2020版高考物理一輪復習第九章磁場(第2課時)課時作業(yè)(含解析).docx_第1頁
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課時作業(yè)【基礎練習】 一、磁場對運動電荷的作用1(2017河北冀州2月模擬)我國位處北半球,某地區(qū)存在勻強電場E和可看作勻強磁場的地磁場B,電場與地磁場的方向相同,地磁場的豎直分量和水平分量分別豎直向下和水平指北,一帶電小球以速度v在此區(qū)域內沿垂直場強方向在水平面內做直線運動,忽略空氣阻力,此地區(qū)的重力加速度為g,則下列說法正確的是()A小球運動方向為自南向北B小球可能帶正電C小球速度v的大小為D小球的比荷為D解析:由題意可知,小球受重力、電場力和洛倫茲力,因做直線運動,且f洛qvB,因此一定做勻速直線運動,那么電場力與洛倫茲力的合力與重力等大反向,因電場與地磁場的方向相同,地磁場的豎直分量和水平分量分別豎直向下和水平指北,則小球受力如圖所示,其中Eq與Bqv垂直,因小球受力平衡,則受力關系滿足(mg)2(Eq)2(Bqv)2,得,v,則D項正確,C項錯誤由受力分析可知小球帶負電,且運動方向為自東向西,則A、B錯誤2(多選)如圖所示,兩根長直導線豎直插入光滑絕緣水平桌面上的M,N兩小孔中,O為M,N連線中點,連線上a,b兩點關于O點對稱,導線通有大小相等、方向相反的電流已知通電長直導線在周圍產生的磁場的磁感應強度Bk,式中k是常數(shù)、I是導線中電流、r為某點到導線的距離一帶正電的小球以初速度v0從a點出發(fā)沿直線運動到b點關于上述過程,下列說法正確的是()A小球先做加速運動后做減速運動B小球一直做勻速直線運動C小球對桌面的壓力先增大后減小D小球對桌面的壓力一直在增大BC解析:根據(jù)安培定則和磁感應強度的疊加原理可知,線段ab上的磁場方向平行于桌面向里,且aOb部分的磁場強弱關于O點對稱分布,O點磁場最弱帶正電的小球從a沿直線運動到b的過程中,所受的洛倫茲力方向豎直向上,大小先減小后增大,小球對桌面的壓力FNmgqvB,F(xiàn)N先增大后減小;小球水平方向不受外力作用,故小球做勻速直線運動二、帶電粒子在勻強磁場中的運動3.(2018遼寧朝陽三校協(xié)作體聯(lián)考)如圖所示,半徑為r的圓形區(qū)域內有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度大小為B,磁場邊界上A點有一粒子源,源源不斷地向磁場發(fā)射各種方向(均平行于紙面)且速度大小相等的帶正電的粒子(重力不計),已知粒子的比荷為k,速度大小為2kBr.則粒子在磁場中運動的最長時間為()A. B. C. D.C解析:粒子在磁場中運動的半徑為R2r;當粒子在磁場中運動時間最長時,其軌跡對應的圓心角最大,此時弦長最大,其最大值為磁場圓的直徑2r,故t,故選項C正確4(多選)有兩個勻強磁場區(qū)域 和 , 中的磁感應強度是 中的k倍兩個速率相同的電子分別在兩磁場區(qū)域做圓周運動與 中運動的電子相比, 中的電子()A運動軌跡的半徑是中的k倍B加速度的大小是中的k倍C做圓周運動的周期是中的k倍D做圓周運動的角速度與中的相等AC解析:對電子由牛頓第二定律有vBm,得r,則rr1k,A正確由vBma,得a,則aak1,B錯誤由T,得TT1k,C正確由,得k1,D錯誤5一個帶電粒子A在一邊長為a的正方形勻強磁場區(qū)域中做勻速圓周運動,運動的軌跡半徑為R,在某點與一個靜止的微粒(不帶電)碰撞后結合在一起繼續(xù)做勻速圓周運動,不計帶電粒子和微粒的重力,根據(jù)題述信息,下列說法正確的是()A可以得出帶電粒子與微粒碰撞前的速度大小B可以得出帶電粒子與微粒碰撞后的速度大小C可以得出帶電粒子與微粒碰撞后在磁場中運動的軌跡半徑D帶電粒子與微粒碰撞后繼續(xù)運動,可能從正方形勻強磁場區(qū)域中射出C解析:由于題干中沒有給出帶電粒子的質量和電荷量、勻強磁場的磁感應強度等信息,因此不能得出帶電粒