【三维设计】高三物理备考复习 第九章 第2单元 磁场对运动电荷的作用课下综合提升 新人教版（广东专版） .doc

【三维设计】2013高三物理备考复习 第九章 第2单元 磁场对运动电荷的作用课下综合提升 新人教版（广东专版） 1.如图1是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹。云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里。云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用。分析此径迹可知粒子()图1a带正电，由下往上运动b带正电，由上往下运动c带负电，由上往下运动d带负电，由下往上运动解析：由题图可以看出，上方的轨迹半径小，说明粒子的速度小，所以粒子是从下方往上方运动，再根据左手定则，可以判定粒子带正电，故选a。答案：a2.两个带电粒子以同一速度、同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的运动轨迹如图2所示。粒子a的运动轨迹半径为r1，粒子b的运动轨迹半径为r2，且r22r1，q1、q2分别是粒子a、b所带的电荷量，则()图2aa带负电、b带正电、比荷之比为21ba带负电、b带正电、比荷之比为12ca带正电、b带负电、比荷之比为21da带正电、b带负电、比荷之比为11解析：根据磁场方向及两粒子在磁场中的偏转方向可判断出a、b分别带正、负电，根据半径之比可计算出比荷之比为21。答案：c3.质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场，如图3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，则在图4中能正确反映x与u之间的函数关系的是()图3图4解析：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。答案：b4.如图5所示，摆球带负电荷的单摆，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在ab间摆动过程中，由a摆到最低点c时，摆线拉力的大小为f1，摆球加速度大小为a1；由b摆到最低点c时，摆线拉力的大小为f2，摆球加速度大小为a2，则()图5af1f2，a1a2bf1f2，a1a2cf1f2，a1a2df1f2，a1a2解析：绳的拉力、洛伦兹力始终与单摆的运动方向垂直，不做功。只有重力做功，所以a1a2，当单摆由a摆到最低点c时，绳的拉力和洛伦兹力方向相同，由b摆到最低点c时，绳的拉力与洛伦兹力方向相反，故f1f2。答案：b5.半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从a点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从b点射出。aob120，如图6所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为()图6a. b.c. d.解析：由aob120可知，弧ab所对圆心角60，故tt，但题中已知条件不够，没有此项选择，另想办法找规律表示t。由匀速圆周运动t/v0，从图中分析有rr，则rrr，则t/v0。d项正确。答案：d6.如图7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oxy平面向里，大小为b。现有一质量为m、电荷量为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，在磁场力作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场，不计重力的影响。下列分析错误的是()图7a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：因粒子垂直于x轴射入磁场，又垂直于y轴射出磁场，可确定坐标原点o为圆心，半径rx0。由x0可知，可求出v0，由t，t，可求出t，也能求出粒子射出磁场的位置，yx0，故a、b、c均正确。答案：d7.如图8所示，一个质量为m、电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处在磁感应强度为b的匀强磁场中(不计空气阻力)。现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图像不可能是图9中的()图8图9解析：圆环受到的洛伦兹力向上，若qvbmg，则弹力为零，摩擦力为零，圆环做匀速直线运动，选项a正确；若qvbmg，则杆对圆环有弹力，摩擦力不为零，圆环做减速运动，当速度减小到使洛伦兹力与重力平衡时，将做匀速直线运动，选项d正确；若qvb0)速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqv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()a3、5、4b4、2、5c5、3、2 d2、4、5解析：由带电粒子在匀强磁场中的运动轨迹并结合左手定则可知，a、b、c三个带电粒子分别带正、正、负电荷，而a、b、c三个带电粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为 r1r2r3232，由r可知五个带电粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为2332，所以a、b、c三个带电粒子分别是编号2、4、5三个，d正确。答案：d10.如图12所示，abc为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，磁场垂直于纸面向外，比荷为的电子以速度v0从a点沿ab方向射入，欲使电子能经过bc边，则磁感应强度b的取值应为()图12abbbcb解析：由题意，如图所示，电子正好经过c点，此时圆周运动的半径r，要想电子从bc边经过，圆周运动的半径要大于，由带电粒子在磁场中运动的公式r有，即b，c选项正确。答案：c11.在研究性学习活动中，某同学设计了一个测定带电粒子比荷的实验，其实验装置如图13所示。abcd是一个边长为l的正方形盒子，在a处和cd边的中点e处各有一个小孔，e外有一能显示粒子从e孔射出的荧光屏m。盒子内有一方向垂直于abcd平面的匀强磁场，磁感应强度为b。粒子源不断地发射相同的带电粒子，粒子的初速度可忽略，先让粒子经过电压为u的电场加速，然后粒子立即由a孔射入盒内，粒子经磁场偏转后恰好从e孔射出。不计粒子的重力和粒子之间的相互作用力。问：你认为该同学的设计方案可行吗？若可行，求出带电粒子的比荷；若不可行，说明你的理由。图13解析：可行设粒子经电场加速后离开电场时速度为v，根据动能定理：qumv2粒子进入磁场后做匀速圆周运动，轨迹如图所示，设圆周半径为r，由几何关系可得(lr)2(l/2)2r2qvbm联立解得。答案：可行12.如图14所示，在磁感应强度为b的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒oo在竖直面内垂直于磁场方向放置，细棒与水平面夹角为。一质量为m、带电荷量为q的圆环a套在oo棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为，且tan，现让圆环a由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中：图14 (1)圆环a的最大加速度为多大？获得最大加速度时的速度为多大？(2)圆环a能够达到的最大速度为多大？解析：(1)由于tan，所以环将由静止开始沿棒下滑。环a沿棒运动的速度为v1时，受到重力mg、洛伦兹力qv1b、杆的弹力fn1和摩擦力f1fn1。根据牛顿第二定律，对圆环a受力分析有沿棒的方向：mgsinf1ma垂直棒的方向：fn1qv1bmgcos所