（新課標(biāo)）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題八 磁場(chǎng) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練41

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1、（新課標(biāo)）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題八 磁場(chǎng) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練41 一、選擇題 1．(2017·全國(guó)卷Ⅰ)如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上(與紙面平行)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．三個(gè)帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc.已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)．下列選項(xiàng)正確的是(　　) A．ma>mb>mc B．mb>ma>mc C．mc>ma>mb D．mc>mb>ma [解析]　由題意知，三個(gè)帶電微粒受力情況：mag＝qE，mbg＝qE＋Bqv，mcg＋Bqv＝q

2、E，所以mb>ma>mc，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤． [答案]　B 2．(多選)如圖所示，整個(gè)空間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，ac為一水平線．一帶電小球從a點(diǎn)由靜止釋放，部分運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中曲線所示，b為整段軌跡的最低點(diǎn)．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．軌跡ab為四分之一圓弧 B．小球經(jīng)過(guò)b點(diǎn)后一定能到ac水平線 C．小球到b點(diǎn)時(shí)速度一定最大，且沿水平方向 D．小球在b點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力與重力大小相等 [解析]　由于小球同時(shí)受到重力和洛倫茲力作用，且小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中洛倫茲力逐漸增大，故小球不能做圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于洛倫茲力不做功，故只有小球的

3、重力做功，機(jī)械能守恒，故小球經(jīng)過(guò)b點(diǎn)后一定能到ac水平線，選項(xiàng)B正確；由于b點(diǎn)為最低點(diǎn)，此時(shí)小球重力做功最多，由動(dòng)能定理可知，此時(shí)小球的速度一定最大，且速度方向沿切線方向，選項(xiàng)C正確；小球做曲線運(yùn)動(dòng)，在b點(diǎn)有豎直向上的向心力，故洛倫茲力大于重力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． [答案]　BC 3．(2017·北京西城區(qū)模擬)圖甲中質(zhì)子經(jīng)過(guò)直線加速器加速后進(jìn)入半徑一定的環(huán)形加速器，在環(huán)形加速器中，質(zhì)子每次經(jīng)過(guò)位置A時(shí)都會(huì)被加速，當(dāng)質(zhì)子的速度達(dá)到要求后，再將它們分成兩束引導(dǎo)到圖乙的對(duì)撞軌道中，在對(duì)撞軌道中兩束質(zhì)子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)撞．質(zhì)子在磁場(chǎng)的作用下做圓周運(yùn)動(dòng)．下列說(shuō)法中正確的是(　　)

4、 A．質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所處位置的磁場(chǎng)會(huì)逐漸減弱 B．質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所處位置的磁場(chǎng)始終保持不變 C．質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所處位置的磁場(chǎng)會(huì)逐漸減弱 D．質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，軌道所處位置的磁場(chǎng)始終保持不變 [解析]　質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)子每次經(jīng)過(guò)位置A時(shí)都會(huì)被加速，速度增大，環(huán)形軌道的半徑保持不變，由qvB＝m，即r＝知，B逐漸增大，故A、B錯(cuò)誤；質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，環(huán)形軌道的半徑保持不變，洛倫茲力不做功，速率不變，由r＝知，磁場(chǎng)始終保持不變，故C錯(cuò)誤，D正確． [答案]　D 4．如圖所示，空間存在足夠大、正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，電

5、場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、方向豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里．從電場(chǎng)、磁場(chǎng)中某點(diǎn)P由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(粒子的重力忽略不計(jì))，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖虛線所示．對(duì)于帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中下落的最大高度H，下列給出了四個(gè)表達(dá)式，可能正確的是(　　) A. B. C. D. [解析]　根據(jù)題意，由動(dòng)能定理知粒子運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中有，qEH＝mv2，在最低點(diǎn)，洛倫茲力大于電場(chǎng)力，qE，且H的單位一定跟的單位相同，故A正確． [答案]　A 5．如圖所示，空間的某個(gè)復(fù)合場(chǎng)區(qū)域內(nèi)存在著方向相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．質(zhì)子由靜止開(kāi)始經(jīng)一加速電場(chǎng)加速

