2020高考物理一轮复习第九章磁场课时规范练29磁吃运动电荷的作用新人教版.pdf

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1、【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】1/8 2020高考物理一轮复习第九章磁场课时规范练29磁吃运动电荷的作用新人教版编 辑：_时 间：_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】2/8 基础巩固组1.(多选)(带电粒子在磁场中的圆周运动)(20 xx 甘肃一诊)下图为研究带电粒子在匀强磁场中的运动的演示仪结构图。若励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外,电子束由电子枪产生,其速度方向与磁场方向垂直且水平向右,电子速度的大小 v 和磁场的磁感应强度B可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节,则下列说法正确的是()A.仅增大励磁线圈中的电流,电子束运动轨迹的半

2、径将变大B.仅提高电子枪的加速电压,电子束运动轨迹的半径将变大C.仅增大励磁线圈中的电流,电子做圆周运动的周期不变D.仅提高电子枪的加速电压,电子做圆周运动的周期不变答案 BD解析电子经电场加速,根据动能定理,得 eU=mv2,进入匀强磁场中做匀速圆周运动,轨迹半径 r=,代入 v 可得 r=,选项 A错误,选项 B正确;电子在磁场中做圆周运动的周期T=,与速度无关,与磁场强度有关,选项 C错误,选项 D正确。2.(带电粒子在磁场中的圆周运动)(20 xx 云南统测)如图所示,直线 MN 上方有垂直纸面向里的匀强磁场,电子 1 从磁场边界上的a 点垂直 MN和磁场方向射入磁场,经 t1 时间从

3、 b 点离开磁场。之后电子2 也由 a 点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场,经 t2 时间从 a、b 连线的中点 c 离开磁场,则为()A.B.2 C.D.3答案 D解析两电子进入同一匀强磁场中,由圆周运动半径公式r=可知,两电子轨迹半径相同。电子1 垂直 MN 射入匀强磁场,由几何知识可知,电子 1 在磁【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】3/8 场中运动轨迹所对圆心角为,电子 2 在磁场中运动轨迹所对圆心角为。由周期公式 T=可知,两电子运动周期相同,故运动时间之比等于轨迹所对圆心角之比,即 t1 t2=31,D 项正确。3.(多解问题)(20 xx 陕西渭南一模)在真空

4、室中,有垂直于纸面向里的匀强磁场,三个质子 1、2 和 3 分别以大小相等、方向如图所示的初速度v1、v2 和 v3 经过平板 MN 上的小孔 O射入匀强磁场,这三个质子打到平板MN上的位置到小孔 O的距离分别是 s1、s2 和 s3,不计质子重力,则有()A.s1s2s3 B.s1s2s2 D.s1=s3s2答案 D解析由已知条件可知三个质子运动轨迹的半径相等。由于初速度v1 和 v3的方向与 MN 的夹角相等,所以这两个质子的运动轨迹正好能组合成一个完整的圆,则这两个质子打到平板MN 上的位置到小孔的距离是相等的,且小于轨迹圆的直径;而初速度为 v2 的质子方向与 MN 垂直,则它的运动轨

5、迹正好是半圆,所以质子打到平板MN 上的位置到小孔的距离恰好是圆的直径,即 s1=s30,y0 的空间中有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于 xOy平面向里,大小为 B。现有一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子,从 x 轴上的某点 P沿着与 x 轴正方向成 30角的方向射入磁场。不计重力的影响,则下列有关说法正确的是()A.只要粒子的速率合适,粒子就可能通过坐标原点B.粒子在磁场中运动所经历的时间一定为C.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为D.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为答案 C解析带正电的粒子从 P点沿与 x 轴正方向成 30角的方向射入磁场中,则圆心在过 P点与速度方向垂直的

6、直线上,如图所示,粒子在磁场中要想到达O点,转过的圆心角肯定大于180,因磁场有边界,故粒子不可能通过坐标原点,故选项 A错误;由于 P点的位置不确定,所以粒子在磁场中运动的圆弧对应的圆心角也不同,最大的圆心角是圆弧与y 轴相切时即 300,运动时间为 T,而最小的圆心角为P点在坐标原点即 120,运动时间为 T,而T=,故粒子在磁场中运动所经历的时间最长为,最短为,选项 C正确,选项B、选项 D错误。6.(临界极值问题)平面 OM 和平面 ON之间的夹角为 30,其横截面(纸面)如图所示,平面 OM 上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m,电荷量为 q

7、(q0)。粒子沿纸面以大小为v的速度从 OM 的某点向左上方射入磁场,速度与 OM 成 30角。已知该粒子【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】5/8 在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点,并从 OM 上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为()A.B.C.D.答案 D解析粒子运动的轨迹如图:运动半径为 r=。由运动的对称性知,出射速度的方向与OM 间的夹角为 30,由图中几何关系知AB=r,AC=2rcos 30=。所以出射点到O点的距离为 BO=+r=,故选项 D正确。7.(临界极值问题)(20 xx 辽宁朝阳三校协作体联考)如图所示,半径为 r 的圆

