版高考物理总复习模拟创新题专题九 磁场Word下载.docx
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若粒子带正电,粒子所受的电场力向上,由左手定则判断知洛伦兹力方向向下,能与电场力平衡,则带电粒子能做匀速直线运动,故D正确;
本题选不可能做匀速直线运动的,故选B。
答案 B
2.(2016·
新疆乌鲁木齐高三二诊)某兴趣小组为了验证通电长直导线在某点产生的磁场的磁感应强度B与这一点到导线的距离r成反比(B∝)的结论,设计了下面的实验。
将长直导线沿南北方向水平放置,小磁针放置在长直导线的正下方并处于静止状态。
当小磁针离导线的距离为r时,给长直导线通恒定的电流,小磁针垂直纸面向纸内转动,转过的角度为θ(实验区域内通电导线产生的磁场与地磁场的水平分量相差不是很大)。
将小磁针放在不同r处,测量其转过的角度,最终作出相关图象。
下面图象中能验证结论B∝的是( )
解析 实验区内地磁场的水平分量为B0,可认为不变,通电直导线产生的磁感应强度沿东西方向,为B,磁针转过的角度为θ,如右图所示,由几何关系tanθ==·
(k为常数),故tanθ∝,则能得出结论B∝的图象为C项。
答案 C
3.(2016·
贵州遵义航天高级中学模拟)如图所示,两相邻且范围足够大的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度方向平行、大小分别为B和2B。
一带正电粒子(不计重力)以速度v从磁场分界线MN上某处射入磁场区域Ⅰ,其速度方向与磁场方向垂直且与分界线MN成60°
角,经过t1时间后粒子进入到磁场区域Ⅱ,又经过t2时间后回到区域Ⅰ,设粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中的角速度分别为ω1、ω2,则( )
A.ω1∶ω2=1∶1B.ω1∶ω2=2∶1
C.t1∶t2=1∶1D.t1∶t2=2∶1
解析 粒子在区域Ⅰ、Ⅱ中运动的周期分别为T1=、T2=,结合ω=得ω1∶ω2=1∶2,A、B错误;
t1=T1,t2=T2,得t1∶t2=2∶1,D正确,C错误。
答案 D
4.(2016·
云南玉溪一中月考)(多选)如图,在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场,一带负电的粒子从原点O以与x轴成30°
角斜向上的速度射入磁场,且在上方运动半径为R,则(不计重力)( )
A.粒子经偏转一定能回到原点O
B.粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为1∶2
C.粒子在完成一次周期性运动的时间为
D.粒子第二次射入x轴上方磁场时,沿x轴前进3R
解析 根据左手定则判断可知,负电荷在第一象限和第四象限所受的洛伦兹力方向不同,粒子在第一象限沿顺时针方向旋转,而在第四象限沿逆时针方向旋转,不可能回到原点O,故A错误;
由r=,知粒子圆周运动的半径与B成反比,则粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为1∶2,故B正确;
负电荷在第一象限轨迹所对应的圆心角为60°
,在第一象限轨迹所对应的圆心角也为60°
,粒子圆周运动的周期为T=,保持不变,在一个周期内,粒子在第一象限运动的时间为t1=T=;
同理,在第四象限运动的时间为t2=T′=;
完成一次周期性运动的时间为T′=t1+t2=,故C错误;
根据几何知识得:
粒子第二次射入x轴上方磁场时,沿x轴前进距离为x=R+2R=3R,故D正确,故选B、D。
答案 BD
5.(2016·
山西忻州一中等四校高三联考)(多选)如图所示,在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。
一点电荷从图中A点以速度v0垂直磁场射入,速度方向与半径方向的夹角为30°
。
当该电荷离开磁场时,速度方向刚好改变了180°
不计电荷的重力,下列说法正确的是( )
A.该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点
B.该点电荷的比荷为
C.该点电荷在磁场中的运动时间为
D.该点电荷在磁场中的运动时间为
解析 由题意可画出粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,A项错;
由几何关系知粒子做圆周运动的半径为r=,结合qv0B=,可得=,B项正确;
粒子在磁场中的运动时间t==,C项正确,D项错。
答案 BC
6.(2016·
安徽“江南十校”高三联考)(多选)如图,半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。
M为磁场边界上一点,有无数个带电荷量为q、质量为m的相同粒子(不计重力)在纸面内向各个方向以相同的速率通过M点进入磁场,这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段圆弧上,这段圆弧的弧长是圆周长的。
下列说法正确的是( )
A.粒子从M点进入磁场时的速率为v=
B.粒子从M点进入磁场时的速率为v=
C.若将磁感应强度的大小增加到B,则粒子射出边界的圆弧长度变为原来
D.若将磁感应强度的大小增加到B,则粒子射出边界的圆弧长度变为原来
解析 边界上有粒子射出的范围是偏转圆直径为弦所对应的边界圆弧长,即偏转圆半径r==,得v=所以B对,A错;
磁感应强度增加到原来的倍,直径对应的弦长为R,有粒子射出的边界圆弧对应的圆心角为60°
,所以弧长之比为2∶3,D对,C错。
7.(2016·
湖南省高三十三校联考)(多选)如图所示,直角坐标系xOy位于竖直平面内,y轴竖直向上。
