高考物理一轮复习 第八单元 恒定电流 题组层级快练42 新人教版.doc

题组层级快练(四十二)一、选择题1(2017太原二模)目前，我国直流输电技术世界领先直流电压等级30 kv.设某段输电线路的两导线在同一竖直平面内，若宇宙射线中的质子、电子以速率v0到达输电线所在处，不考虑地磁场的影响和粒子速率的变化，质子的运动轨迹大致是下图中的()答案b解析上面的导线电流向右，下面的导线电流向左，在下面的导线的下方，磁场的方向是垂直纸面向外的，根据左手定则可知，质子在下面运动的时候，受到的洛伦兹力是向上的，偏转方向是向上的，故a项错误；两条导线中间的部分，产生的磁场的方向是垂直纸面向里的，根据左手定则可知，质子在中间运动的时候，受到的洛伦兹力是向上的，偏转方向是向上的，故b项正确，c项错误；在下面的导线的下方，磁场的方向是垂直纸面向外的，根据左手定则可知，质子在下面运动的时候，受到的洛伦兹力是向下的，偏转方向是向下的，但是由于磁场不是匀强磁场，所以质子运动的轨迹不是圆周，故d项错误2.(2017山东省威海市)如图所示，直线mn上方有垂直纸面向里的匀强磁场，电子1从磁场边界上的a点垂直mn和磁场方向射入磁场，经t1时间从b点离开磁场之后电子2也由a点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场，则t1：t2为()a23b31c32 d21答案b解析粒子在磁场中都做匀速圆周运动，根据题意画出粒子的运动轨迹，如图所示：电子1垂直射进磁场，从b点离开，则运动了半个圆周，ab即为直径，c点为圆心，电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场，根据半径r可知，粒子1和2的半径相等，根据几何关系可知，aoc为等边三角形，则粒子2转过的圆心角为60，所以粒子1运动的时间t1，粒子2运动的时间t2，所以，故b项正确，a、c、d三项错误3.(2017福建模拟)如图所示，有一矩形区域abcd，水平边长为s m，竖直边长为h1 m，当该区域只存在大小为e10 n/c、方向竖直向下的匀强电场时，一比荷为q/m0.1 c/kg的正粒子由a点沿ab方向以速率v0进入该区域，粒子运动轨迹恰好通过该区域的几何中心当该区域只存在匀强磁场时，另一个比荷也为q/m0.1 c/kg的负粒子由c点沿cd方向以同样的速率v0进入该区域，粒子运动轨迹也恰好通过该区域的几何中心不计粒子的重力，则()a粒子离开矩形区域时的速率v0 m/sb磁感应强度大小为 t，方向垂直纸面向外c正、负粒子各自通过矩形区域所用时间之比为d正、负粒子各自离开矩形区域时的动能相等答案c解析a项，当区域内只有竖直向下的电场时，由正粒子恰好通过该区域的几何中心，则有：水平方向v0t，竖直方向有t2，联立解得v0 m/s，显然离开电场时从cd边射出，此时速率为v m/s，而负粒子从磁场区域射出时速度为v0 m/s，只能说负粒子离开区域的速度为v0 m/s，所以a项错误b项，当负粒子沿cd方向射入时，由几何关系和题意知道负粒子做匀速圆周运动的半径rh1 m，由洛伦兹力提供向心力得b t5 t，方向垂直纸面向里，所以b项错误c项，当正粒子从cd边射出时：ht2，代入得到t s，由上述分析，负粒子在磁场中偏转90后从ab边射出，时间tt s，所以两者的时间之比，所以c项正确d项，由于正粒子在电场中是做匀加速曲线运动，所以速度将增加，而负粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，速度大小不变，所以两种粒子离开磁场的区域的动能不相等，所以d项错误4.(2017临沂二模)如图所示，半径为r的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，两个相同的带正电粒子分别以速度v1、v2从a、c两点同时射入磁场，v1、v2平行且v1沿直径aob方向c点与直径aob的距离为，两粒子同时从磁场射出，从a点射入的粒子射出磁场时的速度方向与初速度方向间的夹角为60.不计粒子受到的重力，则()av1v2 bv1v2cv1v2 dv12v2答案b解析如图由几何知识知r1rtan60，r2r，根据牛顿运动定律知：bqvm知r与v成正比，故v1v2r1r22rcos30r1，故b项正确，a、c、d三项错误5.