《2020-2021学年高三物理一轮复习同步练习专题17 磁场（2）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020-2021学年高三物理一轮复习同步练习专题17 磁场（2）（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题17 磁场（2）【练】全部能力提升1.如图所示，直角坐标系中y轴右侧存在一垂直纸面向里、宽为a的有界匀强磁场，磁感应强度为B，右边界PQ平行y轴，一粒子(重力不计)从原点O以与x轴正方向成角的速率v垂直射入磁场，当斜向上射入时，粒子恰好垂直PQ射出磁场，当斜向下射入时，粒子恰好不从右边界射出，则粒子的比荷及粒子恰好不从右边界射出时在磁场中运动的时间分别为()A. B.C. D【答案】：C【解析】：粒子在磁场中运动轨迹如图所示，则由图知斜向上射入时有rsin a，斜向下射入时有rsin ar，联立求得30，且r2a，由洛伦兹力提供向心力得Bqvm，解得r，即粒子的比荷为，所以粒子恰好不从右边
2、界射出时在磁场中运动的圆心角为2(9030)120，运动时间为tT，C正确。2.(多选)如图所示，在长度足够长、宽度d5 cm的区域MNQP内，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B0.33 T。水平边界MN上方存在范围足够大的竖直向上的匀强电场，电场强度E200 N/C。现有一质量m6.61027 kg、电荷量q3.21019 C的带负电的粒子，从边界PQ上的O点与x轴负方向成60角射入磁场，射入时的速度大小v1.6106 m/s，不计粒子的重力。则下列说法正确的是()A粒子在磁场中运动的时间约为3.27108 sB粒子在电场中运动的时间约为t3.3104 sC粒子在电场中做匀变速直线运动D
3、粒子在电场中做匀速直线运动【答案】：BC【解析】：根据题意由洛伦兹力提供向心力有，qvBm，解得r0.1 m，T3.925107 s，粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系知，粒子在磁场中运动的圆心角为30，所以粒子在磁场中运动的时间2t12T6.54108 s，A错误；由几何关系知粒子平行于电场方向进入电场，粒子在电场中运动的加速度a，粒子在电场中运动的时间t，解得t3.3104 s，B、C正确，D错误。3.在竖直xOy平面内，第、象限存在沿y轴负方向的匀强电场1，场强大小为E1，在第、象限内，存在垂直于xOy平面的匀强磁场和沿y轴正方向的匀强电场2，场强大小为E2，磁场方向如图所示，磁感应强度
4、B1B0，B2，电场强度大小E1E2。两质量为m、带电荷量为q的粒子a、b同时分别从第、象限的P、Q两点(图中没有标出)由静止释放后，同时进入匀强磁场和匀强电场复合场区中，且第一次经过y轴时都过点M(0，l)。粒子a在M点时的速度方向 与y轴正方向成60角，不计两粒子间的相互作用。求：(1)粒子a第一次在第、象限复合场中运动的时间之比；(2)粒子b在第象限内复合场中运动的轨迹半径。【答案】：(1)14(2)4l【解析】：(1)粒子a进入复合场区中，电场力和重力平衡，qEmg，粒子a在第象限做匀速圆周运动，画出粒子a的运动轨迹，如图所示，洛伦兹力提供向心力，设粒子a从第象限进入第象限时的速度大小
5、为v，在第象限内运动的轨迹半径为r1，则qvB0，解得r1运动周期T1由几何知识可知粒子a在第象限运动的轨迹对应的圆心角1，运动时间t1T1同理，粒子a在第象限内做匀速圆周运动的半径r2，运动周期T2，由几何知识可知粒子a在第象限运动的轨迹对应的圆心角2，运动时间t2T2，所以t1t214(2)由几何知识可知，粒子a在第象限内运动的轨迹半径r12l由(1)可知，粒子a在第象限内运动的轨迹半径r22r14l由题意可知，粒子a、b进入匀强磁场和匀强电场的速度大小相等，在第象限做匀速圆周运动的半径也相等，故粒子b在第象限的半径rr24l。4.(多选)如图所示是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D
6、形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源两端相连。现分别加速质子(H)和氘核(H)。下列说法中正确的是()A它们的最大速度相同B质子的最大动能大于氘核的最大动能C加速质子和氘核所用高频电源的频率相同D仅增大高频电源的电压不可能增大粒子的最大动能【解析】设质子质量为m，电荷量为q，则氘核质量为2m，电荷量为q，它们的最大速度分别为v1和v2，选项A错误；质子的最大动能Ek1，氘核的最大动能Ek2，选项B正确；高频电源的频率与粒子在磁场中的回旋频率相同，即f1，f2，所以加速质子和氘核所用高频电源的频率不相同，选项C错误；被加速的粒子的最大动能与高频电源的电压无关，所以仅增大高频电源的电
