一点一练2022版高考物理复习专题二十三磁吃运动电荷的作用专题演练含两年高考一年模拟

考点23　磁场对运动电荷的作用两年高考真题演练1．(2022·新课标全国卷Ⅰ，14)两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的(　　)A．轨道半径减小，角速度增大B．轨道半径减小，角速度减小C．轨道半径增大，角速度增大D．轨道半径增大，角速度减小2．(2022·新课标全国卷Ⅱ，19)(多选)有两个匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ中的磁感应强度是Ⅱ中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与Ⅰ中运动的电子相比，Ⅱ中的电子(　　)A．运动轨迹的半径是Ⅰ中的k倍B．加速度的大小是Ⅰ中的k倍C．做圆周运动的周期是Ⅰ中的k倍D．做圆周运动的角速度与Ⅰ中的相等3．(2022·重庆理综，1)图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是(　　)A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹4．(2022·海南单科，1)如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向(　　)A．向上B．向下C．向左D．向右5．(2022·四川理综，7)(多选)如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L＝9.1cm，中点O与S间的距离d＝4.55cm，MN与SO直线的夹角为θ，板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B＝2.0×10－4T．电子质量m＝9.1×10－31kg，电量e＝－1.6×10－19C，不计电子重力。电子源发射速度v＝1.6×106m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为l，则(　　)10\nA．θ＝90°时，l＝9.1cmB．θ＝60°时，l＝9.1cmC．θ＝45°时，l＝4.55cmD．θ＝30°时，l＝4.55cm6．(2022·新课标全国卷Ⅰ，16)如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为(　　)A．2B.C．1D.7．(2022·山东理综，24)如图所示，直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内，O为圆心，GH为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域(Ⅰ区)和小圆内部(Ⅱ区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔。一质量为m、电量为＋q的粒子由小孔下方处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场，由H点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。(1)求极板间电场强度的大小；(2)若粒子运动轨迹与小圆相切，求Ⅰ区磁感应强度的大小；(3)若Ⅰ区、Ⅱ区磁感应强度的大小分别为、，粒子运动一段时间后再次经过H点，求这段时间粒子运动的路程。10\n考点23　磁场对运动电荷的作用一年模拟试题精练1．(2022·成都一诊)如图所示，匀强磁场分布在平面直角坐标系的整个第Ⅰ象限内，磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里。一质量为m、电荷量绝对值为q、不计重力的粒子，以某速度从O点沿着与y轴夹角为30°的方向进入磁场，运动到A点时，粒子速度沿x轴正方向。下列判断正确的是(　　)A．粒子带正电B．运动过程中，粒子的速度不变C．粒子由O到A经历的时间为t＝D．离开第Ⅰ象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为30°2．(2022·南昌调研)两个质量相同，所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图，不计粒子的重力，则下列说法正确的是(　　)A．a粒子带正电，b粒子带负电B．b粒子动能较大C．a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大D．b粒子在磁场中运动时间较长3．(2022·湖南株洲模拟)如图所示，为一圆形区域的匀强磁场，在O点处有一放射源，沿半径方向射出速率为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，则(　　)A．带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为3∶1B．带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为∶1C．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2∶1D．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为1∶210\n4．(2022·广东揭阳一模)(多选)如图所示，在x轴上方存在磁感应强度为B的匀强磁场，一个电子(质量为m，电荷量为q)从x轴上的O点以速度v斜向上射入磁场中，速度方向与x轴的夹角为45°并与磁场方向垂直。电子在磁场中运动一段时间后，从x轴上的P点射出磁场。则(　　)A．电子在磁场中运动的时间为B．电子在磁场中运动的时间为C．O、P两点间的距离为D．O、P两点间的距离为5．(2022·株洲质检)如图所示，在xOy平面内，在0<x<1.5l的范围内充满垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ，在x≥1.5l、y>0的区域内充满垂直纸面向外的匀强磁场Ⅱ，两磁场的磁感应强度大小都为B。有一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，从坐标原点O以某一初速度沿与x轴正向成θ＝30°射入磁场Ⅰ，粒子刚好经过P点进入磁场Ⅱ，后经过x轴上的M点射出磁场Ⅱ。