高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題突破篇 限時集訓(xùn)8 磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運(yùn)動-人教版高三物理試題

《高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題突破篇 限時集訓(xùn)8 磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運(yùn)動-人教版高三物理試題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題突破篇 限時集訓(xùn)8 磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運(yùn)動-人教版高三物理試題（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題限時集訓(xùn)(八)　磁場、帶電粒子在磁場及復(fù)合場中的運(yùn)動 (建議用時：40分鐘) 一、選擇題(本題共8小題，每小題6分．在每小題給出的四個選項中，第1～5題只有一項符合題目要求，第6～8題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．) 1．中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖21所示．結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是(　　) 圖21 A．地理南、北極與地磁場的南、北極不重合 B．地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近 C．地球

2、表面任意位置的地磁場方向都與地面平行 D．地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用 C　[地球為一巨大的磁體，地磁場的南極、北極在地理上的北極和南極附近，兩極并不重合；且地球內(nèi)部也存在磁場，只有赤道上空磁場的方向才與地面平行；對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的速度方向與地磁場方向不會平行，一定受到地磁場力的作用，故C項說法不正確．] 2. (2016·洛陽三模)如圖22所示，一個靜止的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(不計重力)，經(jīng)電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，粒子在磁場中轉(zhuǎn)半個圓后打在P點，設(shè)OP＝x，能夠正確反映x與U之間的函數(shù)關(guān)系的是(　　) 圖22

3、 B　[帶電粒子經(jīng)電壓U加速，由動能定理，qU＝mv2，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，洛倫茲力提供向心力，qvB＝m，而R＝，聯(lián)立解得x＝.由此可知能夠正確反映x與U之間的函數(shù)關(guān)系的是選項B中圖象．] 3.如圖23所示是回旋加速器的工作原理圖，兩個半徑為R的中空半圓金屬盒D1、D2間窄縫寬為d，兩金屬電極間接有高頻電壓U，中心O處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子在兩盒間被電壓U加速，勻強(qiáng)磁場垂直兩盒面，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，令粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)行的總時間為t，則下列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：25702039】 圖23 A．粒子的比荷越小，時間t越大

4、B．加速電壓U越大，時間t越大 C．磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，時間t越大 D．窄縫寬度d越大，時間t越大 C　[帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，由洛倫茲力提供向心力Bqv＝m及粒子最大偏轉(zhuǎn)半徑為R，得帶電粒子獲得的最大動能為Ekm＝，令加速次數(shù)為n，則nqU＝Ekm，粒子每加速一次后，在磁場中運(yùn)動半個周期，所以粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)行的總時間t＝n·＝，聯(lián)立得t＝，C正確，A、B、D錯誤．] 4．(2016·湖北八校聯(lián)考)如圖24所示，空間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，從P點平行直線MN射出的a、b兩個帶電粒子，從它們射出到第一次到達(dá)直線MN所用的時間相同，到達(dá)MN時速度方向與MN的夾角分別為60°

5、和90°，不計粒子重力以及粒子間的相互作用力，則兩粒子速度大小之比va∶vb為(　　) 圖24 A．2∶1 B．3∶2 C．4∶3 D．∶ C　[兩粒子做圓周運(yùn)動的軌跡如圖，設(shè)P點到MN的距離為L，由圖知b粒子的運(yùn)動軌跡半徑為Rb＝L，對于a粒子有L＋Racos 60°＝Ra，解得：Ra＝2L，即兩粒子的半徑之比為Ra∶Rb＝2∶1?、?，粒子做圓周運(yùn)動的周期為T＝，由題意知·＝·，得兩粒子的比荷之比為∶＝3∶2　②，粒子所受的洛倫茲力提供其所需的向心力，有qvB＝m，得v＝?、?，聯(lián)立①②③得＝.] 5.兩平行的金屬板沿水平方向放置，極板上所帶電荷情況如圖25所示，且極板間有垂

