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1、2020高三物理精选精练 1(2020北京西城区抽样)两个电荷量相等的带电粒子，在同一匀强磁场中只受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动下列说法中正确的是()A若它们的运动周期相等，则它们的质量相等B若它们的运动周期相等，则它们的速度大小相等C若它们的轨迹半径相等，则它们的质量相等D若它们的轨迹半径相等，则它们的速度大小相等解析：选A.由洛伦兹力提供向心力可得r，T，由此可知，在粒子的电荷量相同的情况下，半径由粒子的质量、速度大小共同决定，周期由带电粒子的质量决定，A正确2(2020长沙模拟)如图8222所示，在x0、y0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B.现有一
2、质量为m、电量为q的带电粒子，在x轴上到原点的距离为x0的P点，以平行于y轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场，不计重力的影响由这些条件可知()图8222A能确定粒子通过y轴时的位置B能确定粒子速度的大小C能确定粒子在磁场中运动所经历的时间D以上三个判断都不对解析：选ABC.粒子在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出磁场，可知半径大小等于x0，A选项正确；由rx0v，所以B选项正确；画出轨迹可知粒子完成了四分之一圆周的路径，所以有tT，C选项正确，D选项错误3一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场粒子的一段径迹如图8223所示径迹上的每一小段都可近似看成圆弧由于带电
3、粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)从图中情况可以确定()图8223A粒子从a到b，带正电B粒子从a到b，带负电C粒子从b到a，带正电D粒子从b到a，带负电解析：选C.垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子受洛伦兹力作用，使粒子做匀速圆周运动，半径R.由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量减小，磁感应强度B、带电荷量q不变又据Ekmv2知，v在减小，故R减小，可判定粒子从b向a运动；另据左手定则，可判定粒子带正电，C选项正确4如图8224所示，在第象限内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速率与x轴成30角的方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之
4、比为()图8224A12B21C1 D11解析：选B.由T可知，正、负电子的运动周期相同，故所用时间之比等于轨迹对应的圆心角之比作出正、负电子运动轨迹如图所示，由几何知识可得正电子运动的圆心角等于120，负电子运动的圆心角等于60，而电荷在磁场中的运动时间tT，所以t正t负正负21，故B正确，A、C、D错误5(2020皖南八校联考)带电粒子的质量m1.71027 kg，电荷量q1.61019 C，以速度v3.2106 m/s沿垂直于磁场同时又垂直于磁场边界的方向进入匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B0.17 T，磁场的宽度l10 cm，如图8225所示图8225(1)求带电粒子离开磁场时的速度和
5、偏转角(2)求带电粒子在磁场中运动的时间以及出磁场时偏离入射方向的距离解析：粒子所受的洛伦兹力FqvB8.71014 N，远大于粒子所受的重力G1.71026 N，因此重力可忽略不计(1)由于洛伦兹力不做功，所以带电粒子离开磁场时速度仍为3.2106 m/s.由qvBm得轨道半径r m0.2 m由图可知偏转角满足sin0.5，故30.(2)带电粒子在磁场中运动的周期T，可见带电粒子在磁场中运动的时间tTTt s3.3108 s离开磁场时偏离入射方向的距离dr(1cos)0.2 m2.7102 m.答案：(1)3.2106 m/s30(2)3.3108 s2.7102 m一、选择题1(2020潍
6、坊模拟)如图8226所示，电子束沿垂直于荧光屏的方向做直线运动，为使电子打在荧光屏上方的位置P，则能使电子发生上述偏转的场是()图8226A匀强电场B负点电荷的电场C垂直纸面向里的匀强磁场D垂直纸面向外的匀强磁场答案：ABD2用绝缘细线悬挂一个质量为m，带电荷量为q的小球，让它处于如图8227所示的磁感应强度为B的匀强磁场中由于磁场的运动，小球静止在图中位置，这时悬线与竖直方向夹角为，并被拉紧，则磁场的运动速度和方向是()图8227Av，水平向左 Bv，竖直向下Cv，竖直向上 Dv，水平向右解析：选AC.根据运动的相对性，带电小球相对磁场的速度与磁场相对于小球(相对地面静止)的速度大小相等、方
7、向相反洛伦兹力FqvB中的v是相对于磁场的速度根据力的平衡条件可以得出，当小球相对磁场以速度v竖直向下运动或以速度v水平向右运动，带电小球都能处于图中所示的平衡状态，故本题选A、C.3一个带正电的小球沿光滑绝缘的桌面向右运动，速度方向垂直于一个水平方向的匀强磁场，如图8228所示，小球飞离桌面后落到地板上，设飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度为v1.撤去磁场，其余的条件不变，小球飞行时间为t2，水平射程为x2，着地速度为v2，则下列论述不正确的是()图8228Ax1x2 Bt1t2Cv1和v2大小相等 Dv1和v2方向相同解析：选D.当桌面右边存在磁场时，由左手定则，带电小球在飞行过程中
8、受到斜向右上方的洛伦兹力作用，此力在水平方向上的分量向右，竖直方向上分量向上，因此小球水平方向存在加速度，竖直方向加速度ag，所以t1t2，x1x2，A、B对；又因为洛伦兹力不做功，C对；两次小球着地时方向不同，D错，故本题选D.4(2020兰州模拟)如图8229所示，在匀强磁场中有1和2两个质子在同一平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，轨道半径r1r2并相切于P点，设T1、T2，v1、v2，a1、a2，t1、t2，分别表示1、2两个质子的周期，线速度，向心加速度以及各自从经过P点算起到第一次通过图中虚线MN所经历的时间，则()图8229AT1T2Bv1v2Ca1a2 Dt1t2解析：选ACD.
