2019-2020學(xué)年高中物理 第6章 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用 專題專項(xiàng)訓(xùn)練（含解析）魯科版選修3-1

《2019-2020學(xué)年高中物理 第6章 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用 專題專項(xiàng)訓(xùn)練（含解析）魯科版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第6章 磁場(chǎng)對(duì)電流和運(yùn)動(dòng)電荷的作用 專題專項(xiàng)訓(xùn)練（含解析）魯科版選修3-1（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題專項(xiàng) 一、選擇題 1．一個(gè)帶電粒子，沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子的一段徑跡如圖所示，徑跡上的每小段都可近似看成圓弧，由于帶電粒子使沿途空氣電離，粒子的能量逐漸減小(帶電荷量不變)，從圖中的情況可以確定 (　　) A．粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，帶正電 B．粒子從b運(yùn)動(dòng)到a，帶正電 C．粒子從a運(yùn)動(dòng)到b，帶負(fù)電 D．粒子從b運(yùn)動(dòng)到a，帶負(fù)電 解析：能量(mv2)減小，由r＝知r減小，所以粒子從b到a，由左手定則知，粒子帶正電．B正確． 答案：B 2．一圓筒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與筒的軸平行，筒的橫截面如圖所示．圖中直徑MN的兩端分別開有小孔，筒繞其中

2、心軸以角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．在該截面內(nèi)，一帶電粒子從小孔M射入筒內(nèi)，射入時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與MN成30°角．當(dāng)筒轉(zhuǎn)過90°時(shí)，該粒子恰好從小孔N飛出圓筒．不計(jì)重力．若粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞，則帶電粒子的比荷為(　　) A.　　　　　　　　　　 B. C. D. 解析：定圓心、畫軌跡，由幾何關(guān)系可知，此段圓弧所對(duì)圓心角θ＝30°，所需時(shí)間t＝T＝；由題意可知粒子由M飛至N′與圓筒旋轉(zhuǎn)90°所用時(shí)間相等，即t＝＝，聯(lián)立以上兩式得＝，A項(xiàng)正確． 答案：A 3．普通電視機(jī)的顯像管中，掃描顯像主要是利用磁場(chǎng)對(duì)高速電子束的偏轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的，其掃描原理如圖所示：在圓形區(qū)域內(nèi)的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向垂直于

3、紙面，當(dāng)不加磁場(chǎng)時(shí)，電子束將通過O點(diǎn)而打在屏幕的中心M點(diǎn)，為了使屏幕上出現(xiàn)一條以M點(diǎn)為中點(diǎn)的亮線PQ，那么，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的規(guī)律應(yīng)是下圖中的(　　) 答案：B 4．(多選)長(zhǎng)為l的水平極板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，極板間距離也為l，極板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，帶電荷量為q的正粒子(不計(jì)重力)，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直于磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng)，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是(　　) A．使粒子的速度v< B．使粒子的速度v> C．使粒子的速度v> D．使粒子的速度

4、邊飛出或從右邊飛出，粒子從左邊飛出的臨界條件是r＝，由幾何關(guān)系可得粒子從右邊飛出的臨界條件是r＝l，再由半徑公式可得v<或v>. 答案：AB 5．如圖所示，在x>0、y>0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由x軸上到原點(diǎn)的距離為x0的P點(diǎn)，以平行于y軸的初速度射入此磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)作用下沿垂直于y軸的方向射出此磁場(chǎng)，(不計(jì)重力的影響)．由這些條件(　　) A．不能確定粒子通過y軸時(shí)的位置 B．不能確定粒子速度的大小 C．不能確定粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間 D．以上三個(gè)判斷都不對(duì) 解析：帶電粒子平行于y

5、軸射入及垂直于y軸射出磁場(chǎng)，由此可確定此粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為原點(diǎn)O，半徑為x0，則粒子通過y軸時(shí)的位置為(0，x0)，故A錯(cuò)；由R＝可以求出粒子速度v，故B錯(cuò)；粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間為，而T＝，故C錯(cuò)． 答案：D 6．如圖所示，一質(zhì)子(氫原子核)和一個(gè)α粒子(氦原子核)從a點(diǎn)同時(shí)以相同的動(dòng)能沿垂直于磁場(chǎng)邊界且垂直于磁場(chǎng)方向射入寬度為d的有界磁場(chǎng)中，并都能從磁場(chǎng)右邊界射出，則以下說法正確的是(　　) A．質(zhì)子先射出磁場(chǎng)區(qū)域 B．α粒子先射出磁場(chǎng)區(qū)域 C．質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的路程長(zhǎng) D．α粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的路程長(zhǎng) 答案：A 7．如圖所示，在屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁

6、場(chǎng)方向垂直紙面向里．P為屏上的一小孔．PC與MN垂直．一群質(zhì)量為m、帶電量為－q的粒子(不計(jì)重力)，以相同的速度v，從P處沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域．粒子入射方向在與磁場(chǎng)B垂直的平面內(nèi)，且散開在與PC夾角為θ的范圍內(nèi)．則在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為 (　　) A.　　　　　　　　 B. C. D. 解析：粒子沿PC方向射入，偏轉(zhuǎn)半個(gè)圓周打在PN上，長(zhǎng)度為l1＝2R＝，粒子沿與PC夾角為θ的方向射入，打在PN上的長(zhǎng)度為l2＝.則在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度為Δl＝l1－l2＝ 答案：D 8．(多選)利用如圖所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子．圖中板MN上方是磁感

7、應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，板上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端相距為L(zhǎng).一群質(zhì)量為m、電荷量為q，具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進(jìn)入磁場(chǎng)，對(duì)于能夠從寬度為d的縫射出的粒子，下列說法正確的是(　　) A．粒子帶正電 B．射出粒子的最大速度為 C．保持d和L不變，增大B，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大 D．保持d和B不變，增大L，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大 解析：利用左手定則可判定只有負(fù)電荷進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)才向右偏，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．利用qvB＝知r＝，能射出的粒子滿足≤r≤，因此對(duì)應(yīng)射出粒子的最大速度vmax＝＝，選項(xiàng)B正確．vmin＝

8、＝，Δv＝vmax－vmin＝，由此式可判定選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：BC 9．(選做題)如圖所示，一帶電粒子垂直射入一自左向右逐漸增強(qiáng)的磁場(chǎng)中，由于周圍氣體的阻尼作用，其運(yùn)動(dòng)軌跡仍為一段圓弧線，則從圖中可以判斷(不計(jì)重力)(　　) A．粒子從A點(diǎn)射入，速率逐漸減小 B．粒子從A點(diǎn)射入，速率逐漸增大 C．粒子帶負(fù)電，從B點(diǎn)射入磁場(chǎng) D．粒子帶正電，從B點(diǎn)射入磁場(chǎng) 解析：帶電粒子受阻尼作用，速率減小，而運(yùn)動(dòng)半徑未變，由r＝知，在粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上B應(yīng)逐漸減小，則粒子應(yīng)從A點(diǎn)射入磁場(chǎng)，故A對(duì)，B錯(cuò)．據(jù)左手定則及偏轉(zhuǎn)方向可以判斷粒子帶正電，C、D錯(cuò)． 答案：A 二、非選擇題 1

9、0．電子質(zhì)量為m、電荷量為q，以速度v0與x軸成θ角射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后落在x軸上的P點(diǎn)，如圖所示，求： (1)的長(zhǎng)度； (2)電子由O點(diǎn)射入到落在P點(diǎn)所需的時(shí)間t. 解析：(1)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，qv0B＝，OP＝2rsin θ＝sin θ. (2)t＝T，T＝，所以t＝ 答案：(1)sin θ　(2) 11．扭擺器是同步輻射裝置中的插入件，能使粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生扭擺．其簡(jiǎn)化模型如圖：Ⅰ、Ⅱ兩處的條形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)邊界豎直，相距為L(zhǎng)，磁場(chǎng)方向相反且垂直于紙面．一質(zhì)量為m、電荷量為－q、重力不計(jì)的粒子，從靠近平行板電容器MN板處由靜止釋放，極板間電壓為U，粒子經(jīng)電場(chǎng)