6、直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)將兩個質(zhì)量相等的帶電小球分別從P點沿水平方向射入極板間，兩小球均能沿直線穿過平行板，若撤去磁場，仍將這兩個帶電小球分別保持原來的速度從P點沿水平方向射入極板間，則兩個小球會分別落在A、B兩點，設(shè)落在A、B兩點的小球的帶電荷量分別為qA、qB，則下列關(guān)于此過程的說法正確的是(　　) 圖25 A．兩小球一定帶負(fù)電 B．若qA>qB，則兩小球射入時的初速度一定有vA>vB C．若qA>qB，則兩小球射入時的動能一定有EkA

7、線運(yùn)動，故可知洛倫茲力一定豎直向上，由左手定則可知，小球一定帶正電，選項A錯誤；同時可知小球的重力不能忽略，當(dāng)小球做勻速直線運(yùn)動時有qAvAB＋qAE＝mg，qBvBB＋qBE＝mg，聯(lián)立可得qAvAB＋qAE＝qBvBB＋qBE，即qA(vAB＋E)＝qB(vBB＋E)，由此可知，若qA>qB，則一定有vAxB，則應(yīng)有vA>vB，與上述矛盾，由此可知，兩個小球在極板間運(yùn)動的加速度不可能相等，選項D錯誤．] 6．(2016·湖南十三校一

8、聯(lián))如圖26所示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，y軸豎直向上．第Ⅲ、Ⅳ象限內(nèi)有垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場，第Ⅳ象限同時存在方向平行于y軸的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出)．一帶電小球從x軸上的A點由靜止釋放，恰好從P點垂直于y軸進(jìn)入第Ⅳ象限，然后做圓周運(yùn)動，從Q點垂直于x軸進(jìn)入第Ⅰ象限，Q點距O點的距離為d，重力加速度為g.根據(jù)以上信息，可以求出的物理量有(　　) 圖26 A．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 B．小球在第Ⅳ象限運(yùn)動的時間 C．電場強(qiáng)度的大小和方向 D．圓周運(yùn)動的速度大小 BD　[由A到P點過程有mgd＝mv2，則小球做圓周運(yùn)動的速度大小v＝，選項D正確；小球在第Ⅳ象限運(yùn)動的時間t＝T

9、＝＝，選項B正確；在第Ⅳ象限，小球做圓周運(yùn)動，則有mg＝qE，由于m、q未知，不能求電場強(qiáng)度的大小，由d＝知，不能求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，選項A、C錯誤．] 7.如圖27所示，直角三角形ABC區(qū)域中存在一勻強(qiáng)磁場，比荷相同的兩個粒子(不計重力)從A點沿AB方向射入磁場，分別從AC邊上的P、Q兩點射出，則(　　) 圖27 A．從P點射出的粒子速度大 B．從Q點射出的粒子速度大 C．從Q點射出的粒子在磁場中運(yùn)動的時間長 D．兩個粒子在磁場中運(yùn)動的時間一樣長 BD　[粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，根據(jù)幾何關(guān)系(如圖所示，弦切角相等)，粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的圓心角相等，根據(jù)粒子在磁場中運(yùn)動的時間

10、t＝T，粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的周期T＝，可知粒子在磁場中運(yùn)動的時間相等，故D項正確，C項錯誤；如圖所示，粒子在磁場中做圓周運(yùn)動，分別從P點和Q點射出，由圖知，粒子運(yùn)動的半徑RP

11、的是(　　) 圖28 A．粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中的速率之比為1∶1 B．粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中的角速度之比為2∶1 C．粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中的圓心角之比為1∶2 D．區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的寬度之比為1∶1 ACD　[由于洛倫茲力對帶電粒子不做功，故粒子在兩磁場中的運(yùn)動速率不變，故A正確；由洛倫茲力f＝qBv＝ma和a＝v·ω可知，粒子運(yùn)動的角速度之比為ω1∶ω2＝B1∶B2＝1∶2，則B錯誤；由于粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)的運(yùn)動時間相等，由t＝可得t＝＝，且B2＝2B1，所以可得θ1∶θ2＝1∶2，則C正確；由題意可知，粒子在區(qū)域Ⅰ中運(yùn)動的圓心角為30°，則粒子在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動的圓心角為