第Ⅲ、Ⅳ象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场,第Ⅳ象限同时存在方向平行于y轴的匀强电场(图中未画出)。
一带电小球从x轴上的A点由静止释放,恰好从P点垂直于y轴进入第Ⅳ象限,然后做圆周运动,从Q点垂直于x轴进入第Ⅰ象限,Q点距O点的距离为d,重力加速度为g。
根据以上信息,可以求出的物理量有( )
A.磁感应强度大小
B.小球在第Ⅳ象限运动的时间
C.电场强度的大小和方向
D.圆周运动的速度大小
解析 根据左手定则,由小球在第Ⅲ象限中的偏转与磁场方向可以确定小球带负电,小球在第Ⅳ象限做匀速圆周运动,电场力平衡重力,可以确定电场强度的方向竖直向下,mg=qE,电场强度E=,由于不知道m、q,无法求出电场强度的大小,故C错误;
从A到P过程,应用动能定理得:
mgd=mv2,解得小球做圆周运动的速度大小v=,故D正确;
小球在第Ⅳ象限做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:
qvB=m,由题意可知,小球轨道半径:
r=d,解得:
B=,由于不知道m、q,无法求出B,故A错误;
小球做圆周运动的周期T==π,小球在第Ⅳ象限运动的时间:
t=T=,故B正确。
8.(2016·
江西吉安一中模拟)(多选)为了测量某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计,该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a=1m、b=0.2m、c=0.2m,左、右两端开口,在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B=1.25T的匀强磁场,在上下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极。
污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时,测得两个电极间的电压U=1V,且污水流过该装置时受到阻力作用,阻力f=kLv,其中比例系数k=15Ns/m2,L为污水沿流速方向的长度,v为污水的流速,下列说法正确的是( )
A.金属板M的电势不一定高于金属板N的电势,因为污水中负离子较多
B.污水中粒子浓度的高低对电压表的示数也有一定影响
C.污水的流量(单位时间内流出污水体积)Q=0.16m3/s
D.为使污水匀速通过该装置,左、右两测管应施加的压强差为ΔP=1500Pa
解析 根据左手定则,正离子受到向上的洛伦兹力向M偏转,负离子受到向下的洛伦兹力向N偏转,所以M板的电势一定大于N的电势,A错误;
两极板带上电荷后,会在竖直方向上产生一个电场力,最后电场力和洛伦兹力平衡,故有qvB=q,解得U=vBc,与粒子浓度的大小无关,B错误;
因为U=vBc,所以v=,污水的流量Q=vS=bc=b=0.16m3/s,C正确;
为使匀速通过,则ΔpS=f=kLv,即Δpbc=ka,解得Δp=1500Pa,D正确。
答案 CD
二、非选择题
9.(2016·
山西省高三考前质检)如图所示,a、b为平行金属板,其间电压为U。
c、d是一对圆弧形金属板,其半径分别为Rc和Rd,g为其中心线,在两金属板间加直流电压,其间产生径向电场(忽略边缘效应)。
将质量为m、电荷量为q的粒子从a板处释放,经a、b间电场加速后由b板上小孔射出,之后从c、d金属板左端的正中心垂直径向电场进入两板间,恰好能沿中心线g做匀速圆周运动。
不计粒子重力及其阻力。
(1)求中心线g处电场强度E的大小;
(2)若将a、b间电压增大为2U,保持c、d间的径向电场不变,需在c、d间垂直纸面另加一匀强磁场,使该粒子仍沿中心线做匀速圆周运动,求所加磁场的磁感应强度B的大小。
解析
(1)设加速电压为U时,粒子射出b板时速度为v,中心线处半径为r,
则qU=mv2 r= qE=m
解得:
E=
(2)设加速电压为2U时,粒子射出b板时速度为v′
则q·
2U=mv′2 qE+qv′B=m
B=
答案
(1)
(2)
10.(2016·
山西榆社中学月考)如图,在x<
0的空间中,存在沿x轴负方向的匀强电场,电场强度E=10N/C;
在x>
0的空间中,存在垂直xy平面方向向外的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T。
一带负电的粒子(比荷q/m=160C/kg),在距O点左边x=0.06m处的d点以v0=8m/s的初速度沿y轴正方向开始运动,不计带电粒子的重力。
求:
(1)带电粒子开始运动后第一次通过y轴时的速度大小和方向;
(2)带电粒子进入磁场后经多长时间返回电场;
(3)带电粒子运动的周期。
解析
(1)粒子在第二象限做类平抛运动(如图),加速度a==1600m/s2,
运动时间t1==s,
沿y方向的位移y=v0t=m
粒子通过y轴进入磁场时在x方向上的速度vx=at1=8m/s,
v==16m/s
因此tanθ==,θ=60°
(2)粒子在第一象限以O′为圆心做匀速圆周运动,圆弧所对的圆心角为2θ=120°
运动时间t2=T=·
=s
(3)粒子从磁场返回电场后的运动是此前由电场进入磁场运动的逆运动,经时间t3=t1,粒子的速度变为v0,此后重复前面的运动。
可见,粒子在电、磁场中的运动具有周期性,其周期
T=t1+t2+t3=(+)s
答案
(1)16m/s y轴正向成60°
(2)s
(3)(+)s
11.(2016·
江西吉安高三教学质检)如图所示,为一环形磁约束装置的原理图,圆心为原点O、半径为R0的圆形区域Ⅰ内有方向垂直xOy平面向里的匀强磁场。
一束质量为m、电荷量为q、动能为E0的带正电粒子从坐标为(0、R0)的A点沿y负方向射入磁场区域Ⅰ,粒子全部经过x轴上的P点,方向沿x轴正方向
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