2019高考物理最后冲刺增分小题狂练: 28 Word版含解析.pdf
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1、小题狂练 28 带电粒子在复合场中的运动 小题狂练 小题是基础 练小题 提分快 28 1.名师原创关于通电直导线和通电线圈周围磁场的磁感线分布 和磁场方向,不考虑地磁场影响,下列说法正确的是( ) A通电直导线周围的磁场方向可以用右手定则判断,顺着导线 看去,磁感线可表示为以直导线为圆心的均匀分布的同心圆 B环形导线的磁场,可用安培定则判断,方法是让右手弯曲的 四指与环形电流的方向一致, 伸直的拇指所指方向即为环形导线轴线 上的磁场方向 C从外部看,通电螺线管周围的磁场类似于条形磁铁的磁场, 螺线管内部的磁场不能视为匀强磁场 D若把一个小磁针放在通电螺线管正上方中间位置,小磁针可 能不与螺线管
2、平行 答案:B 解析:通电直导线周围的磁场方向可以用安培定则判断,顺着导 线看去,磁感线可表示为以直导线为圆心的分布不均匀的同心圆,选 项 A 错误环形导线的磁场,可用安培定则判断,方法是让右手弯曲 的四指与环形电流的方向一致, 伸直的拇指所指方向即为环形导线轴 线上的磁场方向, 选项 B 正确 通电螺线管周围的磁场类似于条形磁 铁的磁场,螺线管内部的磁场可以视为匀强磁场,选项 C 错误若 把一个小磁针放在通电螺线管正上方中间位置, 小磁针一定与螺线管 平行,选项 D 错误 2. 预测新题已知流过通电直导线的电流大小为 I,与通电直导线 距离为 r 处的 N 点的磁感应强度大小为 BN(k 为
3、常量) 如图所示, kI r ACD 是直角三角形,ADC60,A、C、D 三点放置三个完全 相同且垂直于该直角三角形所在平面的直导线,A、C、D 处的直导 线中的电流大小分别为 I、2I 和 2I,方向均垂直平面向里;已知 A 点 的直导线在 AD 的中点 M 处的磁感应强度大小为 B,若在 M 点固定 一垂直于纸面的直导体棒, 其长度为 L(L 很小), 通过的电流大小为 I, 则该导体棒受到的安培力大小为( ) A.BIL B.BIL35 C.BIL D3BIL7 答案:C 解析:如图所示,根据右手螺旋定则可知,C 点的直导线在 M 点处的磁感应强度大小为 2B,D 点的直导线在 M 点
4、处的磁感应强度 大小为 2B,根据磁感应强度的叠加得 M 点处的磁感应强度大小为 B, 则 M 点处固定的导体棒受到的安培力大小为BIL, 选项 C77 正确 3新情景题如图所示,空间存在互相垂直的匀强电场和匀强 磁场,图中虚线为匀强电场的等势线,一不计重力的带电粒子在 M 点以某一初速度垂直等势线进入正交电场、磁场中,运动轨迹如图所 示(粒子在N点的速度比在M点的速度大), 则下列说法正确的是( ) A粒子一定带正电 B粒子的运动轨迹一定是抛物线 C电场线方向一定垂直等势线向左 D粒子从 M 点运动到 N 点的过程中电势能增大 答案:C 解析:根据粒子在电场、磁场中的运动轨迹和左手定则可知,
5、粒 子一定带负电, 选项 A 错误 ; 由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直, 故粒子受到的合力是变力,而物体只有在恒力作用下做曲线运动时, 轨迹才是抛物线,选项 B 错误 ; 由于空间只存在电场和磁场,粒子的 速度增大,说明在此过程中电场力对带电粒子做正功,则电场线方向 一定垂直等势线向左,选项 C 正确;电场力做正功,电势能减小, 选项 D 错误 4(多选)如图所示,直线 MN 与水平方向成 60角,MN 的右上 方存在垂直纸面向外的匀强磁场, 左下方存在垂直纸面向里的匀强磁 场,两磁场的磁感应强度大小均为 B.一粒子源位于 MN 上的 a 点, 能水平向右发射不同速率、质量为 m(重力不计
6、)、电荷量为 q(q0)的 同种粒子,所有粒子均能通过 MN 上的 b 点,已知 abL,则粒子的 速度可能是( ) A. B. 3qBL 6m 3qBL 3m C. D. 3qBL 2m 3qBL m 答案:AB 解析: 由题意可知粒子可能的运动轨迹如图所 示,所有圆弧的圆心角均为 120,所以粒子运动的半径为 r (n 3 3 L n 1,2,3,),由洛伦兹力提供向心力得 Bqvm,则 v v2 r Bqr m (n1,2,3,),所以 A、B 正确 3BqL 3m 1 n 5名师原创(多选)回旋加速器是用来加速带电粒子的,其核心 部分是两个 D 形金属盒,两盒分别和一高频交流电源两极相
7、接,两 盒间有一定的电势差 U,使粒子每次穿过狭缝都被加速,两盒放在磁 感应强度为 B 的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,粒子源置 于盒的圆心附近,若粒子源射出的粒子带电荷量为 q、质量为 m,盒 间的窄缝宽度为 d,粒子最大回旋半径为 Rm,其运动轨迹如图所 示下列说法正确的是( ) AD 形金属盒的作用是屏蔽外电场,使盒内无电场 B 忽略粒子在电场中运动的时间, 则高频交流电源的频率为2m qB C粒子离开加速器时速度为qBR m m D考虑粒子在电场中运动的时间,则把静止粒子加速到最大动 能所需时间为BR 2 m 2U 答案:AC 解析:根据静电屏蔽的相关知识可知,D 形金属盒的作用