7、压不可能增大粒子的最大动能，选项D正确。【答案】：BD5.(多选)如图是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有强度为B0的匀强磁场。下列表述正确的是()A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小【答案】：ABC【解析】：质谱仪是分析同位素的重要工具，A正确。在速度选择器中，带电粒子所受电场力和洛伦兹力在粒子沿直线运动时应等大反向
8、，结合左手定则可知B正确。由qEqvB可得v，C正确。粒子在平板S下方的匀强磁场中做匀速圆周运动的半径R，所以，D错误。6(2019天津高考)笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的() A前表面的电势比后表面的低B前、后表面
9、间的电压U与v无关C前、后表面间的电压U与c成正比D自由电子受到的洛伦兹力大小为【答案】D【解析】由左手定则判断，后表面带负电，电势低，A错误；电子受力平衡后，U稳定不变，由eevB得UBav，故前、后表面间的电压U与v成正比，与c无关，故B、C错误；自由电子受到的洛伦兹力FevB，D正确。7.如图所示，在两块平行金属板间存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场。现有两种带电粒子M、N分别以同样的速度v从左端沿两板间的中线射入，都能沿直线从右端射出，不计粒子重力。以下说法正确的是()A带电粒子M、N的电性一定相同B带电粒子M、N的电量一定相同C撤去电场仅保留磁场，M、N做圆周运动的半径
10、一定相等D撤去磁场仅保留电场，M、N若能通过场区，则通过场区的时间相等【答案】D【解析】根据左手定则判断可知，无论粒子带何种电荷，受到的洛伦兹力和电场力的方向总相反，满足qvBqE，即vBE，故可看出粒子能否沿直线射出只与速度有关，与电性和电量无关，故A、B错误；撤去电场后，粒子在剩下的磁场中做匀速圆周运动，有qvBm，可得R，两粒子的比荷不一定相同，则运动的半径不一定相同，故C错误；撤去磁场后，两粒子在电场中做类平抛运动，若能穿过场区，则水平方向做匀速直线运动，由lvt可知两粒子通过场区的时间相等，故D正确。8.如图所示，两个同心圆，半径分别为r和2r，在两圆之间的环形区域内存在垂直纸面向里
11、的匀强磁场，磁感应强度为B.圆心O处有一放射源，放出粒子的质量为m，带电荷量为q，假设粒子速度方向都和纸面平行.(1)图中箭头表示某一粒子初速度的方向，OA与初速度方向夹角为60，要想使粒子经过磁场第一次通过A点，则初速度的大小是多少？(2)要使粒子不穿出环形区域，则粒子的初速度不能超过多少？【答案】(1)v1.(2)【解析】(1)如图所示，设粒子在磁场中的轨道半径为R1，则由几何关系得R1，又qv1Bm得v1.(2)设粒子轨迹与磁场外边界相切时，粒子在磁场中的轨道半径为R2，则由几何关系有(2rR2)2R22r2可得R2，又qv2Bm，可得v2故要使粒子不穿出环形区域，粒子的初速度不能超过.
12、9.如图所示，在竖直平面（纸面）内有长为l的CD、EF两平行带电极板，上方CD为正极板，下方EF为负极板，两极板间距为l，O点为两极板边缘C、E两点连线的中点；两极板右侧为边长为l的正方形匀强磁场区域磁场方向垂直纸面向外离子源P产生的电荷量为q、质量为m的带正电粒子飘入电压为U1的加速电场，其初速度几乎为零，被电场加速后竖直平面内从O点斜向上射入两极板间，带电粒子恰好从CD极板边缘D点垂直DF边界进入匀强磁场区域已知磁感应强度大小B与带电粒子射入电场O点时的速度大小v0的关系为，带电粒子重力不计求（1）带电粒子射入电场O点时的速度大小v0；（2）两平行极板间的电压U2；（3）带电粒子在磁场区域运动的时间t【答案】（1） ；（2）U1；（3）【解析】（1）电荷在电场中加速，由动能定理得：，解得：；（2）粒子进入偏转电场时的速度方向与水平方向间的夹角为，在偏转电场中：，加速度： ，解得：；（3）粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，粒子运动轨迹如图所示，粒子转过的圆心角：，粒子在磁场中的运动时间：，解得：.
