統(tǒng)考版高考物理復(fù)習(xí)熱點(diǎn)專項(xiàng)練九磁場第73練磁場對運(yùn)動(dòng)電荷(帶電體)的作用含答案-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

思維方法
1．只有運(yùn)動(dòng)電荷(帶電體)在磁場中才受洛倫茲力作用，洛倫茲力的大小與速度大小有關(guān)．
2．安培力可以做功，但洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)電荷不做功．
選擇題
1．(多選)帶電油滴以水平速度v0垂直進(jìn)入磁場，恰做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示，若油滴質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則下述說法正確的是( )
A．油滴必帶正電荷，電荷量為 eq \f(mg,v0B)
B．油滴必帶正電荷，比荷 eq \f(q,m) ＝ eq \f(g,v0B)
C．油滴必帶負(fù)電荷，電荷量為 eq \f(mg,v0B)
D．油滴帶什么電荷都可以，只要滿足q＝ eq \f(mg,v0B)
2．如圖所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(方向未知)，MN為圓的水平直徑，O點(diǎn)為圓心，M點(diǎn)有一粒子發(fā)射源，能朝圓心方向發(fā)射一系列速度大小不等的相同帶電粒子，忽略粒子的重力以及粒子之間的相互作用．下列說法正確的是( )
A．在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間長的粒子速度大
B．軌跡對應(yīng)的圓心角越大的粒子速度越小
C．粒子的速度越大，則粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期越小
D．粒子的速度越大，則粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的周期越大
3．[2022·廣東肇慶一模]如圖所示，某垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場的邊界為一條直線，且與水平方向的夾角為45°，現(xiàn)有大量帶等量正電荷的同種粒子以大小不同的初速度從邊界上某點(diǎn)沿紙面垂直邊界射入磁場，不計(jì)粒子的重力及粒子之間的相互作用，下列說法正確的是( )
A．所有粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑均相等
B．所有粒子在磁場中受到的洛倫茲力大小均相等
C．所有粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均相等
D．所有粒子射出磁場時(shí)的速度方向均為豎直向下
4．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始從半圓形軌道的最高點(diǎn)M滑下到最右端的過程中，下列說法中正確的是( )
A．滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度比磁場不存在時(shí)大
B．滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的加速度比磁場不存在時(shí)小
C．滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力比磁場不存在時(shí)小
D．滑塊從M點(diǎn)到最低點(diǎn)所用時(shí)間與磁場不存在時(shí)相等
5．[2022·河北模擬演練]如圖，x軸正半軸與虛線所圍區(qū)域內(nèi)存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直紙面向里．甲、乙兩粒子分別從虛線上距x軸h與2h的高度以速率v0沿x軸正方向進(jìn)入磁場，并都從P點(diǎn)離開磁場，OP＝ eq \f(1,2) h.則甲、乙兩粒子的比荷之比為(不計(jì)重力，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)( )
A．32∶41 B．56∶41
C．64∶41 D．41∶28
6．(多選)如圖所示，兩個(gè)傾角分別為30°和60°的足夠長光滑絕緣斜面固定于水平地面上，并處于方向垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，兩個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小滑塊甲和乙分別從兩個(gè)斜面頂端由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，兩小滑塊都將飛離斜面，在此過程中( )
A．甲滑塊飛離斜面瞬間的速度比乙滑塊飛離斜面瞬間的速度大
B．甲滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比乙滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間短
C．兩滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的位移大小相同
D．兩滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的過程中，重力的平均功率相等
7．(多選)[2022·湖北武漢檢測]如圖所示，在矩形區(qū)域MNPE中有方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，從M點(diǎn)沿MN方向發(fā)射兩個(gè)α粒子，兩粒子分別從P、Q射出．已知ME＝PQ＝QE，則兩粒子( )
A．速率之比為5∶2
B．速率之比為5∶3
C．在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為53∶90
D．在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為37∶90
第73練磁場對運(yùn)動(dòng)電荷（帶電體）的作用
1．答案：AB
解析：油滴水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，其所受洛倫茲力必向上與重力平衡，故帶正電，其電荷量q＝ eq \f(mg,v0B) ，油滴的比荷為 eq \f(q,m) ＝ eq \f(g,Bv0) ，A、B項(xiàng)正確．
2．答案：B
解析：因?yàn)槭且幌盗匈|(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子，由T＝ eq \f(2πm,Bq) 可知粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同，C、D錯(cuò)誤；由粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝ eq \f(θ,2π) T，可知在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長的帶電粒子，圓心角越大，半徑越小，由r＝ eq \f(mv,Bq) 可知速度越小，故A錯(cuò)誤，B正確．
3．答案：C