12、60°，由R＝可知粒子在區(qū)域Ⅰ中的運(yùn)動半徑是在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動半徑的2倍，設(shè)粒子在區(qū)域Ⅱ中的運(yùn)動半徑為r，作粒子運(yùn)動的軌跡如圖所示，則由圖可知，區(qū)域Ⅰ的寬度d1＝2rsin 30°＝r；區(qū)域Ⅱ的寬度d2＝rsin 30°＋rcos(180°－60°－60°)＝r，故D正確．] 二、計算題(共2小題，32分) 9．(16分) (2016·遼寧省遼南協(xié)作校聯(lián)考)如圖29所示，在矩形ABCD內(nèi)，對角線BD以上的區(qū)域存在平行于AD向下的勻強(qiáng)電場，對角線BD以下的區(qū)域存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(圖中未標(biāo)出)，其中AD邊長為L，AB邊長為L，一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電粒子(不計重力)以初速度v0從

13、A點沿AB方向進(jìn)入電場，經(jīng)對角線BD某處垂直BD進(jìn)入磁場．求： 【導(dǎo)學(xué)號：25702040】 圖29 (1)該粒子進(jìn)入磁場時速度的大小； (2)電場強(qiáng)度的大??； (3)要使該粒子能從磁場返回電場，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足什么條件？(結(jié)論可用根式來表示) 【解析】　(1)如題圖所示，由幾何關(guān)系可得∠BDC＝30°，帶電粒子受電場力作用做類平拋運(yùn)動，由速度三角形可得 vx＝v0 vy＝v0 則v＝＝2v0. (2)設(shè)BP的長度為x，則有xsin 30°＝t1 L－xcos 30°＝v0t1 Eq＝ma vy＝at1 解得x＝，t1＝，E＝. (3)若磁場方向向外，軌跡與D

14、C相切，如圖甲所示有 R1＋＝ 得R1＝ 由B1qv＝m得B1＝ 磁場方向向外，要使粒子返回電場，則B1≥ 若磁場方向向里，軌跡與BC相切時，如圖乙所示有 R2＋＝ 得R2＝ 由B2qv＝m得B2＝ 磁場方向向里，要使粒子返回電場， 則B2≥. 【答案】　見解析 10．(16分)(2015·江蘇高考T15)一臺質(zhì)譜儀的工作原理如圖30所示，電荷量均為＋q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場，其初速度幾乎為零．這些離子經(jīng)加速后通過狹縫O沿著與磁場垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，最后打在底片上．已知放置底片的區(qū)域MN＝L，且OM＝L.某次測量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)區(qū)

15、域MQ損壞，檢測不到離子，但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測到離子．在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后，原本打在MQ的離子即可在QN檢測到． 圖30 (1)求原本打在MN中點P的離子質(zhì)量m； (2)為使原本打在P的離子能打在QN區(qū)域，求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍； (3)為了在QN區(qū)域?qū)⒃敬蛟贛Q區(qū)域的所有離子檢測完整，求需要調(diào)節(jié)U的最少次數(shù)．(取lg 2＝0.301，lg 3＝0.477，lg 5＝0.699) 【解析】　(1)離子在電場中加速，qU0＝mv2 在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，qvB＝m 解得r0＝ 代入r0＝L，解得m＝. (2)由(1)知，U＝， 離子打在Q點時，r＝L，得U＝ 離子打在N點時，r＝L，得U＝ 則電壓的范圍≤U≤. (3)由(1)可知，r∝ 由題意知，第1次調(diào)節(jié)電壓到U1，使原本Q點的離子打在N點，＝ 此時，原本半徑為r1的打在Q1的離子打在Q上， ＝ 解得r1＝2L 第2次調(diào)節(jié)電壓到U2，原本打在Q1的離子打在N點，原本半徑為r2的打在Q2的離子打在Q上，則 ＝，＝，解得r2＝3L 同理，第n次調(diào)節(jié)電壓，有rn＝n＋1L 檢測完整，有rn≤，解得n≥－1≈2.8 最少次數(shù)為3次． 【答案】　(1)　(2)≤U≤　(3)最少次數(shù)為3次