2019年高考物理大二輪復習 專題三 電場和磁場 專題跟蹤訓練9 磁場及帶電粒子在磁場中的運動.doc
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專題跟蹤訓練(九) 磁場及帶電粒子在磁場中的運動 一、選擇題 1．(2018全國卷Ⅱ) (多選)如圖，紙面內(nèi)有兩條互相垂直的長直絕緣導體L1、L2，L1中的電流方向向左，L2中的電流方向向上；L1的正上方有a、b兩點，它們相對于L2對稱．整個系統(tǒng)處于勻強外磁場中，外磁場的磁感應強度大小為B0，方向垂直于紙面向外．已知a、b兩點的磁感應強度大小分別為B0和B0，方向也垂直于紙面向外．則( ) A．流經(jīng)L1的電流在b點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0 B．流經(jīng)L1的電流在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0 C．流經(jīng)L2的電流在b點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0 D．流經(jīng)L2的電流在a點產(chǎn)生的磁感應強度大小為B0 [解析] 由對稱性可知，流經(jīng)L1的電流在a、b兩點產(chǎn)生的磁感應強度大小相等，設為B1，流經(jīng)L2的電流在a、b兩點產(chǎn)生的磁感應強度大小相等但方向相反，設其大小為B2，由磁場疊加原理有B0－B1－B2＝B0，B0－B1＋B2＝B0，聯(lián)立解得B1＝B0，B2＝B0，所以A、C正確． [答案] AC 2．(2018河南六市一聯(lián))如圖所示，PQ和MN為水平平行放置的金屬導軌，相距L＝1 m．P、M間接有一個電動勢為E＝6 V．內(nèi)阻不計的電源和一只滑動變阻器，導體棒ab跨放在導軌上并與導軌接觸良好，棒的質量為m＝ 0.2 kg，棒的中點用細繩經(jīng)定滑輪與物體相連，物體的質量M＝0.4 kg.棒與導軌的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5(設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，導軌與棒的電阻不計，g取10 m/s2)，勻強磁場的磁感應強度B＝2 T，方向豎直向下，為了使物體保持靜止，滑動變阻器連入電路的阻值不可能的是( ) A．2 Ω B．2.5 Ω C．3 Ω D．4 Ω [解析] 對棒ab受力分析可知，其受繩的拉力T＝Mg、安培力F安＝BIL＝和水平方向的摩擦力．若摩擦力向左，且滿足＋μmg＝Mg，代入數(shù)據(jù)解得R1＝4 Ω；若摩擦力向右，且滿足－μmg＝Mg，代入數(shù)據(jù)解得R2＝2.4 Ω，所以R的取值范圍為2.4 Ω≤R≤4 Ω，則選A. [答案] A 3．(2018廣東佛山質檢)(多選)如圖所示，在空間內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，質子和某種粒子從磁場下邊界MN上的O點以相同的速度v0(v0在紙面內(nèi)，v0與MN的夾角θ為銳角)射入磁場中，發(fā)現(xiàn)質子從邊界上的F點離開磁場，另一粒子從E點離開磁場．已知＝2d，＝d，不計粒子的重力和粒子間的相互作用力．下列說法正確的是( ) A．從E點飛出的可能是α粒子 B．從E點飛出的可能是氚核 C．兩種粒子在磁場中的運動時間相等 D．兩種粒子在磁場中的運動軌跡所對應的圓心角相等 [解析] 設質子在磁場中做圓周運動的軌道半徑為r1，另一種粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑為r2，兩種粒子的運動軌跡如圖所示，則由幾何關系可知，d＝2r1sinθ，3d＝2r2sinθ，兩式聯(lián)立可解得r2＝3r1，由洛倫茲力提供向心力可得r1＝，另一種粒子的半徑r2＝，可得＝3，故從E點飛出的可能是氚核，選項A錯誤，B正確；由幾何知識可知，兩粒子在磁場中運動時，轉過的圓心角均為α＝2(π－θ)，故選項D正確；根據(jù)T＝可知兩種粒子的周期不同，由t＝T可知，兩粒子在磁場中的運動時間不相等，選項C錯誤． [答案] BD 4．(2018安徽示范高中質檢)(多選)電磁動力發(fā)射裝置原理如圖所示，把待發(fā)射導體放置在強磁場中的M、N兩平行導軌中并與導軌良好接觸，導軌長度為x(不變)，再給導體通以大電流，使導體在安培力作用下沿導軌加速運動，并以某一速度發(fā)射出去．已知磁場方向垂直兩導軌所在平面向上，下列說法正確的是( ) A．要把導體向右發(fā)射出去，應將N接電源正極，M接電源負極 B．在導體質量、電流大小和磁感應強度大小一定時，要增大發(fā)射速度，應減小導軌間距和導體直徑 C．在其他條件不變時，可改變磁感應強度B的方向，使之與導軌所在平面平行來增大發(fā)射速度 D．在其他條件不變時，可增大電流來增大發(fā)射速度 [解析] 由左手定則可知，要把導體向右發(fā)射出去，導體中的電流方向應垂直紙面向里，則應將N接電源正極，M接電源負極，A正確；導體發(fā)射的過程中，安培力對導體做正功，則由動能定理BILx＝mv2可知，v＝，在導體的質量、電流大小和磁感應強度大小一定時，要增大發(fā)射速度，應增大導軌間距和導體直徑，B錯誤；在其他條件不變時，若磁感應強度的方向與導軌所在平面平行，導體所受的安培力在垂直導軌所在平面方向上，則導體不能發(fā)射出去，C錯誤；由v＝可知，在其他條件不變時，可增大電流來增大發(fā)射速度，D正確． [答案] AD 5．(2018衡水中學高三調研)如圖所示，紙面內(nèi)有寬為L，水平向右飛行的帶電粒子流，粒子質量均為m、電荷量均為－q、速率均為v0，不考慮粒子的重力及相互間的作用，要使粒子都會聚到一點，可以在粒子流的右側虛線框內(nèi)設計一勻強磁場區(qū)域，則磁場區(qū)域的形狀及對應的磁感應強度可以是哪一種(其中B0＝，A、C、D選項中曲線均為半徑是L的圓弧，B選項中曲線為半徑是的圓)( ) [解析] 若帶電粒子水平向右射入選項A所示的勻強磁場中，根據(jù)洛倫茲力提供向心力，qv0B0＝，解得粒子運動的軌跡半徑R＝L，恰好等于磁場圓形邊界的半徑，所以可以使粒子都會聚到一點(梭形磁場區(qū)域的最下方點)，選項A正確；對于選項B中的圖象，粒子運動的軌跡半徑是磁場圓半徑的2倍，所以帶電粒子流無法從磁場區(qū)域的同一點離開，選項B錯誤；同理可知，選項D的圖象也不符合題意，選項D錯誤；對選項C的圖象分析，可知粒子都從磁場區(qū)域的下邊界離開，但不能會聚到同一點，選項C錯誤． [答案] A 6．(2018石家莊質檢一) (多選)如圖所示，等腰直角三角形abc區(qū)域內(nèi)存在方向垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B，直角邊bc的長度為L.三個相同的帶正電粒子從b點沿bc方向分別以速率v1、v2、v3射入磁場，在磁場中運動的時間分別為t1、t2、t3，且t1∶t2∶t3＝3∶3∶2.不計粒子的重力及粒子間的相互作用，下列說法正確的是( ) A．粒子的速率關系一定是v1＝v2
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