高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專(zhuān)題突破篇 限時(shí)集訓(xùn)8 磁場(chǎng)、帶電粒子在磁場(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-人教版高三物理試題

《高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專(zhuān)題突破篇 限時(shí)集訓(xùn)8 磁場(chǎng)、帶電粒子在磁場(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-人教版高三物理試題》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專(zhuān)題突破篇 限時(shí)集訓(xùn)8 磁場(chǎng)、帶電粒子在磁場(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-人教版高三物理試題（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專(zhuān)題限時(shí)集訓(xùn)(八)　磁場(chǎng)、帶電粒子在磁場(chǎng)及復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) (建議用時(shí)：40分鐘) 一、選擇題(本題共8小題，每小題6分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～5題只有一項(xiàng)符合題目要求，第6～8題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．) 1．中國(guó)宋代科學(xué)家沈括在《夢(mèng)溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針?shù)h，則能指南，然常微偏東，不全南也．”進(jìn)一步研究表明，地球周?chē)卮艌?chǎng)的磁感線分布示意如圖21所示．結(jié)合上述材料，下列說(shuō)法不正確的是(　　) 圖21 A．地理南、北極與地磁場(chǎng)的南、北極不重合 B．地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，地磁南極在地理北極附近 C．地球

2、表面任意位置的地磁場(chǎng)方向都與地面平行 D．地磁場(chǎng)對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用 C　[地球?yàn)橐痪薮蟮拇朋w，地磁場(chǎng)的南極、北極在地理上的北極和南極附近，兩極并不重合；且地球內(nèi)部也存在磁場(chǎng)，只有赤道上空磁場(chǎng)的方向才與地面平行；對(duì)射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子的速度方向與地磁場(chǎng)方向不會(huì)平行，一定受到地磁場(chǎng)力的作用，故C項(xiàng)說(shuō)法不正確．] 2. (2016·洛陽(yáng)三模)如圖22所示，一個(gè)靜止的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)，經(jīng)電壓U加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)半個(gè)圓后打在P點(diǎn)，設(shè)OP＝x，能夠正確反映x與U之間的函數(shù)關(guān)系的是(　　) 圖22

3、 B　[帶電粒子經(jīng)電壓U加速，由動(dòng)能定理，qU＝mv2，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，洛倫茲力提供向心力，qvB＝m，而R＝，聯(lián)立解得x＝.由此可知能夠正確反映x與U之間的函數(shù)關(guān)系的是選項(xiàng)B中圖象．] 3.如圖23所示是回旋加速器的工作原理圖，兩個(gè)半徑為R的中空半圓金屬盒D1、D2間窄縫寬為d，兩金屬電極間接有高頻電壓U，中心O處粒子源產(chǎn)生的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子在兩盒間被電壓U加速，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直兩盒面，粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，令粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)行的總時(shí)間為t，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：25702039】 圖23 A．粒子的比荷越小，時(shí)間t越大

4、B．加速電壓U越大，時(shí)間t越大 C．磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大，時(shí)間t越大 D．窄縫寬度d越大，時(shí)間t越大 C　[帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力Bqv＝m及粒子最大偏轉(zhuǎn)半徑為R，得帶電粒子獲得的最大動(dòng)能為Ekm＝，令加速次數(shù)為n，則nqU＝Ekm，粒子每加速一次后，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期，所以粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)行的總時(shí)間t＝n·＝，聯(lián)立得t＝，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．] 4．(2016·湖北八校聯(lián)考)如圖24所示，空間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從P點(diǎn)平行直線MN射出的a、b兩個(gè)帶電粒子，從它們射出到第一次到達(dá)直線MN所用的時(shí)間相同，到達(dá)MN時(shí)速度方向與MN的夾角分別為60°

5、和90°，不計(jì)粒子重力以及粒子間的相互作用力，則兩粒子速度大小之比va∶vb為(　　) 圖24 A．2∶1 B．3∶2 C．4∶3 D．∶ C　[兩粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖，設(shè)P點(diǎn)到MN的距離為L(zhǎng)，由圖知b粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為Rb＝L，對(duì)于a粒子有L＋Racos 60°＝Ra，解得：Ra＝2L，即兩粒子的半徑之比為Ra∶Rb＝2∶1?、?，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)＝，由題意知·＝·，得兩粒子的比荷之比為∶＝3∶2　②，粒子所受的洛倫茲力提供其所需的向心力，有qvB＝m，得v＝　③，聯(lián)立①②③得＝.] 5.兩平行的金屬板沿水平方向放置，極板上所帶電荷情況如圖25所示，且極板間有垂

