2019-2020学年高中物理第6章磁场对电流和运动电荷的作用课时作业+章末综合检测鲁科版选修3-1【共5套36页.pdf
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1、本套资源目录 2019_2020 学年高中物理第6 章磁吃电流和运动电荷的作用专题专项训练含解析鲁科版选修 3_1 2019_2020 学年高中物理第6 章磁吃电流和运动电荷的作用章末综合检测含解析鲁科版选修 3_1 2019_2020 学年高中物理第 6 章磁吃电流和运动电荷的作用第 1 节探究磁吃电流的作用课时作业含解析鲁科版选修 3_1 2019_2020 学年高中物理第 6 章磁吃电流和运动电荷的作用第 2 节磁吃运动电荷的作用课时作业含解析鲁科版选修 3_1 2019_2020 学年高中物理第 6 章磁吃电流和运动电荷的作用第 3 节洛伦兹力的应用课时作业含解析鲁科版选修 3_1 专
2、题专项 一、选择题 1一个带电粒子,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,径迹上的每小段都可近似看成圆弧,由于带电粒子使沿途空气电离,粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变),从图中的情况可以确定()A粒子从a运动到b,带正电 B粒子从b运动到a,带正电 C粒子从a运动到b,带负电 D粒子从b运动到a,带负电 解析:能量(12mv2)减小,由rmvBq知r减小,所以粒子从b到a,由左手定则知,粒子带正电B 正确 答案:B 2一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,磁场方向与筒的轴平行,筒的横截面如图所示图中直径MN的两端分别开有小孔,筒绕其中心轴以角速度顺时针转动在该截面内,一
3、带电粒子从小孔M射入筒内,射入时的运动方向与MN成 30角当筒转过 90时,该粒子恰好从小孔N飞出圆筒 不计重力 若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞,则带电粒子的比荷为()A.3B B.2B C.B D.2B 解析:定圆心、画轨迹,由几何关系可知,此段圆弧所对圆心角30,所需时间t112Tm6qB;由题意可知粒子由M飞至N与圆筒旋转 90所用时间相等,即t22,联立以上两式得qm3B,A 项正确 答案:A 3 普通电视机的显像管中,扫描显像主要是利用磁场对高速电子束的偏转来实现的,其扫描原理如图所示:在圆形区域内的偏转磁场方向垂直于纸面,当不加磁场时,电子束将通过O点而打在屏幕的中心M点,为了使屏幕
4、上出现一条以M点为中点的亮线PQ,那么,偏转磁场的磁感应强度B随时间变化的规律应是下图中的()答案:B 4(多选)长为l的水平极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为B,极板间距离也为l,极板不带电,现有质量为m,带电荷量为q的正粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直于磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是()A使粒子的速度v5Bql4m C使粒子的速度vBqlm D使粒子的速度Bql4mv5Bql4m 解析:粒子将向上极板偏转,不打在极板上就是要求粒子从左边飞出或从右边飞出,粒子从左边飞出的临界条件是rl4,由几何关系可得粒子从右边飞出的临界条件是
5、r54l,再由半径公式可得v5Bql4m.答案:AB 5如图所示,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xOy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,由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,在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场,(不计重力的影响)由这些条件()A不能确定粒子通过y轴时的位置 B不能确定粒子速度的大小 C不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:带电粒子平行于y轴射入及垂直于y轴射出磁场,由此可确定此粒子做圆周运动的圆心为原点O,半径为x0,则粒子通过y轴时的位置为(0,x0),故 A
6、 错;由RmvBq可以求出粒子速度v,故 B 错;粒子在磁场中经历的时间为T4,而T2mBq,故 C 错 答案:D 6如图所示,一质子(氢原子核)和一个粒子(氦原子核)从a点同时以相同的动能沿垂直于磁场边界且垂直于磁场方向射入宽度为d的有界磁场中,并都能从磁场右边界射出,则以下说法正确的是()A质子先射出磁场区域 B 粒子先射出磁场区域 C质子在磁场中运动的路程长 D 粒子在磁场中运动的路程长 答案:A 7如图所示,在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里P为屏上的一小孔PC与MN垂直一群质量为m、带电量为q的粒子(不计重力),以相同的速度v,从P处沿垂直于磁场的方向射入
7、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.2mvqB B.2mvcos qB C.2mv(1sin)qB D.2mv(1cos)qB 解析:粒子沿PC方向射入,偏转半个圆周打在PN上,长度为l12R2mvqB,粒子沿与PC夹角为的方向射入,打在PN上的长度为l22mvcos qB.则在屏MN上被粒子打中区域的长度为 ll1l22mv(1cos)qB 答案:D 8(多选)利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子 图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,板上有两条宽度分别为 2d和d的缝,两
8、缝近端相距为L.一群质量为m、电荷量为q,具有不同速度的粒子从宽度为 2d的缝垂直于板MN进入磁场,对于能够从宽度为d的缝射出的粒子,下列说法正确的是()A粒子带正电 B射出粒子的最大速度为qB(L3d)2m C保持d和L不变,增大B,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大 D保持d和B不变,增大L,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大 解析:利用左手定则可判定只有负电荷进入磁场时才向右偏,故选项 A 错误利用qvBmv2r知rmvqB,能射出的粒子满足L2rL3d2,因此对应射出粒子的最大速度vmaxqBrmaxmqB(3dL)2m,选项 B 正确vminqBrminmqBL2m,vvmaxv
