《（新課標(biāo)）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題八 磁場(chǎng) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練40》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課標(biāo)）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題八 磁場(chǎng) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練40（12頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、（新課標(biāo)）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 主題八 磁場(chǎng) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練40 一、選擇題 1．如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)ABCD，一帶電粒子從A點(diǎn)沿AD方向射入磁場(chǎng)，恰好從C點(diǎn)飛出磁場(chǎng)；若該粒子以相同的速度從AB邊的中點(diǎn)P垂直AB射入磁場(chǎng)，則從BC邊上的M點(diǎn)飛出磁場(chǎng)(M點(diǎn)未畫出)．設(shè)粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)所用時(shí)間為t，由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)所用時(shí)間為t′，不計(jì)粒子的重力，則t∶t′等于(　　) A．1∶1 B．2∶3 C．3∶2 D.∶ [解析]　由于該帶電粒子兩次射入磁場(chǎng)的初速度相同，故由R＝和T＝可知，該粒子兩次在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期均相同．由于當(dāng)該粒子從A點(diǎn)沿AD方

2、向射入磁場(chǎng)時(shí)，從C點(diǎn)飛出磁場(chǎng)，故由幾何關(guān)系可知粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角恰為，且軌跡半徑剛好等于正方形的邊長(zhǎng)L，B點(diǎn)為該粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t＝；當(dāng)粒子以相同的速度從P點(diǎn)射入磁場(chǎng)時(shí)，由幾何關(guān)系可知，此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心角為，故其在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t′＝，故t∶t′＝3∶2，選項(xiàng)C正確． [答案]　C 2．如圖所示，OM的左側(cè)存在范圍足夠大、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，ON(在紙面內(nèi))與磁場(chǎng)方向垂直且∠NOM＝60°，ON上有一點(diǎn)P，OP＝L， P點(diǎn)有一個(gè)粒子源，可在紙面內(nèi)向各個(gè)方向射出質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子

3、(重力不計(jì))，速率均為v＝，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為(　　) A. B. C. D. [解析]　粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，則有Bqv＝m，解得R＝L，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T＝，即T＝.因?yàn)榱Ｗ幼鰣A周運(yùn)動(dòng)的半徑、周期均相同，故粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角越小，則其弦長(zhǎng)就越短，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間就越短；過(guò)P點(diǎn)做OM的垂線，可知粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的弦長(zhǎng)最小為L(zhǎng)sin60°＝L＝R，故最短弦長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的圓心角為60°，所以，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間為t＝，即t＝，選項(xiàng)B正確． [答案]　B 3．(多選)(2017·廣東惠州模擬)如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B

4、的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN是一豎直放置的感光板．從圓形磁場(chǎng)的最高點(diǎn)P以不同的初速度v垂直磁場(chǎng)正對(duì)著圓心O射入帶正電的粒子，且粒子所帶電荷量為q，質(zhì)量為m，不考慮粒子重力，關(guān)于粒子的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．粒子在磁場(chǎng)中通過(guò)的弧長(zhǎng)越長(zhǎng)，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就越長(zhǎng) B．從磁場(chǎng)中射出的粒子，其出射方向的反向延長(zhǎng)線一定過(guò)圓心O C．射出磁場(chǎng)的粒子一定能垂直打在感光板MN上 D．當(dāng)粒子入射的速度大小v＝時(shí)，粒子從磁場(chǎng)射出后一定能垂直打在感光板MN上 [解析]　由粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期公式T＝可知，速度不同的同種帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相等，對(duì)著圓心入射的粒子，由r

5、＝可知，速度越大，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑就越大，弧長(zhǎng)就越長(zhǎng)，軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角則越小，由＝可知，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t就越小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧，由幾何知識(shí)可知，對(duì)著圓心入射的粒子，其出射方向的反向延長(zhǎng)線也一定過(guò)圓心，選項(xiàng)B正確；由于粒子從P點(diǎn)入射的速度大小不同，故粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑也不同，軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角也不相同，因此，對(duì)著圓心入射的粒子，出射后不一定能垂直打在感光板MN上，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)粒子從P點(diǎn)入射的速度大小v＝時(shí)，由r＝可得，粒子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓半徑剛好與圓形磁場(chǎng)的半徑R相同，由幾何知識(shí)可知，此時(shí)入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、磁

6、場(chǎng)圓的圓心O與軌跡圓的圓心構(gòu)成一個(gè)正方形，粒子水平射出磁場(chǎng)，故粒子一定垂直打在感光板MN上，選項(xiàng)D正確． [答案]　BD 4．如圖所示，在邊長(zhǎng)為a的正三角形區(qū)域內(nèi)存在著方向垂直于紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的帶電粒子(重力不計(jì))從AB邊的中點(diǎn)O以某一速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與AB邊的夾角為60°.若粒子能從AB邊穿出磁場(chǎng)，且粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，到AB邊有最大距離，則v的大小為(　　) A. B. C. D. [解析]　設(shè)從AB邊以v射入磁場(chǎng)的粒子符合題意，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由圖知2R＝OBcos30°

7、，OB＝，又有Bqv＝，得v＝. [答案]　C 5．(多選)如圖所示，空間存在一個(gè)半徑為R0的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.有一個(gè)粒子源在紙面內(nèi)沿各個(gè)方向以一定速率發(fā)射大量粒子，粒子的質(zhì)量為m、電荷量為＋q.將粒子源置于圓心，則所有粒子剛好都不離開磁場(chǎng)，不考慮粒子之間的相互作用．由此可知(　　) A．帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定是R0 B．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速率一定是 C．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一定是 D．帶電粒子的動(dòng)能一定是 [解析]　帶電粒子剛好不離開磁場(chǎng)，則粒子軌跡一定和磁場(chǎng)邊界內(nèi)切，則軌跡半徑r＝R0，再根據(jù)