子與微粒碰撞前、后的速度大小,選項A、B錯誤帶電粒子與微粒碰撞前后動量守恒,即mv0(mm)v1;對帶電粒子與微粒碰撞前在磁場中的運動,有qv0B;對帶電粒子與微粒碰撞后在磁場中的運動,有qv1B(mm),聯(lián)立解得R1R,即可以得出帶電粒子與微粒碰撞后在磁場中運動的軌跡半徑R1,選項C正確由于帶電粒子與微粒碰撞后繼續(xù)運動的軌跡半徑不變,所以不可能從正方形勻強磁場區(qū)域中射出,選項D錯誤6(2018豫東、豫北十校聯(lián)考)在光滑絕緣的水平面上,OP右側有如圖所示的勻強磁場,兩個完全相同的帶電小球a和b以大小相等的初速度從O點沿垂直磁場方向進入勻強磁場,最后兩球均運動到OP邊界的P側,下列說法正確的是()A球a帶正電,球b帶負電B球a在磁場中運動的時間比球b的短C球a在磁場中運動的路程比球b的短D球a在OP上的落點與O點的距離比球b的近D解析:兩球均運動到P側,即a、b均向P側偏轉,由左手定則知,a、b均帶正電,A項錯誤;由r可知,a、b兩球軌道半徑相等,b在磁場中運動了半個圓周,a的運動大于半個圓周,故a在P上的落點與O點的距離比b的近,飛行路程比b的長,又因兩球速率相等,球a運動時間長,B、C兩項錯誤,D項正確7(多選)一電子以與磁場垂直的速度v從P處沿PQ方向進入長為d、寬為h的勻強磁場區(qū)域,從N點射出,如圖所示若電子質量為m,電荷量為e,磁感應強度為B,則()AhdB電子在磁場中運動的時間為C電子在磁場中運動的時間為D洛倫茲力對電子做的功為零CD解析:過P點和N點作速度的垂線,兩垂線的交點即為電子在磁場中做勻速圓周運動時的圓心O,由勾股定理可得(Rh)2d2R2,整理知d,而R,故d ,所以A錯誤由帶電粒子在有界磁場中做勻速圓周運動,得t故B錯誤,C正確由于洛倫茲力方向和粒子運動的速度方向總垂直,對粒子永遠也不做功,故D正確三、帶電粒子在勻強磁場中的臨界問題8如圖所示,在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B.在xOy平面內,從原點O處沿與x軸正方向成角(0)以速度v發(fā)射一個帶正電的粒子(重力不計)則下列說法正確的是()A若v一定,越大,則粒子在磁場中運動的時間越短B若v一定,越大,則粒子在離開磁場的位置距O點越遠C若一定,v越大,則粒子在磁場中運動的角速度越大D若一定,v越大,則粒子在磁場中運動的時間越短A解析:由左手定則可知,帶正電的粒子向左偏轉,若v一定,越大,則粒子在磁場中運動的時間越短,選項A正確;若v一定,等于90時,粒子在離開磁場的位置距O點最遠,選項B錯誤;若一定,粒子在磁場中運動的周期與v無關,粒子在磁場中運動的角速度與v無關,粒子在磁場中運動的時間與v無關,選項C、D錯誤9(2017江西九所重點中學聯(lián)考)(多選)如圖所示,在abbc的等腰三角形abc區(qū)域內有垂直紙面向外的勻強磁場,d是ac上任意一點,e是bc上任意一點大量相同的帶電粒子從a點以相同方向垂直磁場射入,由于速度大小不同,粒子從ac和bc上不同點離開磁場不計粒子重力,則從c點離開的粒子在三角形abc磁場區(qū)域內經(jīng)過的弧長和運動時間,與從d點和e點離開的粒子相比較()A經(jīng)過的弧長一定大于從d點離開的粒子經(jīng)過的弧長B經(jīng)過的弧長一定小于從e點離開的粒子經(jīng)過的弧長C運動時間一定大于從d點離開的粒子的運動時間D運動時間一定大于從e點離開的粒子的運動時間AD解析:如圖所示,若粒子從ac邊射出,粒子依次從ac邊射出時,半徑增大而圓心角相同,弧長等于半徑乘以圓心角,所以經(jīng)過的弧長越來越大,運動時間tT,運動時間相同,所以選項A正確,C錯誤;如果從bc邊射出,粒子從b到c依次射出時,弧長(弦長)會先變小后變大,但都會小于從c點射出的弧長,圓心角也會變大,但小于從c點射出時的圓心角,所以運動時間變小,故選項B錯誤,D正確四、帶電粒子在勻強磁場中的多解問題10如圖所示,MN為兩個勻強磁場的分界面,兩磁場