．在运动过程分析时，要特别注意洛伦兹力特点——始终和运动方向垂直，不做功；最后，选择合适的动力学方程进行求解．(2)带电粒子在复合场中的运动问题是电磁学知识和力学知识的结合，分析方法和力学问题的分析方法基本相同，不同之处是多了电场力和洛伦兹力．因此，带电粒子在复合场中的运动