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【优化指导】2022高考物理总复习 活页作业24 磁场对运动电荷的作用 新人教版
【优化指导】2022高考物理总复习 活页作业24 磁场对运动电荷的作用 新人教版
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活页作业(二十四) 磁场对运动电荷的作用1.(2022·广东高考)质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示,下列表述正确的是( )A.M带负电,N带正电B.M的速率小于N的速率C.洛伦兹力对M、N做正功D.M的运行时间大于N的运行时间2.(2022·北京高考)处于匀强磁场中的一个带电粒子,仅在磁场力作用下做匀速圆周运动.将该粒子的运动等效为环形电流,那么此电流值( )A.与粒子电荷量成正比 B.与粒子速率成正比C.与粒子质量成正比 D.与磁感应强度成正比解析:在磁场中做匀速圆周运动的粒子,有qvB=,且v=,则T=.由电流的定义式I=,得表达式I=,可知选项A、C错误,D正确;电流值与速率无关,选项B错误.答案:D3.质子(p)和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,轨道半径分别为Rp和Rα,周期分别为Tp和Tα.则下列选项正确的是( )A.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶2B.Rp∶Rα=1∶1,Tp∶Tα=1∶1C.Rp∶Rα=1∶1,Tp∶Tα=1∶2D.Rp∶Rα=1∶2,Tp∶Tα=1∶1解析:由题中已知条件并结合磁偏转的半径公式R=得:R∝,可知质子(p)和α粒子(He)的轨道半径之比为7\nRp∶Rα=∶=1∶2;再由题中已知条件并结合磁偏转的周期公式T=得:T∝,可知质子和α粒子的周期之比为Tp∶Tα=1∶2,A正确.答案:A4.空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场,其方向随时间做周期性变化,磁感应强度B随时间t变化的图象如图所示,规定B>0时,磁场的方向穿出纸面.一电荷量q=5π×10-7C、质量m=5×10-10kg的带电粒子,位于某点O处,在t=0时刻以初速度v0=πm/s沿某方向开始运动.不计重力的作用,不计磁场的变化可能产生的一切其他影响.则在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于( )A.πm/s B.m/sC.2m/s D.m/s解析:带电粒子在磁场中的运动半径为r==0.01m,周期为T==0.02s,作出粒子的轨迹示意图如图所示,所以在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内,带电粒子的平均速度的大小等于2m/s,即C选项正确.答案:C5.(2022·安徽高考)如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场,经过Δt时间从C点射出磁场,OC与OB成60°角.现将带电粒子的速度变为v/3,仍从A点沿原方向射入磁场,不计重力,则粒子在磁场中的运动时间变为( )A.Δt B.2ΔtC.Δt D.3Δt解析:带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,据牛顿第二定律有qvB=m7\n,解得粒子第一次通过磁场区时的半径为r=,圆弧AC所对应的圆心角∠AO′C=60°,经历的时间为Δt=T(T为粒子在匀强磁场中运动周期,大小为T=,与粒子速度大小无关);当粒子速度减小为v/3后,根据r=知其在磁场中的轨道半径变为r/3,粒子将从D点射出,根据图中几何关系得圆弧AD所对应的圆心角∠AO″D=120°,经历的时间为Δt′=T=2Δt.由此可知本题正确选项只有B.答案:B6.(2022·海南高考)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图中的正方形为其边界.一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射.这两种粒子带同种电荷,它们的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子.不计重力.下列说法正确的是( )A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大7.(2022·株洲质检)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,对应角度值如图所示,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∶2解析:设圆形磁场的半径为R,则从A处射出的粒子的轨道半径r1==R7\n.同理,从B处射出的粒子的轨道半径r2==R,又轨道半径r=,所以∝,即∶=3∶1,A正确.从A射出的粒子在磁场中的运动时间t1=T1=.同理,从B射出的粒子在磁场中的运动时间t2=T2=,所以t1∶t2=2∶3,C、D错误.答案:A8.