（四川专版）2022高考物理 课时跟踪训练 第1部分 第三章 第4节 磁场对运动电荷的作用 洛伦兹力（含解析） 新人教版选修3-1

2022高考人教四川专版物理选修3-1课时跟踪训练第1部分第三章第4节磁场对运动电荷的作用洛伦兹力Word版含解析[课时跟踪训练](满分60分　时间30分钟)一、选择题(每小题至少有一个选项正确，选对得5分，选不全得3分，错选不得分，共40分)1．如图1所示，速度相同的电子和质子从细缝O处射入匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，入射的方向在纸面内并与cdOab垂直，图中画出了四个圆弧(其中有一个是电子的轨迹，有一个是质子的轨迹)，和所对应圆的半径相同，和所对应圆的半径相同，则电子的轨迹是(　　)图1A.　　　　　　　　　B.C.D.解析：由左手定则判断可知，质子向上偏转，电子向下偏转，又由r＝知，m质子>m电子，q质子＝q电子，故r质子>r电子，由此可判断出为质子轨迹，为电子轨迹。答案：A2．如图2所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端由静止滑到斜面底端时的速度为v，若加上一个垂直于纸面向外的磁场，则滑到底端时(　　)图2A．v变大B．v变小C．v不变D．不能确定解析：洛伦兹力虽然不做功，但其方向垂直斜面向下，使物体与斜面间的压力变大，故摩擦力变大，损失的机械能增加。答案：B3．图3是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向下(z轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是(　　)5\n图3A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向C．加一电场，电场方向沿z轴负方向D．加一电场，电场方向沿y轴正方向解析：要使荧光屏上亮线向下偏转，即电子所受的洛伦兹力方向向下，电子运动方向沿x轴正方向，由左手定则可知，磁场方向应沿y轴正方向，所以A错B对。也可使电子受电场方向向下，应加一沿z轴正方向的电场，故C、D错。答案：B4．环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如图4所示，正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞。为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)图4A．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大B．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小C．对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越小D．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变解析：在加速器中qU＝mv2，在环状空腔内做匀速圆周运动的半径r＝，即r＝，所以对于给定的加速电压，在半径不变的条件下越大，B越小，选项A错误，B正确；粒子在空腔内的周期T＝，故加速电压越大，粒子的速率v越大，而半径不变，其周期越小，选项D错误，C正确。答案：BC5．如图5所示，矩形MNPQ5\n区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧。这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如下表所示。图5粒子编号质量电荷量(q>0)速度大小1m2qv22m2q2v33m－3q3v42m2q3v52m－qv由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为(　　)A．3、5、4B．4、2、5C．5、3、2D．2、4、5解析：由带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹并结合左手定则可知，a、b、c三个带电粒子分别带正、正、负电荷，而a、b、c三个带电粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为r1∶r2∶r3＝2∶3∶2，由R＝可知五个带电粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为∶2∶3∶3∶2，所以a、b、c三个带电粒子分别是编号2、4、5三个，D正确。答案：D6．如图6所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速度不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直，穿过b点的粒子，其速度方向与MN成60°角。设两粒子从S到a、b所需时间分别为t1、t2，则t1∶t2为(　　)图6A．1∶3B．4∶3C．1∶1D．3∶2解析：a粒子的偏向角90°，b离子的偏向角为60°，即a、b离子做圆周运动的圆心角分别为90°、60°，由t＝T知，＝＝，D项正确。答案：D7．下列有关带电粒子运动的说法中正确的是(不计重力)(　　)A．沿着电场线方向飞入匀强电场，动能、速度都变化B．沿着磁感线方向飞入匀强磁场，动能、速度都变化C．垂直于电场线方向飞入匀强电场，动能、速度都变化D．垂直于磁感线方向飞入匀强磁场，动能不变、速度变化5\n解析：粒子沿电场线和垂直电场线飞入匀强电场，电场力对粒子做功，粒子动能变化；电场力产生加速度，粒子速度变化，A、C正确。粒子沿磁感线方向飞入匀强磁场，不受洛伦兹力，做匀速直线运动，动能、速度均不变化；粒子垂直于磁感线飞入匀强磁场受到洛伦兹力，洛伦兹力垂直于速度方向，不做功，动能不变，但有加速度，速度方向发生变化，B错误，D正确。答案：ACD8．(2022·浙江高考)利用如图7所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子。图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L。一群质量为m、电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，对于能够从宽度为d的缝射出的粒子，下列说法正确的是(　　)图7A．粒子带正电B．射出粒子的最大速度为C．保持d和L不变，增大B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D．保持d和B不变，增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大解析：由左手定则和粒子的偏转情况可以判断粒子带负电，选项A错；根据洛伦兹力提供向心力qvB＝可得v＝，r越大v越大，由图可知r最大值为rmax＝，选项B正确；又r最小值为rmin＝，将r的最大值和最小值代入v的表达式后得出速度之差为Δv＝，可见选项C正确、D错误。答案：BC二、非选择题(共20分)9．(8分)一磁场宽度为L，磁感应强度为B，如图8所示，一电荷质量为m，带电荷量为－q，不计重力，以一速度(方向如图)射入磁场。若不使其从右边界飞出，则电荷的速度应为多大？解析：若要粒子不从右边界飞出，当达最大速度时运动轨迹如图，由几何知识可求得半径r，图8即r＋rcosθ＝Lr＝5\n又Bqv＝，所以v＝＝。答案：10．(12分)(2022·茂名高二检测)一细棒处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒与磁场方向垂直，与水平方向夹角为θ。磁感线水平指向纸里，如图9所示，棒上套一个可在其上滑动的带负电的小球C，小球质量为m，带电量为q，球与棒间的动摩擦因数为μ，让小球从棒上端静止下滑，求：(1)小球的最大速度；图9(2)动摩擦因数μ应具备的条件。解析：(1)小球速度最大时，棒对它的弹力垂直于棒向下，受力分析如图所示，沿杆方向，mgsinθ＝f，垂直杆方向：qvmB＝mgcosθ＋N，f＝μN联立以上各式，得mgsinθ＝μ(qvmB－mgcosθ)所以：vm＝(2)小球C从斜置的绝缘棒上由静止开始运动，必须满足条件mgsinθ>f，而f＝μmgcosθ，即mgsinθ>μmgcosθ，所以μ<tanθ。答案：(1)　(2)μ<tanθ5