6、后，垂直于復(fù)合場(chǎng)的界面進(jìn)入并沿直線穿過(guò)場(chǎng)區(qū)，質(zhì)子從復(fù)合場(chǎng)區(qū)穿出時(shí)的動(dòng)能為Ek.那么氘核同樣由靜止開(kāi)始經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后穿過(guò)同一復(fù)合場(chǎng)后的動(dòng)能Ek′的大小是(　　) A．Ek′＝Ek B．Ek′>Ek C．Ek′

7、正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一帶電微粒從a點(diǎn)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)并剛好能沿ab直線向上運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．微粒一定帶負(fù)電 B．微粒的動(dòng)能一定減小 C．微粒的電勢(shì)能一定增加 D．微粒的機(jī)械能一定增加 [解析]　微粒進(jìn)入場(chǎng)區(qū)后沿直線ab運(yùn)動(dòng)，則微粒受到的合力或者為零，或者合力方向在ab直線上(垂直于運(yùn)動(dòng)方向的合力仍為零)．若微粒所受合力不為零，則必然做變速運(yùn)動(dòng)，由于速度的變化會(huì)導(dǎo)致洛倫茲力變化，則微粒在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上的合力不再為零，微粒就不能沿直線運(yùn)動(dòng)，因此微粒所受合力只能為零而做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若微粒帶正電，則受力分析如圖甲所示，合力不可

8、能為零，故微粒一定帶負(fù)電，受力分析如圖乙所示，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；靜電力做正功，微粒電勢(shì)能減小，機(jī)械能增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． [答案]　AD 7．如圖所示，一個(gè)帶正電荷的小球從a點(diǎn)出發(fā)水平進(jìn)入正交垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，電場(chǎng)方向豎直向上，某時(shí)刻小球運(yùn)動(dòng)到了b點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．從a到b，小球可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．從a到b，小球可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．從a到b，小球動(dòng)能可能不變 D．從a到b，小球機(jī)械能可能不變 [解析]　帶電小球的初速度是水平的，從a運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中小球在豎直方向上發(fā)生位移，說(shuō)明小球做的是曲線運(yùn)動(dòng)，所以小球受力不為零，即

9、小球不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤．從以上分析可知小球做曲線運(yùn)動(dòng)，即變速運(yùn)動(dòng)，故小球受到磁場(chǎng)的洛倫茲力也是變化的，故小球受到的合力是變力，所以小球不可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤．當(dāng)小球的重力和電場(chǎng)力平衡時(shí)，小球受到的洛倫茲力只改變小球的速度方向，小球的動(dòng)能不變，故C正確．從a到b，電場(chǎng)方向豎直向上，電場(chǎng)力一定做功，故機(jī)械能肯定不守恒，故D錯(cuò)誤． [答案]　C 8．如圖所示，在豎直平面內(nèi)放一個(gè)光滑絕緣的半圓形軌道，水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與半圓形軌道所在的平面垂直．一個(gè)帶負(fù)電荷的小滑塊由靜止開(kāi)始從半圓軌道的最高點(diǎn)M滑下到最右端，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．滑塊經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度比磁場(chǎng)

10、不存在時(shí)大 B．滑塊從M點(diǎn)到最低點(diǎn)的加速度比磁場(chǎng)不存在時(shí)小 C．滑塊經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力比磁場(chǎng)不存在時(shí)小 D．滑塊從M點(diǎn)到最低點(diǎn)所用時(shí)間與磁場(chǎng)不存在時(shí)相等 [解析]　由于洛倫茲力不做功，故與磁場(chǎng)不存在時(shí)相比，滑塊經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由a＝，與磁場(chǎng)不存在時(shí)相比，滑塊經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的加速度不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由左手定則，滑塊經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力向下，而滑塊所受的向心力不變，故滑塊經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力比磁場(chǎng)不存在時(shí)大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于洛倫茲力始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，在任意一點(diǎn)，滑塊經(jīng)過(guò)時(shí)的速度均不變，選項(xiàng)D正確． [答案]　D 9．(多選)如圖甲所示，絕緣輕質(zhì)細(xì)繩一端固

