《【名師一號】2020屆高三物理一輪復習 8-2 磁場對帶電粒子的作用課時檢測 新人教版(通用)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《【名師一號】2020屆高三物理一輪復習 8-2 磁場對帶電粒子的作用課時檢測 新人教版(通用)(14頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第二講 磁場對帶電粒子的作用
1.帶電粒子垂直磁場方向運動時,會受到洛倫茲力的作用.下列表述正確的是( )
A.洛倫茲力對帶電粒子做功
B.洛倫茲力不改變帶電粒子的動能
C.洛倫茲力的大小與速度無關
D.洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向
解析 根據(jù)洛倫茲力的特點,洛倫茲力對帶電粒子不做功,A選項錯誤,B選項正確;根據(jù)F=qvB,可知大小與速度有關.洛倫茲力的效果就是改變物體的運動方向,不改變速度的大小,C、D選項錯誤.
答案 B
2.一個帶電粒子在磁場力的作用下做勻速圓周運動,要想確定帶電粒子的電荷量與質量之比,則只需要知道( )
A.運動速度v和磁感應強度B
B.磁
2、感應強度B和運動周期T
C.軌道半徑R和運動速度v
D.軌道半徑R和磁感應強度B
解析 由帶電粒子的洛倫茲力充當向心力可得Bqv=m?=可知A、C、D選項錯誤;由T=?=可知選項B正確.
答案 B
3.“月球勘探號”空間探測器運用高科技手段對月球近距離勘探,在月球重力分布、磁場分布及元素測定方面取得了新成果.月球上的磁場極其微弱,通過探測器拍攝電子在月球磁場中的運動軌跡,可分析月球磁場強弱的分布情況.如圖所示,是探測器通過月球表面的A、B、C、D、四個位置時拍攝到的電子的運動軌跡的照片.設電子的速率相同,且與磁場的方向垂直,則可知磁場最強的位置應在( )
解析 由r=可知B較
3、大的地方,r較?。?
答案 A
4.如圖是人工托克馬克(人造核聚變)實驗中,用環(huán)狀勻強磁場約束高能帶電粒子的原理圖,下列說法正確的是( )
A.沿半徑方向飛入環(huán)狀磁場的粒子最容易飛出磁場
B.沿內圓切線方向飛入環(huán)狀磁場的粒子最容易飛出磁場
C.所有粒子在磁場中運動的時間都相同
D.不同速度的粒子在磁場中運動的時間一定不同
解析 粒子在勻強磁場中運動時間取決于圓弧所對的圓心角的大小,所以C、D錯誤;沿內圓切線方向飛入環(huán)狀磁場的粒子,穿出磁場所需的半徑最小,由R=可知該粒子穿出磁場所需的速度最小,因而最容易飛出磁場,B正確;沿半徑方向飛入環(huán)狀磁場的粒子,飛出磁場所需的速度較大,因
4、而不容易飛出磁場,A錯誤.
答案 B
5.如圖所示,空間存在垂直于紙面向里的磁感應強度為B的勻強磁場,場內有一絕緣的足夠長的直桿,它與水平面的傾角為θ,一帶電量為-q、質量為m的帶負電的小球套在直桿上,從A點由靜止沿桿下滑,小球與桿之間的動摩擦因數(shù)為μ,在小球以后運動的過程中,下列說法正確的是( )
A.小球下滑的最大速度為v=
B.小球下滑的最大加速度為am=gsinθ
C.小球的加速度一直在減小
D.小球的速度先增大后減小
解析 小球開始下滑時有mgsinθ-μ(mgcosθ-qvB)=ma,隨v增大,a增大,當v=時,a達最大值gsinθ,此后下滑過程中有mgsinθ
5、-μ(qvB-mgcosθ)=ma,隨v增大,a減小,當vm=時,a=0.所以整個過程中,v先一直增大后不變;a先增大后減小,所以B選項正確.
答案 B
6.極光是由來自宇宙空間的高能帶電粒子流進入地極附近的大氣層后,由于地磁場的作用而產生的.如圖所示,科學家發(fā)現(xiàn)并證實,這些高能帶電粒子流向兩極做螺旋運動,旋轉半徑不斷減小.此運動形成的原因是( )
A.可能是洛倫茲力對粒子做負功,其動能減小
B.可能是介質阻力對粒子做負功,使其動能減小
C.可能是粒子的帶電量減小
D.南北兩極的磁感應強度較強
解析 帶電粒子流向兩極旋轉滿足qvB=m,即r=,因此從此式看,旋轉半徑不斷減小
6、可能是速度變小、帶電量變大或者磁感應強度變強造成的,而因為洛倫茲力對粒子不做功,故選項B、D正確.
答案 BD
7.如圖所示,在勻強磁場中附加另一勻強磁場,附加磁場位于圖中陰影區(qū)域,附加磁場區(qū)域的對稱軸OO′與SS′垂直.a、b、c三個質子先后從S點沿垂直于磁場的方向射入磁場,它們的速度大小相等,b的速度方向與SS′垂直,a、c的速度方向與b的速度方向間的夾角分別為α、β,且α>β.三個質子經過附加磁場區(qū)域后能到達同一點S′,則下列說法中正確的有( )
A.三個質子從S運動到S′的時間相等
B.三個質子在附加磁場以外區(qū)域運動時,運動軌跡的圓心均在OO′軸上
C.若撤去附加磁場,
7、a到達SS′連線上的位置距S點最近
D.附加磁場方向與原磁場方向相同
解析 質子在磁場中運動時速度大小不變,由題圖可知質子運動的軌跡長度不相等,所以三個質子運動的時間不等,選項A錯誤;由r=知三個質子在附加磁場以外區(qū)域運動時軌道半徑相等,又洛倫茲力的方向與速度方向垂直,所以從S點作出的圓心不均在OO′軸上,選項B錯誤;若撤去附加磁場SS′,距離為2rcosθ,θ為質子初速度方向與豎直方向的夾角,因為α>β,所以a到達SS′連線上的位置距S點最近,選項C正確;由題意知附加磁場與原磁場方向相同,選項D正確.