的磁感應強度大小的關系為B12B2,一帶電荷量為q、質量為m的粒子(不計重力)從O點垂直MN進入B1磁場,則經(jīng)過多長時間它將向下再一次通過O點()A. B.C. D.B解析:粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示,由周期公式T知,粒子從O點進入磁場到再一次通過O點的時間為t,所以選項B正確【素能提升】11一邊長為a的正三角形ADC區(qū)域中有垂直該三角形平面向里的勻強磁場,在DC邊的正下方有一系列質量為m、電荷量為q的帶正電的粒子,以垂直于DC邊的方向射入正三角形區(qū)域已知所有粒子的速度均相同,經(jīng)過一段時間后,所有的粒子都能離開磁場,其中垂直AD邊離開磁場的粒子在磁場中運動的時間為t0.假設粒子的重力和粒子間的相互作用力可忽略(1)求該區(qū)域中磁感應強度B的大小;(2)為了能有粒子從DC邊離開磁場,則粒子射入磁場的最大速度為多大?(3)若粒子以(2)中的最大速度進入磁場,則粒子從正三角形邊界AC、AD邊射出的區(qū)域長度為多大?解:(1)洛倫茲力提供向心力,有qvBm周期T當粒子垂直AD邊射出時,根據(jù)幾何關系有圓心角為60,則t0T解得B.圖甲(2)當軌跡圓與AC、AD都相切時,能有粒子從DC邊射出,且速度為最大值,如圖甲所示,設此時粒子的速度為v1,偏轉半徑為r1,則r1sin 60a由qv1Bm得r1解得v1圖乙所以粒子能從DC邊離開磁場的最大入射速度v1.(3)由(2)知,當軌跡圓與AC相切時,從AC邊射出的粒子距C最遠,故有粒子射出的范圍為CE段,xCEcos 60當軌跡圓與AD邊的交點F恰在圓心O正上方時,射出的粒子距D點最遠,如圖乙所示,故有粒子射出的范圍為DF段xDF.12(2018陜西咸陽模擬)如圖所示,A點距坐標原點的距離為L,坐標平面內有邊界過A點和坐標原點O的圓形勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直于坐標平面向里有一電子(質量為m、電荷量為e)從A點以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場區(qū)域,在磁場中運動,從x軸上的B點射出磁場區(qū)域,此時速度方向與x軸的正方向之間的夾角為60,求:(1)磁場的磁感應強度大小;(2)磁場區(qū)域的圓心O1的坐標;(3)電子在磁場中運動的時間解析:(1)由題意得電子在有界圓形磁場區(qū)域內受洛倫茲力做圓周運動,設圓周運動軌跡半徑為r,磁場的磁感應強度為B,則有v0Bm過A、B點分別作速度的垂線交于C點,則C點為軌跡圓的圓心,已知B點速度與x軸夾角為60,由幾何關系得,軌跡圓的圓心角C60ACBCr,已知OAL,得OCrL由幾何知識得r2L由得B(2)由于ABO在有界圓周上,AOB90,得AB為有界磁場圓的直徑,故AB的中點為磁場區(qū)域的圓心O1,由易得ABC為等邊三角形,磁場區(qū)域的圓心O1的坐標為(L,)(3)電子做勻速圓周運動,則圓周運動的周期為T由得電子在磁場中運動的時間t.答案:(1)(2)(L,)(3)13(2018湖南師大附中月考)如圖所示,M,N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板,兩板間電壓可取從零到某一最大值之間的各種數(shù)值靜止的帶電粒子帶電荷量為q,質量為m(不計重力),從點P經(jīng)電場加速后,從小孔Q進入N板右側的勻強磁場區(qū)域,磁感應強度大小為B,方向垂直于紙面向外,CD為磁場邊界上的一絕緣板,它與N板的夾角45,孔Q到板的下端C的距離為L,當M,N兩板間電壓取最大值時,粒子恰垂直打在CD板上,求:(1)兩板間電壓的最大值Um;(2)CD板上可能被粒子打中區(qū)域的長度s;(3)粒子在磁場中運動的最長時

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