8、是屏蔽 外电场,使盒内无电场,选项 A 正确粒子在电场中运动时间极短, 因此高频交流电源频率等于粒子回旋频率,由 T,得回旋频率 2m qB 即高频交流电源频率为 f , 选项 B 错误 粒子旋转半径最大 1 T qB 2m 时,由牛顿第二定律得 qvmB,解得 vm,选项 C 正 mv2 m Rm qBRm m 确粒子最大动能 Ekm mv ,粒子在电场中做匀加速直线 1 2 2 m q2B2R2 m 2m 运动,粒子每旋转一周能量增加 2qU,粒子的能量提高到 Ekm,则旋 转周数 n,粒子在磁场中运动的时间 t磁nT,旋转 qB2R2 m 4mU BR2 m 2U 周数 n, 在电场中运
9、动的距离为 2nd, 由 2nd vmt电, 解得 t电, 1 2 BRmd U 把静止粒子加速到最大动能所需时间为 tt电t磁, BRmd U BR2 m 2U 选项 D 错误 6. 母题改编(多选)如图所示,在以 R0为半径、O 为圆心的圆形区 域内存在磁场, 直径 MN 左侧区域存在一方向垂直于纸面向外、 磁感 应强度大小为 B1的匀强磁场(未画出); MN 右侧区域存在一方向垂直 于纸面向里、 磁感应强度大小为 B2的匀强磁场(未画出)现有一质量 为 m、电荷量为 q 的带正电粒子(不计重力)从 P 点沿垂直于 MN 的方 向射入磁场,通过磁场区域后从 Q 点离开磁场,离开磁场时粒子的
10、 运动方向仍垂直于 MN.已知 OP 与 MN 的夹角为 1,OQ 与 MN 的夹 角为 2, 粒子在 MN 左侧区域磁场中的运动时间为 t1, 粒子在 MN 右 侧区域磁场中的运动时间为 t2,则( ) A. B. B2 B1 sin1 sin2 B2 B1 sin2 sin1 C. D. t1 t2 sin2 sin1 t1 t2 sin1 sin2 答案:AD 解析:设粒子的速度为 v,它在 MN 左侧磁场中的运动轨迹为圆 弧 PS,圆弧对应的圆心为 O1,半径为 R1,如图所示,则 qvB1, mv2 R1 且 O1P 平行于 MN; 粒子进入 MN 右侧磁场中的运动轨迹为圆弧 SQ,
11、 圆弧对应的圆心为 O2, 半径为 R2, 如图所示, 则 qvB2, 且 O2Q mv2 R2 平行于 MN, 连接 O1S、 SO2, 则 O1、 S、 O2在同一条直线上, 设PO1S QO2S, 由几何关系可得 OPOQR0, O1SR1, SO2R2, R1sin R0sin1, R2sinR0sin2, 联立解得, 选项 A 正确, B B2 B1 R1 R2 sin1 sin2 错误;粒子在 MN 左侧区域磁场中的运动时间为 t1T1 2 2 2m qB1 ,粒子在 MN 右侧区域磁场中的运动时间为 t2T2 m qB1 2 2 2m qB2 , ,选项 D 正确,C 错误 m
12、qB2 t1 t2 B2 B1 sin1 sin2 72019江西省赣中南五校一联一个带电粒子沿垂直于磁场的 方向射入一匀强磁场粒子的一段径迹如图所示,径迹上的每一小段 都可近似看成圆弧,由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐 渐减小(带电荷量不变),从图中情况可以确定( ) A粒子从 a 到 b,带正电 B粒子从 a 到 b,带负电 C粒子从 b 到 a,带正电 D粒子从 b 到 a,带负电 答案:C 解析:由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小, 速度逐渐减小,根据粒子在磁场中运动的半径公式 r,可知,粒 mv qB 子运动的轨迹半径是逐渐减小的,所以粒子的运动轨迹是从 b
13、到 a, 选项 A、B 错误 ; 再根据左手定则可知,粒子带正电,选项 C 正确,D 错误 8. 2019浙江省模拟如图所示,在倾角为 (B2 BB1 B2,A 正确 9. 2019安徽省合肥模拟为监测某化工厂的污水排放量, 技术人员 在该厂的排污管末端安装了如图所示的长方体流量计 该装置由绝缘 材料制成,其长、宽、高分别为 a、b、c,左右两端开口在垂直于 上下底面方向加一匀强磁场, 前后两个内侧面分别固定有金属板作为 电极污水充满管口从左向右流经该装置时,接在 M、N 两端间的电 压表将显示两个电极间的电压 U.若用 Q 表示污水流量(单位时间内排 出的污水体积),下列说法中正确的是( )
14、 AM 端的电势比 N 端的高 B电压表的示数 U 与 a、b 均成正比,与 c 无关 C电压表的示数 U 与污水的流量 Q 成正比 D若污水中正负离子数相同,则电压表的示数为 0 答案:C 解析:根据左手定则,知负离子所受的洛伦兹力方向向外,则向 外偏转, 正离子所受的洛伦兹力向里, 向里偏转, 因此 M 板带负电, N 板带正电,则 M 板的电势比 N 板电势低,故 A 错误;最终离子在电 场力和洛伦兹力作用下平衡,有:qvBq ,解得 UBbv,与离子 U b 浓度无关, 故 BD 错误 ; 因 v, 则流量 Qvbc, 因此 U, U Bb Uc B BQ c 与污水流量成正比,故 C
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