答案 CD
8.如圖所示,在x>0、y>0的空間中有恒定的勻強磁場,磁感應強度的方
8、向垂直于xOy平面向里,大小為B.現(xiàn)有一質量為m、電荷量為q的帶電粒子,在x軸上到原點的距離為x0的P點,以平行于y軸的初速度射入磁場.在磁場作用下沿垂直于y軸的方向射出磁場.不計重力的影響,由這些信息可以確定( )
A.能確定粒子通過y軸的位置
B.能確定粒子速度的大小
C.能確定粒子在磁場中運動所經歷的時間
D.以上三個判斷都不對
解析 粒子在磁場作用下沿垂直于y軸的方向射出磁場,可知半徑大小等于x0,A選項正確;由r==x0?v=,所以B選項正確;畫出軌跡可知粒子完成了四分之一圓周的路徑,所以有t=T==,C選項正確,D選項錯誤.
答案 ABC
9.如圖是質譜儀的工作
9、原理示意圖.帶電粒子被加速電場加速后,進入速度選擇器.速度選擇器內相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強度為B0的勻強磁場.下列表述正確的是( )
A.質譜儀是分析同位素的重要工具
B.速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向外
C.能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于
D.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的荷質比越小
解析 本題考查質譜儀的工作原理,意在考查考生分析帶電粒子在電場、磁場中的受力和運動的能力.粒子先在電場中加速,進入速度選擇器做勻速直線運動,最后進入磁場做勻速圓周運動.在速度選擇器中受
10、力平衡:Eq=qvB得v=,方向由左手定則可知磁場方向垂直紙面向外,B、C正確;進入磁場后,洛倫茲力提供向心力,qvB0=得R=,所以荷質比不同的粒子偏轉半徑不一樣,所以A對,D錯.
答案 ABC
10.如圖所示,質量為m、帶電荷量為+q的P環(huán)套在固定的水平長直絕緣桿上,整個裝置處在垂直于桿的水平勻強磁場中,磁場強度大小為B.現(xiàn)給環(huán)一向右的初速度v0,則( )
A.環(huán)將向右減速,最后勻速
B.環(huán)將向右減速,最后停止運動
C.從環(huán)開始運動到最后達到穩(wěn)定狀態(tài),損失的機械能是mv
D.從環(huán)開始運動到最后達到穩(wěn)定狀態(tài),損失的機械能是mv-m2
解析 由題意可知qv0B>mg,受力分
11、析如圖所示.
水平方向物體做減速運動,f=μFN=μ(qvB-mg),當qvB=mg,即v=時,F(xiàn)N=0,之后物體勻速直線運動,選項A、D正確而B、C錯誤.
答案 AD
三、非選擇題
11.有一個放射源水平放射出α、β和γ三種射線,垂直射入如圖所示磁場.區(qū)域Ⅰ和Ⅱ的寬度均為d,各自存在著垂直紙面的勻強磁場,兩區(qū)域的磁感應強度大小B相等,方向相反(粒子運動不考慮相對論效應).
(1)若要篩選出速率大于v1的β粒子進入?yún)^(qū)域Ⅱ,求磁場寬度d與B和v1的關系;
(2)若B=0.0034T,v1=0.1c(c是光速),則可得d;α粒子的速率為0.001c,計算α和γ射線離開區(qū)域Ⅰ時的
12、距離;并給出除去α和γ射線的方法;
(3)當d滿足第(1)小題所給關系時,請給出速率在v1
13、 ②
(2)由①式可得α粒子的回旋半徑
Rα== m=1.847m
由②式得
d== m=0.05m
豎直方向的距離為
y=Rα-=0.7mm
可見通過區(qū)域Ⅰ的磁場難以將α射線與γ射線分離.可用薄紙擋去α射線,須用厚鉛板擋掉γ射線.
(3)在上述磁場條件下,要求速率在v1
14、2-)
同理可得,與速度為v1對應的β粒子垂直方向偏離的距離為
Y1=2d=
速率在v1
15、板的距離為,粒子電荷量為q,質量為m,不計重力.
(1)若兩狹縫平行且盤靜止如圖③所示,某一粒子進入磁場后,豎直向下打在感光板中心點M上,求該粒子在磁場中運動的時間t;
(2)若兩狹縫夾角為θ0,盤勻速轉動,轉動方向如圖②所示.要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1P2連線上,試分析盤轉動角速度ω的取值范圍(設通過N1的所有粒子在盤旋轉一圈的時間內都能到達N2).
解析 (1)粒子運動半徑為R= ①
由牛頓第二定律qvB=m ②
勻速圓周運動周期T=
16、 ③
粒子在磁場中運動時間t==. ④
(2)如圖,設粒子運動臨界半徑分別為R1和R2
R1= ⑤
d2+2=R
R2=d ⑥
設粒子臨界速度分別為v1和v2,由②⑤⑥式,得
v1= ⑦
v2= ⑧
若粒子通過兩轉盤,由題設可知
= ⑨
聯(lián)立⑦⑧⑨,得對應轉盤的轉速分別為
ω1=
ω2=
粒子要打在感光板上,需滿足條件
≤ω≤.
答案 (1)
(2)≤ω≤