已知P点坐标为(1.5l，l)，不计重力的影响，求：(1)粒子的初速度大小；(2)M点在x轴上的位置。6．(2022·浙江六校联考)如图所示，在水平放置的足够大荧光屏PQMN上方存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向平行于水平面且与边MQ垂直。某时刻从与该平面相距为h的S点(S在平面上的投影位置为A)向垂直磁场的平面内的各个方向同时发射大量相同带正电的粒子，粒子质量均为m，电荷量为q，速度大小均为v＝，方向均在同一竖直平面内。观察发现，荧光屏上OF之间有发光，其余位置均无发光，且OF间某些位置只有一次发光，某些位置有两次发光，试求：10\n(1)发光区域OF的长度；(2)荧光屏上一次发光的区域长度与两次发光的区域长度之比。参考答案考点23　磁场对运动电荷的作用两年高考真题演练1．D　[由于速度方向与磁场方向垂直，粒子受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，即qvB＝，轨道半径r＝，从较强磁场进入较弱磁场后，速度大小不变，轨道半径r变大，根据角速度ω＝＝可知角速度变小，选项D正确。]2．AC　[设电子的质量为m，速率为v，电荷量为q，设B2＝B，B1＝kB则由牛顿第二定律得：qvB＝①T＝②由①②得：R＝，T＝所以＝k，＝k根据a＝，ω＝可知＝，＝所以选项A、C正确，选项B、D错误。]3．D　[γ粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确。]4．A　[条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上，A正确。]5．AD　[电子在匀强磁场运动的轨道半径为R＝＝4.55cm。电子沿逆时针方向做匀速圆周运动，当θ＝90°时，竖直向下发射的粒子恰好打到N点，10\n水平向右发射的粒子恰好打到M点，如图甲所示，故l＝L＝9.1cm，A正确；当θ＝30°时，竖直向下发射的粒子，恰好打到N点，由几何关系知，另一临界运动轨迹恰好与MN相切于O点，如图乙所示，故粒子只能打在NO范围内，故l＝＝4.55cm，D正确；进而可分析知当θ＝45°或θ＝60°时，粒子打到板上的范围大于ON小于NM，即4.55cm＜l＜9.1cm，故B、C错误。]　　6．D　[由题图可知，带电粒子在铝板上方的轨迹半径为下方轨迹半径的2倍；由洛伦兹力提供向心力qvB＝得v＝；其动能Ek＝mv2＝，故磁感应强度B＝，＝·＝，选项D正确。]7．解析　(1)设极板间电场强度的大小为E，对粒子在电场中的加速运动，由动能定理得qE·＝mv2①解得E＝②(2)设Ⅰ区磁感应强度的大小为B，粒子做圆周运动的半径为R，由牛顿第二定律得qvB＝③甲如图甲所示，粒子运动轨迹与小圆相切有两种情况。若粒子轨迹与小圆外切，由几何关系得10\nR＝④联立③④式得B＝⑤若粒子轨迹与小圆内切，由几何关系得R＝⑥联立③⑥式得B＝⑦(3)设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的半径分别为R1、R2，由题意可知，Ⅰ区和Ⅱ区磁感应强度的大小分别为B1＝、B2＝，由牛顿第二定律得qvB1＝m，qvB2＝m⑧代入数据得R1＝，R2＝⑨设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的周期分别为T1、T2，由运动学公式得T1＝，T2＝⑩乙据题意分析，粒子两次与大圆相切的时间间隔内，运动轨迹如图乙所示，根据对称可知，Ⅰ区两段圆弧所对圆心角相同，设为θ1，Ⅱ区内圆弧所对圆心角设为θ2，圆弧和大圆的两个切点与圆心O连线间的夹角设为α，由几何关系得θ1＝120°⑪θ2＝180°⑫α＝60°⑬10\n丙粒子重复上述交替运动回到H点，轨迹如图丙所示，设粒子在Ⅰ区和Ⅱ区做圆周运动的时间分别为t1、t2可得t1＝×T1，t2＝×T2⑭设粒子运动的路程为s，由运动学公式得s＝v(t1＋t2)⑮联立⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮式得s＝5.5πD⑯答案　(1)　(2)或　(3)5.5πD一年模拟试题精练1．C2．B　[由左手定则可知，a粒子带负电、b粒子带正电，A项错；带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由轨迹可以判断，a粒子轨迹半径小于b粒子轨迹半径，由半径公式R＝可知，a粒子速度较小，而两粒子质量相等，故b粒子动能较大，B项正确；由洛伦兹力F＝qvB可知，b粒子受洛伦兹力较大，C项错；由周期公式T＝可知，两粒子在磁场中运动周期相同，粒子在磁场中运动时间t＝T，由于粒子轨迹所对圆心角θ等于其偏向角，故粒子a的轨迹所对圆心角较大，故a粒子在磁场中运动时间较长，D项错。]3．A　[带电粒子在匀强磁场中运动的半径为r＝，设圆形磁场区域的半径为R，由几何关系得，tan60°＝，tan30°＝，联立解得带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为3∶1，选项A正确，B错误；带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为＝10\n＝＝，选项C、D均错。]4．AC　[画出电子的运动轨迹如图：电子在磁场中的运动时间t＝T＝×＝，A正确，B错误；设电子在磁场中做圆周运动的半径为R，根据qvB＝得R＝，由几何关系得OP＝2Rsin45°＝，C正确，D错误。]5.解析　(1)连接OP，过P作y轴垂线交y轴于点A，过O做初速度垂线OO1交PA于点O1，根据P点的坐标值及初速度方向可得：∠APO＝∠O1OP＝30°故O1为粒子在磁场中做圆周运动的圆心，OO1即为圆周半径r。由几何关系可得：r＋rcos60°＝1.5l解得r＝l根据牛顿运动定律有qvB＝m解得v＝(2)由对称性可知OM＝2×1.5l＝3l10\n答案　(1)　(2)3l6．解析　(1)粒子在磁场中的运动半径为R，由牛顿第二定律得qvB＝将v＝代入解得：R＝h，所以源S到离A点最远的F之间，SF＝2R＝h，AF＝h设AE＝x则有：＋R＝h得x＝h显然AO＝AE故OF＝h＋h＝h(2)荧光屏上最先发光的位置在O点，逐渐向右移动，直到F点后在返回发光，回到E点后发光消失，所以一次发光区域为OF，两次发光区域为EF。OE∶EF＝(h＋h)∶(h－h)＝4∶1答案　(1)h　(2)4∶110