11、定在方向相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的O點(diǎn)，另一端連接帶正電的小球，小球所帶的電荷量為q＝6×10－7 C，在圖示坐標(biāo)中，電場(chǎng)方向沿豎直方向，坐標(biāo)原點(diǎn)O的電勢(shì)為零．當(dāng)小球以2 m/s的速率繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)繩上的拉力剛好為零．在小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，軌跡上每點(diǎn)的電勢(shì)φ隨縱坐標(biāo)y的變化關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g＝10 m/s2.則下列判斷正確的是(　　) A．勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為3.2×106 V/m B．小球重力勢(shì)能增加最多的過(guò)程中，電勢(shì)能減少了2.4 J C．小球做順時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng) D．小球所受的洛倫茲力的大小為3 N [解析]　根據(jù)

12、小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，軌跡上每點(diǎn)的電勢(shì)φ隨縱坐標(biāo)y的變化關(guān)系可得，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝ V/m＝5×106 V/m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于帶電小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只有重力和電場(chǎng)力做功，則只有重力勢(shì)能和電勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，又由于帶電小球在復(fù)合場(chǎng)(重力場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng))中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且細(xì)繩上的拉力剛好為零，則小球受到的豎直向下的重力與其受到的電場(chǎng)力等大、反向，即qE＝mg，因此當(dāng)帶電小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，即小球重力勢(shì)能增加最多的過(guò)程中，電勢(shì)能減少量為qE·2L＝2.4 J，選項(xiàng)B正確；由于帶電小球所受的洛倫茲力提供小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)左手定則可知，小球沿逆

13、時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律可得fB＝，又qE＝mg，解得fB＝3 N，即小球所受的洛倫茲力的大小為3 N，選項(xiàng)D正確． [答案]　BD 二、非選擇題 10．如圖所示，質(zhì)量為m＝1 kg、電荷量為q＝5×10－2 C的帶正電的小滑塊，從半徑為R＝0.4 m的光滑絕緣圓弧軌道上由靜止自A端滑下．整個(gè)裝置處在方向互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．已知E＝100 V/m，方向水平向右；B＝1 T，方向垂直紙面向里．(g＝10 m/s2)求： (1)滑塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度； (2)在C點(diǎn)時(shí)滑塊所受洛倫茲力． [解析]　以滑塊為研究對(duì)象，自軌道上A點(diǎn)滑到C點(diǎn)的過(guò)程中，受重力mg

14、，方向豎直向下；靜電力qE，方向水平向右；洛倫茲力F＝qvB，方向始終垂直于速度方向． (1)滑塊從A到C過(guò)程中洛倫茲力不做功，由動(dòng)能定理得 mgR－qER＝mv 得vC＝ ＝2 m/s，方向水平向左． (2)根據(jù)洛倫茲力公式得：F＝qvCB＝5×10－2×2×1 N＝0.1 N，方向豎直向下． [答案]　(1)2 m/s，方向水平向左　(2)0.1 N，方向豎直向下 11.(2017·濟(jì)寧三模)如圖所示，在xOy平面的第一、四象限內(nèi)存在著方向垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第四象限內(nèi)存在方向沿－y方向、電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)．從y軸上坐標(biāo)為a的一點(diǎn)向磁場(chǎng)區(qū)發(fā)射速度大小不等