10、加速后平行于紙面射入Ⅰ區(qū)，射入時(shí)速度與水平方向的夾角θ＝30°. (1)當(dāng)Ⅰ區(qū)寬度L1＝L、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1＝B0時(shí)，粒子從Ⅰ區(qū)右邊界射出時(shí)速度與水平方向夾角也為30°，求B0及粒子在Ⅰ區(qū)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t. (2)若Ⅱ區(qū)寬度L2＝L1＝L、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B2＝B1＝B0，求粒子在Ⅰ區(qū)的最高點(diǎn)與Ⅱ區(qū)的最低點(diǎn)之間的高度差h. (3)若L2＝L1＝L、B1＝B0，為使粒子能返回Ⅰ區(qū)，求B2應(yīng)滿足的條件． 解析：(1)如圖1所示，設(shè)粒子射入磁場(chǎng)Ⅰ區(qū)的速度為v，在磁場(chǎng)Ⅰ區(qū)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R1，由動(dòng)能定理和牛頓第二定律得 圖1 qU＝mv2 ① qvB1＝m ② 由幾何知識(shí)得

11、 L＝2R1sin θ ③ 聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)得 B0＝ ④ 設(shè)粒子在磁場(chǎng)Ⅰ區(qū)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t T＝ ⑤ t＝T ⑥ 聯(lián)立②④⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)得 t＝， ⑦ (2)設(shè)粒子在磁場(chǎng)Ⅱ區(qū)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R2，由牛頓第二定律得qvB2＝m⑧ 由幾何知識(shí)可得 h＝(R1＋R2)(1－cos θ)＋Ltan θ ⑨ 聯(lián)立②③⑧⑨式，代入數(shù)據(jù)得 h＝(2－)L ⑩ (3)如圖2所示，為使粒子能再次回到Ⅰ區(qū)，應(yīng)滿足 R2(1＋sin θ) (或

12、B2≥ ) ? 答案：(1)B0＝ 　t＝ (2)h＝(2－)L　(3)B2> (或B2≥ ) 12．如圖，在y>0的區(qū)域存在方向沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E；在y<0的區(qū)域存在方向垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)氕核H和一個(gè)氘核H先后從y軸上y＝h點(diǎn)以相同的動(dòng)能射出，速度方向沿x軸正方向．已知H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度方向與x軸正方向的夾角為60°，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O處第一次射出磁場(chǎng).H的質(zhì)量為m，電荷量為q.不計(jì)重力．求： (1)H第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離； (2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小； (3)H第一次離開磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離． 解析：(1)H在電場(chǎng)中做

13、類平拋運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示．設(shè)H在電場(chǎng)中的加速度大小為a1，初速度大小為v1，它在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，第一次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置到原點(diǎn)O的距離為s1.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 s1＝v1t1 ① h＝a1t ② 由題給條件，H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的方向與x軸正方向夾角θ1＝60°.H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的y分量的大小為 a1t1＝v1 tan θ1 ③ 聯(lián)立以上各式得 s1＝h ④ (2)H在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律有 qE＝ma1 ⑤ 設(shè)H進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大小為v1′，由速度合成法則有 v1′＝ ⑥ 設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，H在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓軌道半徑為R

14、1，由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有 qv1′B＝ ⑦ 由幾何關(guān)系得 s1＝2R1 sin θ1 ⑧ 聯(lián)立以上各式得 B＝ ⑨ (3)設(shè)H在電場(chǎng)中沿x軸正方向射出的速度大小為v2，在電場(chǎng)中的加速度大小為a2，由題給條件得 (2m)v＝mv ⑩ 由牛頓第二定律有 qE＝2ma2 ? 設(shè)H第一次射入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小為v2′，速度的方向與x軸正方向夾角為θ2，入射點(diǎn)到原點(diǎn)的距離為s2，在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有 s2＝v2t2 ? h＝a2t ? v2′＝ ? sin θ2＝ ? 聯(lián)立以上各式得 s2＝s1，θ2＝θ1，v2′＝v1′ ? 設(shè)H在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R2，由⑦?式及粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式得 R2＝＝R1 ? 所以出射點(diǎn)在原點(diǎn)左側(cè)．設(shè)H進(jìn)入磁場(chǎng)的入射點(diǎn)到第一次離開磁場(chǎng)的出射點(diǎn)的距離為s2′，由幾何關(guān)系有 s2′＝2R2 sin θ2 ? 聯(lián)立④⑧???式得，H第一次離開磁場(chǎng)時(shí)的位置到原點(diǎn)O的距離為 s2′－s2＝(－1)h ? 答案：(1)h　(2) 　(3)(－1)h - 10 -