8、形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,磁场边界上A点有一粒子源,源源不断地向磁场发射各种方向(均平行于纸面)且速度大小相等的带正电的粒子(重力不计),已知粒子的比荷为k,速度大小为2kBr。则粒子在磁场中运动的最长时间为()A.B.C.D.答案 C解析粒子在磁场中运动的半径为r=2r;当粒子在磁场中运动时间最长时,其轨迹对应的圆心角最大,此时弦长最大,其最大值为磁场圆的直径2r,故 t=,故选 C。8.(带电粒子在磁场中的圆周运动)(20 xx 湖北武汉模拟)如图所示,在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab 是圆的直径。一带电粒子从a 点射入磁场,速度大小为 v、方向与

9、ab 成 30角时,恰好从 b 点飞出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t;若同一带电粒子从a 点沿 ab 方向射入磁场,也经时间 t 飞出磁场,则其速度大小为()A.v B.v C.v D.v答案 C解析设圆形区域直径为d,如图甲所示,粒子从 a 点射入从 b 点飞出磁场,运动时间 t=,半径 r1=d=;如图乙所示,粒子从 a 点沿 ab 方向射入磁场,运【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】6/8 动时间 t=,偏向角为 60,且 tan 30=,半径 r2=d=,速度 v=v,选项 C正确。?导学号 06400467?能力提升组9.(20 xx 江苏南京、盐城一模)如图所示,在以

10、 O为圆心的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B=0.2 T。AO、CO为圆的两条半径,夹角为 120。一个质量为m=3.210-26 kg、电荷量 q=1.610-19 C 的粒子经电场加速后,从图中 A点沿 AO方向进入磁场,最后以v=1.0105 m/s 的速度从 C点离开磁场。不计粒子的重力,求:(1)加速电场的电压;(2)粒子在磁场中运动的时间;(3)圆形有界磁场区域的半径。答案(1)1 000 V(2)1.0 10-6 s(3)0.058 m解析(1)在加速电场中qU=mv2U=1 000 V。(2)粒子在磁场中运动的周期T=t=T=1.0 10-6 s。(3)

11、由 Bqv=m可知,粒子运动的轨迹半径r=0.10 m,圆形磁场的半径为 r=rtan 30=0.058 m。?导学号 06400468?10.(20 xx 湖北孝感六校联考)如图所示,中轴线 PQ将矩形区域 MNDC 分成上、下两部分,上部分充满垂直纸面向外的匀强磁场,下部分充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小皆为B。一质量为 m、电荷量为+q 的粒子从 P点进入磁场,速度与边界 MC 的夹角=30。MC 边长为 a,MN边长为 8a,不计粒子重力。(1)若要该粒子不从 MN边射出磁场,其速度最大是多少?【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】7/8(2)若从粒子由 P点射入磁场

12、后开始计数,在粒子第五次穿越PQ线时恰好从 Q点经过射出磁场,则粒子运动的速度又是多少?答案(1)(2)解析(1)设该粒子恰不从 MN 边射出磁场时的轨迹半径为rm,由几何关系得rmcos 60=rm-a,解得 rm=a,又由 qvmB=,解得最大速度 vm=。(2)当粒子第五次穿越PQ线时恰好从 Q点经过射出磁场,由几何关系得 52rsin 60=8a,解得 r=a,又由 qvB=,解得速度 v=。11.(20 xx 重庆适应性测试)如图所示,在圆心为 O的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。边界上的一粒子源A,向磁场区域发射出质量为m、电荷量为 q(q0)的粒子

13、,其速度大小均为 v,方向垂直于磁场且分布在AO右侧 角的范围内(为锐角)。磁场区域的半径为,其左侧有与 AO平行的接收屏,不计带电粒子所受重力和相互作用力,求:(1)沿 AO方向入射的粒子离开磁场时的方向与入射方向的夹角;(2)接收屏上能接收到带电粒子区域的宽度。答案(1)(2)解析(1)根据带电粒子在磁场中的运动规律,可知粒子在磁场中沿逆时针方向做圆周运动,设其半径为 r,有 qBv=,得 r=可知,带电粒子运动半径与磁场区域半径相等。沿AO射入磁场的粒子离开磁场时的方向与入射方向之间的夹角为,如图甲所示。(2)设粒子入射方向与AO的夹角为,粒子离开磁场的位置为A,圆周运动的圆心为 O。根据题意可知四边形AOAO四条边长度均为,是菱形,有 OA OA,故粒子出射方向必然垂直于OA,然后做匀速直线运动垂直击中接收屏,如图乙所示,设与 AO成 角射入磁场的粒子离开磁场时与A点竖直距离为 d,有 d=r+rcos-=【本资料精心搜集整理而来，欢迎广大同仁惠存！】8/8 设 d 的最大值和最小值分别为d1 和 d2,有d1=d2=故接收屏上能接收到带电粒子区域的宽度d 为d=d1-d2=。