9、min3qBd2m,由此式可判定选项 C 正确,选项 D 错误 答案:BC 9(选做题)如图所示,一带电粒子垂直射入一自左向右逐渐增强的磁场中,由于周围气体的阻尼作用,其运动轨迹仍为一段圆弧线,则从图中可以判断(不计重力)()A粒子从A点射入,速率逐渐减小 B粒子从A点射入,速率逐渐增大 C粒子带负电,从B点射入磁场 D粒子带正电,从B点射入磁场 解析:带电粒子受阻尼作用,速率减小,而运动半径未变,由rmvqB知,在粒子运动轨迹上B应逐渐减小,则粒子应从A点射入磁场,故 A 对,B 错据左手定则及偏转方向可以判断粒子带正电,C、D 错 答案:A 二、非选择题 10电子质量为m、电荷量为q,以速
10、度v0与x轴成角射入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后落在x轴上的P点,如图所示,求:(1)OP的长度;(2)电子由O点射入到落在P点所需的时间t.解析:(1)粒子运动轨迹如图所示,qv0Bmv20r,OP2rsin 2mv0Bqsin.(2)t22T,T2mqB,所以t2mBq 答案:(1)2mv0Bqsin (2)2mBq 11扭摆器是同步辐射装置中的插入件,能使粒子的运动轨迹发生扭摆其简化模型如图:、两处的条形匀强磁场区边界竖直,相距为L,磁场方向相反且垂直于纸面一质量为m、电荷量为q、重力不计的粒子,从靠近平行板电容器MN板处由静止释放,极板间电压为U,粒子经电场加速后平行于纸面射入区,
11、射入时速度与水平方向的夹角30.(1)当区宽度L1L、磁感应强度大小B1B0时,粒子从区右边界射出时速度与水平方向夹角也为 30,求B0及粒子在区运动的时间t.(2)若区宽度L2L1L、磁感应强度大小B2B1B0,求粒子在区的最高点与区的最低点之间的高度差h.(3)若L2L1L、B1B0,为使粒子能返回区,求B2应满足的条件 解析:(1)如图 1 所示,设粒子射入磁场区的速度为v,在磁场区中做圆周运动的半径为R1,由动能定理和牛顿第二定律得 图 1 qU12mv2 qvB1mv2R1 由几何知识得 L2R1sin 联立式,代入数据得 B01L 2mUq 设粒子在磁场区中做圆周运动的周期为T,运
12、动的时间为t T2R1v t22T 联立式,代入数据得 tL3,m2qU (2)设粒子在磁场区做圆周运动的半径为R2,由牛顿第二定律得qvB2mv2R2 由几何知识可得 h(R1R2)(1cos)Ltan 联立式,代入数据得 h(2233)L (3)如图 2 所示,为使粒子能再次回到区,应满足 R2(1sin)3L mU2q(或B23L mU2q)答案:(1)B01L 2mUq tL3 m2qU(2)h(2233)L(3)B23L mU2q(或B23L mU2q)12如图,在y0 的区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场,场强大小为E;在yB2,当带电粒子从B1区域运动到B2区域后,粒子的()A速
13、率将减小 B动能将减小 C周期将增大 D周期将减小 解析:粒子只受洛伦兹力作用速率不变、动能不变(洛伦兹力对运动电荷不做功),由T2mqB得知,m、q不变,B减小,T增大,只有 C 选项正确 答案:C 6.目前,世界上正在研究一种叫磁流体发电机的新型发电机如图表示了它的发电原理:将一束等离子体(高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒)喷射入磁场,磁场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压如果射入的等离子体的初速度为v,两金属板的板长(沿初速度方向)为L,板间距离为d,金属板的正对面积为S,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于离子初速度方向,负载电阻为R,等离子体充满
14、两板间的空间 当发电机稳定发电时,电流表的示数为I,那么板间等离子体的电阻率为()A.SdBdvIR B.SdBLvIR C.SLBdvIR D.SLBLvIR 解析:等离子体做匀速直线运动时,qvBqUd,即UBdv,当发电机稳定发电时,IURr,rdS,解得SdBdvIR,故 A 正确 答案:A 7(多选)如图所示的空间有水平向左的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B,一质量m,带电量q的小环沿不光滑的竖直绝缘杆自静止开始下滑,则()A小环的加速度不断减小直至为零 B小环的加速度先增大后减小直至为零 C小环的速度先增大后减小直至为零 D小环的动能不断增大直至某一最大值 解析:可假设小环带正
15、电来进行分析,小环水平方向始终静止,合力为零,竖直方向从静止开始向下运动,故得:x:qEqvBN,y:mgNma,随速度v的增大,N先减小到零后又反向增大,a先增大到g后又减小到零再保持不变;当a0 时速度达到最大值,以后速度保持不变,故 BD 选项正确 答案:BD 8(多选)电磁轨道工作原理如图所示 待发射弹炮体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触 电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回 轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出现欲使弹体的出射速度增加至原来的 2 倍,理论上可
16、采用的办法是()A只将轨道长度L变为原来的 2 倍 B只将电流I增加至原来的 2 倍 C只将弹体质量减至原来的一半 D将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的 2 倍,其他量不变 解析:通电的弹体在安培力作用下加速运动,F安BId,BkI,故F安I2,根据动能定理F安L12mv2得vILm,故选项 B、D 正确,选项 A、C 错误或根据运动学公式v22aL,也可得出vI Lm.答案:BD 9(多选)如图所示,abcd是一个边长为L的正方形区域,内有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直纸面向里,在ab边的中点垂直ab方向射入电量为q、质量为m的粒子(不计重力),为使带电粒子只从ad边射出,则
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