9、由T知，T1T2，故A正确；由r知 v1v2，故B错；由a2 r知a1a2，故C正确；由图可知质子1从P到虚线位置对应的圆心角小，故t1t2，D正确5质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场，如图8230为质谱仪的原理图设想有一个静止的质量为m、带电量为q的带电粒子(不计重力)，经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，带电粒子打到底片上的P点，设OPx，则在下图中能正确反映x与U之间的函数关系的是()图8230图8231解析：选B.带电粒子先经加速电场加速，故qUmv2，进入磁场后偏转，OPx2r，两式联立得OPx，所以B正确6(2020哈师大附中、东北师大附中、辽宁
10、省实验中学联考)如图8232所示，回旋加速器D形盒的半径为R，所加磁场的磁感应强度为B，用来加速质量为m、电荷量为q的质子，质子从下半盒的质子源由静止出发，加速到最大能量E后，由A孔射出则下列说法正确的是()图8232A回旋加速器不能无限加速质子B增大交变电压U，则质子在加速器中运行时间将变短C回旋加速器所加交变电压的频率为D下半盒内部，质子的轨道半径之比(由内到外)为1解析：选ABC.本题考查回旋加速器原理当回旋加速器所加交变电压周期与质子在磁场中运动周期相同时，质子才能被加速；质子在匀强磁场中运动周期T，质子在回旋加速器中运动的最大半径R，Emv2，交变电压频率f，解以上各式得：f，C正确
11、；当随着质子速度的增大，相对论效应逐渐显现，质子质量增大，做圆周运动周期不能保持与所加电场变化的周期同步，从而不能再被加速，A正确；增大电压，质子每次经过电场时获得的动能增大，质子在磁场中运动半径增大，加速次数和所做圆周运动次数减少，因此运动时间减小，B正确由v，R知，质子在下半盒内部，质子的轨道半径之比(由内到外)与被电场加速的次数的平方根成正比，即为，D错误7(2020西安八校联考)环形对撞机是研究高能粒子的重要装置，其核心部件是一个高真空的圆环状的空腔，若带电粒子初速度可视为零，经电压为U的电场加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度
12、大小为B.带电粒子将被局限在圆环状空腔内运动要维持带电粒子在圆环内做半径确定的圆周运动，下列说法错误的是()A对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m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q/m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，带电粒子运动的频率越小D对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，带电粒子运动的周期都不变解析：选ACD.在电场中，带电粒子加速，有qUmv2，进入磁场中由半径公式：R ，依题意R保持不变，则电压U恒定时，带电粒子的比荷q/m越小，磁感应强度B越大，由周期T2R ，对于给定的带电粒子，比荷恒定，加速电压U越大，周期越小，频率越
13、大，A、C、D均错误8比荷为的电子以速度v0沿AB边射入边长为a的等边三角形的匀强磁场区域中，如图8233所示，为使电子从BC边穿出磁场，磁感应强度B的取值范围为()图8233ABBBCB DB解析：选B.电子进入磁场后向上偏，刚好从C点沿切线方向穿出是临界条件，要使电子从BC边穿出，其运动半径应比临界半径大，由R可知，磁感应强度应比临界值小，如图，由几何关系可得，半径R，又ev0Bm，解得B，B选项正确9(2020高考浙江卷)利用如图8234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
14、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8234A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：选BC.本题考查带电粒子在磁场中的运动，意在考查考生应用数学知识处理问题的能力和分析问题的能力由左手定则和粒子的偏转情况可以判断粒子带负电，A错误；根据洛伦兹力提供向心力qvB可得v，r越大v越大，由题图可知r最大值为rmax，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v，可见C正确、D错误10(2020安庆模拟)如图8235所示，空间存在垂直于纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，场内有一绝缘的足够长的直杆，它与水平面的倾角为，一带电量为q、质量为m的带负电的小球套在直杆上，从A点由静止沿杆下滑，小球与杆之间的动摩擦因数