15、的帶正電同種粒子，速度方向范圍是與＋y方向成30°～150°，且在xOy平面內(nèi)．結(jié)果所有粒子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后都垂直打到x軸上，然后進(jìn)入第四象限的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)．已知帶電粒子電量為q，質(zhì)量為m，重力不計(jì)．求： (1)垂直y軸方向射入磁場(chǎng)的粒子運(yùn)動(dòng)的速度大小v1； (2)粒子在第一象限的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間以及對(duì)應(yīng)的射入方向； (3)從x軸上x(chóng)＝(－1)a點(diǎn)射入第四象限的粒子穿過(guò)電磁場(chǎng)后經(jīng)過(guò)y軸上y＝－b的點(diǎn)，求該粒子經(jīng)過(guò)y＝－b點(diǎn)的速度大?。? [解析]　(1)粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖所示． 粒子運(yùn)動(dòng)的圓心在O點(diǎn)，軌跡半徑r1＝a 由牛頓第二定律得：qv1B＝m 解得：v1＝ (2)當(dāng)粒

16、子初速度與y軸正方向夾角為30°時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)， 此時(shí)軌道對(duì)應(yīng)的圓心角α＝150° 粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期：T＝ 粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t＝T＝×＝ (3)如圖所示，設(shè)粒子射入磁場(chǎng)時(shí)速度 方向與y軸負(fù)方向的夾角為θ， 由幾何知識(shí)得：R－Rcosθ＝(－1)a Rsinθ＝a 解得：θ＝45° R＝a 此粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的速度v0，v0＝＝ 設(shè)粒子到達(dá)y軸上速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理得：Eqb＝mv2－mv v＝. [答案]　(1)　(2) (3) 12．(2017·四川聯(lián)考)如圖甲所示，Ⅰ、Ⅱ兩區(qū)域內(nèi)分布有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，平行虛線MN、PQ、EF為磁場(chǎng)的邊界，

17、Ⅱ區(qū)域的磁場(chǎng)寬度為s，兩磁場(chǎng)之間的區(qū)域?qū)挾葹長(zhǎng)，分布著周期性變化的勻強(qiáng)電場(chǎng)，一質(zhì)量為m、電荷量為＋q、重力不計(jì)的粒子從Ⅰ區(qū)域距左邊界為L(zhǎng)的A點(diǎn)以平行于邊界且與磁場(chǎng)垂直的方向以初速度v0在磁場(chǎng)中開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，以此作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，豎直向下為電場(chǎng)正方向，電場(chǎng)隨時(shí)間周期性變化的規(guī)律如圖乙所示，粒子離開(kāi)Ⅰ區(qū)域進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，速度恰好與電場(chǎng)方向垂直，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間粒子又恰好回到A點(diǎn)，如此循環(huán)，粒子循環(huán)運(yùn)動(dòng)一周，電場(chǎng)恰好變化一個(gè)周期，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8. (1)求Ⅰ區(qū)域的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1； (2)若E0＝，要實(shí)現(xiàn)上述循環(huán)，Ⅱ區(qū)域的磁場(chǎng)寬度s的最小值為多少？ (3)若E0＝，要

18、實(shí)現(xiàn)上述循環(huán)，電場(chǎng)的變化周期T應(yīng)為多少？ [解析]　(1)畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示．由圖中幾何關(guān)系可知，粒子在Ⅰ區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r1＝L，由洛倫茲力提供向心力得qv0B1＝m，解得B1＝. (2)粒子在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)它離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度為vy，速度偏向角為θ，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有L＝v0t，vy＝at，根據(jù)牛頓第二定律得a＝，又tanθ＝，聯(lián)立解得θ＝53°，所以可得粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度為v＝＝v0. 粒子在電場(chǎng)中沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)的距離y＝at2＝L，由圖中幾何關(guān)系可知，粒子在Ⅱ區(qū)域做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r2＝＝L. 由此可得要實(shí)現(xiàn)題述循環(huán)，Ⅱ區(qū)域的磁場(chǎng)寬度s應(yīng)滿足的條件為s≥r2(1－sin53°)＝，即smin＝. (3)電場(chǎng)變化的周期等于粒子運(yùn)動(dòng)的周期，粒子在Ⅰ區(qū)域運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 t1＝＝. 粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2＝. 粒子在Ⅱ區(qū)域運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t3＝·＝. 綜上可知，電場(chǎng)變化的周期為 T＝t1＋t2＋t3＝L. [答案]　(1)　(2)　(3)L