解析：由qvB＝m eq \f(v2,R) 得R＝ eq \f(mv,qB) ，由于粒子的初速度方向相同但是大小不同，故所有粒子在磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不相等，其所受到的洛倫茲力大小也不相等，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)題意畫出粒子的軌跡如圖所示，則所有粒子垂直邊界進(jìn)入，垂直邊界射出，圓心角均為α＝180°，而粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝ eq \f(α,2π) × eq \f(2πR,v) ＝ eq \f(πm,qB) ，所以所有粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均相等，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．
4．答案：D
解析：由于洛倫茲力不做功，故與磁場不存在時(shí)相比，滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度不變，A錯(cuò)誤；滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的加速度a＝ eq \f(v2,R) ，則與磁場不存在時(shí)相比，滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的加速度不變，B錯(cuò)誤；由左手定則可知，滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)受到的洛倫茲力向下，而與磁場不存在時(shí)相比，滑塊經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)所受的向心力不變，故對軌道的壓力變大，C錯(cuò)誤；由于洛倫茲力方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，在任意一點(diǎn)，滑塊經(jīng)過時(shí)的速度與磁場不存在時(shí)相比均不變，則滑塊從M點(diǎn)到最低點(diǎn)所用時(shí)間與磁場不存在時(shí)相等，D正確．
5．答案：C
解析：作出兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示，設(shè)甲、乙兩粒子的軌跡半徑分別為R1、R2，由幾何關(guān)系得CP＝ eq \f(1,2) h＋h tan 37°，R eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) ＝（R1－h(huán)）2＋CP2，解得R1＝ eq \f(41,32) h；由幾何關(guān)系得DP＝ eq \f(1,2) h＋2h tan 37°，R eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(2)) ＝（2h－R2）2＋DP2，解得R2＝2h（O2與D點(diǎn)重合）；又由qvB＝m eq \f(v2,R) 得R＝ eq \f(mv,qB) ，整理得 eq \f(q,m) ＝ eq \f(v,RB) ，所以甲、乙兩粒子的比荷與兩粒子的軌跡半徑成反比，即 eq \f(q1,m1) ∶ eq \f(q2,m2) ＝R2∶R1＝64∶41，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．
6．答案：AD
解析：小滑塊飛離斜面時(shí)，洛倫茲力與重力垂直斜面的分力平衡，故mg cs θ＝qvmB，解得vm＝ eq \f(mg cs θ,qB) ，所以斜面傾角越小，飛離斜面瞬間的速度越大，故甲滑塊飛離時(shí)速度較大，故A正確；滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度恒定不變，由受力分析和牛頓第二定律可得加速度a＝g sin θ，所以甲的加速度小于乙的加速度，因?yàn)榧罪w離時(shí)的速度大于乙飛離時(shí)的速度，由vm＝at得，甲在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大于乙在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，故B錯(cuò)誤；由以上分析和x＝ eq \f(v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) ,2a) 可知，甲在斜面上運(yùn)動(dòng)的位移大于乙在斜面上運(yùn)動(dòng)的位移，故C錯(cuò)誤；由平均功率的公式得，滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的過程中，重力的平均功率P＝F eq \(v,\s\up6(－)) ·sin θ＝mg· eq \f(vm,2) sin θ＝ eq \f(m2g2sin θ·cs θ,2qB) ，因sin 30°＝cs 60°，sin 60°＝cs 30°，故兩滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的平均功率相等，故D正確．
7．答案：AC
解析：根據(jù)題述情境，可畫出兩個(gè)α粒子在矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示．設(shè)ME＝a，則r2＝a，對從P點(diǎn)射出的粒子，由幾何關(guān)系有r eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(1)) ＝（2a）2＋（r1－a）2，解得r1＝2.5a.粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力有qvB＝ eq \f(mv2,r) ，可得v＝ eq \f(qrB,m) ，兩粒子的速率之比為v1∶v2＝r1∶r2＝2.5∶1＝5∶2，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤．從P點(diǎn)射出的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡所對的圓心角的正弦值sin θ1＝ eq \f(2a,2.5a) ＝0.8，即θ1＝ eq \f(53π,180) ，在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1＝ eq \f(r1θ1,v1) ＝ eq \f(θ1m,qB) ；從Q點(diǎn)射出的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡所對的圓心角θ2＝ eq \f(π,2) ，在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2＝ eq \f(r2θ2,v2) ＝ eq \f(θ2m,qB) .故兩粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為t1∶t2＝ eq \f(θ1m,qB) ∶ eq \f(θ2m,qB) ＝53∶90，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．

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