绝缘光滑斜面与水平面成角，质量为m、带电荷量为q(q0)的小球从斜面上的h高度处，以初速度为v0(v00)平行斜面底边mn方向射入，如图所示，整个装置处在匀强磁场b中，磁场方向平行斜面向上如果斜面足够大，且小球能够沿斜面到达底边mn，则下列判断正确的是()a匀强磁场磁感应强度的取值范围为0bb匀强磁场磁感应强度的取值范围为0bc小球在斜面内做变加速曲线运动d小球达到底边mn的时间比没有磁场的情况下要多答案b解析a项，对小球受力分析，重力，支持力，洛伦兹力，根据左手定则，假设重力不做功，根据小球能够沿斜面到达底边mn，则小球受到的洛伦兹力0fqv0bmgcos；解得磁感应强度的取值范围为0bcos，故a项错误，b项正确；c项，由于小球在下滑过程中，速度的变化，不会影响重力与支持力的合力，因此小球受力恒定，故小球做匀变速曲线运动，故c项错误；d项，由于小球在下滑过程洛伦兹力不影响沿斜面方向上的合力，因此不会改变物体的加速度，从而不影响小球到达底部的时间，故d项错误6(2017课标全国一模)如图所示，oo为圆柱筒的轴线，磁感应强度大小为b的匀强磁场的磁感线平行于轴线方向，在圆筒壁上布满许多小孔，如aa、bb、cc，其中任意两孔的连线均垂直于轴线，有许多同一种比荷为的正粒子，以不同速度、入射角射入小孔，且均从直oo轴线的对称的小孔中射出，入射角为30正粒子的速度大小为 km/s、则入射角为45的粒子速度大小为()a0.5 km/s b1 km/sc2 km/s d4 km/s答案b解析正粒子在匀强磁场中在洛伦兹力作用下进行匀速圆周运动，则有洛伦兹力作为向心力，即bvqm，所以，匀强磁场的磁感应强度b不变，正粒子的比荷不变，所以，为常数设圆柱筒半径为r，那么，入射角为的正粒子在匀强磁场中做圆周运动的半径r，入射角为30正粒子的速度v1 km/s，半径r12r，入射角为45的粒子速度为v2，半径r2r，因为，所以，v2r2r(km/s)1 km/s.7(2017泰安一模)如图，在屏mn的上方有磁感应强度为b的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里p为屏上的一个小孔pc与mn垂直一群质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，以相同的速率v，从p处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域粒子入射方向在与磁场b垂直的平面内，且散开在与pc夹角为的范围内则在屏mn上被粒子打中的区域的长度为()a. b.c. d.答案d解析由图可知，沿pc方向射入磁场中的带负电的粒子打在mn上的点离p点最远，为pr，沿两边界线射入磁场中的带负电的粒子打在mn上的点离p点最近为：pqcos，故在屏mn上被粒子打中的区域的长度为：qrprpq，d项正确8(2017江西重点中学联考)如图所示，在半径为r的圆形区域内充满磁感应强度为b的匀强磁场，mn是一竖直放置的感光板从圆形磁场最高点p以速度v垂直磁场射入大量的带正电的粒子，且粒子所带电荷量为q、质量为m.不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动，以下说法正确的是()a只要对着圆心入射，出射后均可垂直打在mn上b即使是对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线也不一定过圆心c对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场中通过的弧长越长，时间也越长d只要速度满足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在mn上答案d解析对着圆心入射，只有轨道半径为r的粒子出射后可垂直打在mn上，a项错误；由对称性可知，对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线一定过圆心，b项错误；对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场中通过的弧长所对的圆心角越小，运动时间越短，c项错误；只要速度满足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在mn上，d项正确9.