(2022·东北三省三校联考)如图所示的正方形区域,在没有磁场的情况下,带电粒子(不计重力)以某一初速度从ab边中点垂直于该边方向射入时,穿过此区域的时间为t.若在该区域加一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,带电粒子仍从同一位置以同一速度入射,粒子从c点射出.若仅B、t为已知量,根据上述条件能求出的物理量为( )A.带电粒子的初速度B.带电粒子在磁场中运动的半径C.带电粒子在磁场中运动的周期D.带电粒子的质量解析:设粒子的初速度为v0,磁场区域的边长为L.则当未加磁场时,粒子做匀速直线运动,v0=;当加磁场时,粒子的运动轨迹如图所示,由几何关系知R2=L2+(R-)2,解得轨迹半径R=L,又R=,所以=,周期T==πt.由题意知L未知,所以无法确定v0、R,能确定比荷和周期T,A、B、D错误,C正确.答案:C9.如图所示,MN是一荧光屏,当带电粒子打到荧光屏上时,荧光屏能够发光.MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.P为屏上的一小孔,PQ与MN垂直.一群质量为m、带电荷量q的粒子(不计重力),以相同的速率v,从P处沿垂直于磁场方向射入磁场区域,且分布在与PQ夹角为θ的范围内,不计粒子间的相互作用.则以下说法正确的是( )A.在荧光屏上将出现一个圆形亮斑,其半径为B.在荧光屏上将出现一个条形亮线,长度为(1-cosθ)C.在荧光屏上将出现一个半圆形亮斑,其半径为7\nD.在荧光屏上将出现一个条形亮线,长度为(1-sinθ)解析:同种带电粒子以相同的速率进入匀强磁场,在洛伦兹力作用下做圆周运动,圆周运动的半径相同,r=,当粒子垂直MN进入磁场,粒子做半个圆周运动后打在荧光屏上最远处,距离P点的距离l=2r=,当粒子的速度方向与PQ夹角为θ时,亮点离P点最近,粒子的圆周的弦长l1=2rcosθ=cosθ,所以在荧光屏上将出现亮线,长度为l-l1=(1-cosθ),B正确.答案:B10.(2022·浙江高考)利用如图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( )A.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:带电粒子能够从右缝中射出,进入磁场时所受洛伦兹力方向应向右,由左手定则可判定粒子带负电,选项A错误;由qvB=m得,v=,射出粒子运动的最大半径为rmax=,射出粒子运动的最小半径为rmin=,故射出粒子的最大速度为vmax=,选项B正确;射出粒子的最小速度为vmin=,Δv=vmax-vmin=,若保持d和L不变,增大B时,Δv增大,选项C正确;若保持d和B不变,增大L时,Δv不变,选项D错误.答案:BC7\n11.如图所示,一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场.现从矩形区域ad边的中点O处,垂直磁场射入一速度方向与ad边夹角为30°、大小为v0的带电粒子.已知粒子质量为m,电荷量为q,ad边长为l,重力影响不计.(1)试求粒子能从ab边射出磁场的v0值;(2)在满足粒子从ab边射出磁场的条件下,粒子在磁场中运动的最长时间是多少?解析:由于磁场边界的限制,粒子从ab边射出磁场时速度有一定范围,当v0有最小值v1时,粒子轨迹速度恰与ab边相切;当v0有最大值v2时,粒子轨迹恰与cd边相切.轨迹示意图如图所示(磁场未画出).(1)当v0有最小值v1时,有R1+R1sin30°=l,由轨道半径公式有R1=mv1/qB, 得v1=qBl/3m.当v0有最大值v2时,有R2=R2sin30°+,由半径公式有R2=mv2/qB, 得v2=qBl/m.所以带电粒子从磁场中的ab边射出时,其速度范围应为<v0<.(2)要使粒子在磁场中运动时间最长,其轨迹对应的圆心角应最大,由(1)知,当速度为v1时,粒子在磁场中的运动时间最长,对应轨迹的圆心角为θ=,则tmax=·=.答案:见解析12.如图所示,在某空间实验室中,有两个靠在一起的等大的圆柱形区域,分别存在着等大反向的匀强磁场,磁感应强度B=0.10T,磁场区域半径r=m,左侧区圆心为O1,磁场向里,右侧区圆心为O2,磁场向外.两区域切点为C.今有质量m=3.2×10-26kg,带电荷量q=1.6×10-19C的某种离子,从左侧区边缘的A点以速度v=106m/s正对O1的方向垂直磁场射入,它将穿越C点后再从右侧区穿出.求:7\n(1)该离子通过两磁场区域所用的时间;(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大?(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离)解析:(1)离子在磁场中做匀速圆周运动,在左右两区域的运动轨迹是对称的,如图,设轨迹半径为R,圆周运动的周期为T.7
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高考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-26 00:46:20
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