6、直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)將兩個(gè)質(zhì)量相等的帶電小球分別從P點(diǎn)沿水平方向射入極板間，兩小球均能沿直線穿過(guò)平行板，若撤去磁場(chǎng)，仍將這兩個(gè)帶電小球分別保持原來(lái)的速度從P點(diǎn)沿水平方向射入極板間，則兩個(gè)小球會(huì)分別落在A、B兩點(diǎn)，設(shè)落在A、B兩點(diǎn)的小球的帶電荷量分別為qA、qB，則下列關(guān)于此過(guò)程的說(shuō)法正確的是(　　) 圖25 A．兩小球一定帶負(fù)電 B．若qA>qB，則兩小球射入時(shí)的初速度一定有vA>vB C．若qA>qB，則兩小球射入時(shí)的動(dòng)能一定有EkA

7、線運(yùn)動(dòng)，故可知洛倫茲力一定豎直向上，由左手定則可知，小球一定帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同時(shí)可知小球的重力不能忽略，當(dāng)小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)有qAvAB＋qAE＝mg，qBvBB＋qBE＝mg，聯(lián)立可得qAvAB＋qAE＝qBvBB＋qBE，即qA(vAB＋E)＝qB(vBB＋E)，由此可知，若qA>qB，則一定有vAxB，則應(yīng)有vA>vB，與上述矛盾，由此可知，兩個(gè)小球在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度不可能相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 6．(2016·湖南十三校一

8、聯(lián))如圖26所示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，y軸豎直向上．第Ⅲ、Ⅳ象限內(nèi)有垂直于坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第Ⅳ象限同時(shí)存在方向平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)．一帶電小球從x軸上的A點(diǎn)由靜止釋放，恰好從P點(diǎn)垂直于y軸進(jìn)入第Ⅳ象限，然后做圓周運(yùn)動(dòng)，從Q點(diǎn)垂直于x軸進(jìn)入第Ⅰ象限，Q點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為d，重力加速度為g.根據(jù)以上信息，可以求出的物理量有(　　) 圖26 A．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小 B．小球在第Ⅳ象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 C．電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向 D．圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小 BD　[由A到P點(diǎn)過(guò)程有mgd＝mv2，則小球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小v＝，選項(xiàng)D正確；小球在第Ⅳ象限運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝T

9、＝＝，選項(xiàng)B正確；在第Ⅳ象限，小球做圓周運(yùn)動(dòng)，則有mg＝qE，由于m、q未知，不能求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，由d＝知，不能求磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤．] 7.如圖27所示，直角三角形ABC區(qū)域中存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，比荷相同的兩個(gè)粒子(不計(jì)重力)從A點(diǎn)沿AB方向射入磁場(chǎng)，分別從AC邊上的P、Q兩點(diǎn)射出，則(　　) 圖27 A．從P點(diǎn)射出的粒子速度大 B．從Q點(diǎn)射出的粒子速度大 C．從Q點(diǎn)射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng) D．兩個(gè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一樣長(zhǎng) BD　[粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)幾何關(guān)系(如圖所示，弦切角相等)，粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的圓心角相等，根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

10、t＝T，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝，可知粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，故D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；如圖所示，粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，分別從P點(diǎn)和Q點(diǎn)射出，由圖知，粒子運(yùn)動(dòng)的半徑RP

11、的是(　　) 圖28 A．粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中的速率之比為1∶1 B．粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中的角速度之比為2∶1 C．粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ中的圓心角之比為1∶2 D．區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的寬度之比為1∶1 ACD　[由于洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，故粒子在兩磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速率不變，故A正確；由洛倫茲力f＝qBv＝ma和a＝v·ω可知，粒子運(yùn)動(dòng)的角速度之比為ω1∶ω2＝B1∶B2＝1∶2，則B錯(cuò)誤；由于粒子在區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，由t＝可得t＝＝，且B2＝2B1，所以可得θ1∶θ2＝1∶2，則C正確；由題意可知，粒子在區(qū)域Ⅰ中運(yùn)動(dòng)的圓心角為30°，則粒子在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)的圓心角為