(2017广东模拟)如图所示，在直角坐标系xoy中，x轴上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为b，磁场方向垂直于纸面向外许多质量为m、电荷量为q的粒子，以相同的速率v沿纸面内，由x轴负方向与y轴正方向之间各个方向从原点o射入磁场区域不计重力及粒子间的相互作用下列图中阴影部分表示带电粒子在磁场中可能经过的区域，其中r，正确的图是()答案d解析粒子在磁场中做匀速圆周运动，以x轴为边界的磁场，粒子从x轴进入磁场后到离开，速度v与x轴的夹角相同，根据左手定则和r，知沿x轴负轴的刚好进入磁场做一个圆周，沿y轴进入的刚好转半个周期，如图，在两图形的相交的部分是粒子不经过的地方，故d项正确10如图所示，矩形mnpq区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为()粒子编号质量电荷量(q0)速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqva.3、5、4 b4、2、5c5、3、2 d2、4、5答案d解析由左手定则可以判断a、b带同种电荷，且与c电性相反，再由r可以判断5个粒子做圆周运动的半径分别为、，结合题图半径可以判断只有d项正确二、非选择题11.(2017课标全国)如图，空间存在方向垂直于纸面(xoy平面)向里的磁场在x0区域，磁感应强度的大小为b0；x1)一质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子以速度v0从坐标原点o沿x轴正向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿x轴正向时，求(不计重力)(1)粒子运动的时间；(2)粒子与o点间的距离答案(1)(2)解析(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设在x0区域，粒子做匀速圆周运动的半径为r1，周期为t1，则qv0b0t1由可得t1设在x0区域，粒子做匀速圆周运动的半径为r2，周期为t2，则qv0b0t2由可得，t2粒子运动的轨迹如图所示，在两磁场中运动的时间分别为二分之一周期故运动时间为tt1t2由可得，t(2)粒子与o点间的距离为在两磁场中圆周运动的直径之差，即距离为d2r12r2由可得，r1r2由可得d12(2017衡阳三模)如图所示，在第一象限内有一正三角形区域的有界匀强磁场(未画出)，方向垂直纸面向里，磁感应强度大小b0.5 t，一比荷为2102 c/kg的带正电粒子，从m点以v200 m/s的速度垂直x轴方向射入第一象限，粒子射出磁场时，速度方向恰好与oa直线垂直不计粒子的重力，则：(1)粒子在磁场中运动的时间为多少？(2)正三角形磁场区域的最小面积为多少？答案(1)102 s(2) m2解析(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期：t洛伦兹力提供向心力：qvbm联立式得t s2102 s由题可知，粒子在磁场中运动的时间：tt联立式得：t102 s(2)由：qvbm，可得：r m2 m则正三角形的最小边长：lr2 m故正三角形的最小面积：sl2sin60 m213如图所示，质量均为m、电荷量均为q的两带异种电荷的粒子从o点进入边界水平的匀强磁场中，带负电粒子的速度v1v0，方向与磁场水平边界mn的夹角30，带正电粒子的速度v2v0，两粒子速度方向垂直已知匀强磁场的磁感应强度为b、方向垂直纸面向里，两粒子同时到达磁场边界，不计重力及粒子间相互作用(1)求两粒子在磁场边界上的穿出点间的距离d；(2)求两粒子进入磁场的时间间隔t；(3)若mn下方有平行于纸面的匀强电场，且两粒子出磁场后即在电场中相遇，其中带负电粒子做直线运动求电场强度e的大小和方向答案(1)(2)(3)3bv0方向与mn成30角斜向右上解析(1)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动：根据牛顿第二定律：qvbm粒子1圆周运动的圆心角1，oa2r1sin粒子2圆周运动的圆心角2，ob2r2sin故doaob2r1sin302r2sin60(2)粒子圆周运动的周期为：t粒子1在匀强磁场中运动的时间为：t1t粒