12、60°，由R＝可知粒子在區(qū)域Ⅰ中的運(yùn)動(dòng)半徑是在區(qū)域Ⅱ中運(yùn)動(dòng)半徑的2倍，設(shè)粒子在區(qū)域Ⅱ中的運(yùn)動(dòng)半徑為r，作粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，則由圖可知，區(qū)域Ⅰ的寬度d1＝2rsin 30°＝r；區(qū)域Ⅱ的寬度d2＝rsin 30°＋rcos(180°－60°－60°)＝r，故D正確．] 二、計(jì)算題(共2小題，32分) 9．(16分) (2016·遼寧省遼南協(xié)作校聯(lián)考)如圖29所示，在矩形ABCD內(nèi)，對(duì)角線BD以上的區(qū)域存在平行于AD向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，對(duì)角線BD以下的區(qū)域存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未標(biāo)出)，其中AD邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，AB邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電粒子(不計(jì)重力)以初速度v0從

13、A點(diǎn)沿AB方向進(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)對(duì)角線BD某處垂直BD進(jìn)入磁場(chǎng)．求： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：25702040】 圖29 (1)該粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的大??； (2)電場(chǎng)強(qiáng)度的大??； (3)要使該粒子能從磁場(chǎng)返回電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足什么條件？(結(jié)論可用根式來(lái)表示) 【解析】　(1)如題圖所示，由幾何關(guān)系可得∠BDC＝30°，帶電粒子受電場(chǎng)力作用做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，由速度三角形可得 vx＝v0 vy＝v0 則v＝＝2v0. (2)設(shè)BP的長(zhǎng)度為x，則有xsin 30°＝t1 L－xcos 30°＝v0t1 Eq＝ma vy＝at1 解得x＝，t1＝，E＝. (3)若磁場(chǎng)方向向外，軌跡與D

14、C相切，如圖甲所示有 R1＋＝ 得R1＝ 由B1qv＝m得B1＝ 磁場(chǎng)方向向外，要使粒子返回電場(chǎng)，則B1≥ 若磁場(chǎng)方向向里，軌跡與BC相切時(shí)，如圖乙所示有 R2＋＝ 得R2＝ 由B2qv＝m得B2＝ 磁場(chǎng)方向向里，要使粒子返回電場(chǎng)， 則B2≥. 【答案】　見(jiàn)解析 10．(16分)(2015·江蘇高考T15)一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖30所示，電荷量均為＋q、質(zhì)量不同的離子飄入電壓為U0的加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為零．這些離子經(jīng)加速后通過(guò)狹縫O沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后打在底片上．已知放置底片的區(qū)域MN＝L，且OM＝L.某次測(cè)量發(fā)現(xiàn)MN中左側(cè)區(qū)

15、域MQ損壞，檢測(cè)不到離子，但右側(cè)區(qū)域QN仍能正常檢測(cè)到離子．在適當(dāng)調(diào)節(jié)加速電壓后，原本打在MQ的離子即可在QN檢測(cè)到． 圖30 (1)求原本打在MN中點(diǎn)P的離子質(zhì)量m； (2)為使原本打在P的離子能打在QN區(qū)域，求加速電壓U的調(diào)節(jié)范圍； (3)為了在QN區(qū)域?qū)⒃敬蛟贛Q區(qū)域的所有離子檢測(cè)完整，求需要調(diào)節(jié)U的最少次數(shù)．(取lg 2＝0.301，lg 3＝0.477，lg 5＝0.699) 【解析】　(1)離子在電場(chǎng)中加速，qU0＝mv2 在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，qvB＝m 解得r0＝ 代入r0＝L，解得m＝. (2)由(1)知，U＝， 離子打在Q點(diǎn)時(shí)，r＝L，得U＝ 離子打在N點(diǎn)時(shí)，r＝L，得U＝ 則電壓的范圍≤U≤. (3)由(1)可知，r∝ 由題意知，第1次調(diào)節(jié)電壓到U1，使原本Q點(diǎn)的離子打在N點(diǎn)，＝ 此時(shí)，原本半徑為r1的打在Q1的離子打在Q上， ＝ 解得r1＝2L 第2次調(diào)節(jié)電壓到U2，原本打在Q1的離子打在N點(diǎn)，原本半徑為r2的打在Q2的離子打在Q上，則 ＝，＝，解得r2＝3L 同理，第n次調(diào)節(jié)電壓，有rn＝n＋1L 檢測(cè)完整，有rn≤，解得n≥－1≈2.8 最少次數(shù)為3次． 【答案】　(1)　(2)≤U≤　(3)最少次數(shù)為3次