8、r＝，得v＝，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；再根據(jù)Ek＝mv2＝，選項(xiàng)D正確；運(yùn)動(dòng)的周期T＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． [答案]　BD 6．(2017·山東泰安一模)如下圖所示，在足夠大的屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，P為屏上一小孔，PC與MN垂直．一束質(zhì)量為m、電荷量為－q的粒子(不計(jì)重力)以相同的速率v從P處射入磁場(chǎng)區(qū)域，粒子入射方向在與磁場(chǎng)垂直的平面里，且分散在與PC夾角為θ的范圍內(nèi)，則在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度為(　　) A. B. C. D. [解析]　如右圖所示， ST之間的距離為在屏MN上被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑R

9、＝，則PS＝2Rcosθ＝，PT＝2R＝，所以ST＝. [答案]　D 7．圖甲所示的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ的寬度與圖乙所示的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅱ的半徑相等，一不計(jì)重力的粒子從左邊界的M點(diǎn)以一定初速度水平向右垂直射入磁場(chǎng)Ⅰ，從右邊界射出時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了θ角，該粒子以同樣的初速度沿半徑方向垂直射入磁場(chǎng)Ⅱ，射出磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)了2θ角．已知磁場(chǎng)Ⅰ、Ⅱ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1、B2，則B1與B2的比值為(　　) A．2cosθ B．sinθ C．cosθ D．tanθ [解析]　設(shè)有界磁場(chǎng)Ⅰ寬度為d，則粒子在磁場(chǎng)Ⅰ和磁場(chǎng)Ⅱ中的運(yùn)動(dòng)軌跡分別如圖1、2所示，由洛倫茲力提供向心力知Bqv＝m，得B＝

10、，由幾何關(guān)系知d＝r1sinθ，d＝r2tanθ，聯(lián)立得＝cosθ，C正確． [答案]　C 8．(多選)如右圖所示，MN是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界．一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在紙面內(nèi)從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)．若粒子速度為v0，最遠(yuǎn)能落在邊界上的A點(diǎn)．下列說(shuō)法正確的有(　　) A．若粒子落在A點(diǎn)的左側(cè)，其速度一定小于v0 B．若粒子落在A點(diǎn)的右側(cè)，其速度一定大于v0 C．若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能小于v0－ D．若粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能大于v0＋ [解析]　因粒子由O點(diǎn)以速度v0入射時(shí)，最遠(yuǎn)落在A點(diǎn)，又粒子在O點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng)時(shí)，在邊界

11、上的落點(diǎn)最遠(yuǎn)，即＝，所以粒子若落在A點(diǎn)的右側(cè)，速度應(yīng)大于v0，B正確；當(dāng)粒子落在A點(diǎn)的左側(cè)時(shí)，由于不一定是垂直入射，所以速度可能等于、大于或小于v0，A錯(cuò)誤；當(dāng)粒子射到A點(diǎn)左側(cè)與A點(diǎn)相距d的點(diǎn)時(shí)，最小速度為vmin，則＝，又因＝，所以vmin＝v0－，所以粒子落在A點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi)，其速度不可能小于vmin＝v0－，C正確；當(dāng)粒子射到A點(diǎn)右側(cè)與A點(diǎn)相距d的點(diǎn)時(shí)，最小速度為v1，則＝，又因＝，即v1＝v0＋，D錯(cuò)誤． [答案]　BC 9．(多選)如圖所示，S處有一電子源，可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子，平板MN垂直于紙面，在紙面內(nèi)的長(zhǎng)度L＝9.1 cm，中點(diǎn)O與S間的距離d＝4.55 cm，

12、MN與SO直線的夾角為θ，板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2.0×10－4 T．電子質(zhì)量m＝9.1×10－31 kg，電荷量e＝－1.6×10－19 C，不計(jì)電子重力．電子源發(fā)射速度v＝1.6×106 m/s的一個(gè)電子，該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長(zhǎng)度為l，則(　　) A．θ＝90°時(shí)，l＝9.1 cm B．θ＝60°時(shí)，l＝9.1 cm C．θ＝45°時(shí)，l＝4.55 cm D．θ＝30°時(shí)，l＝4.55 cm [解析]　電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R＝＝4.55 cm，電子沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)θ＝90°時(shí)，豎直向下發(fā)

13、射的粒子恰好打到N點(diǎn)，水平向右發(fā)射的粒子恰好打到M點(diǎn)，如圖甲所示，故l＝L＝9.1 cm，A正確；當(dāng)θ＝30°時(shí)，豎直向下發(fā)射的粒子，恰好打到N點(diǎn)，由幾何關(guān)系知，另一臨界運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與MN相切于O點(diǎn)，如圖乙所示，故粒子只能打在NO范圍內(nèi)，故l＝4.55 cm，D正確；進(jìn)而可分析知當(dāng)θ＝45°或θ＝60°時(shí)，粒子打到板上的范圍大于ON小于NM，即4.55 cm

14、以大小不等的速度分別從O、E點(diǎn)均沿OC方向射入磁場(chǎng)，粒子a恰從D點(diǎn)射出磁場(chǎng)，粒子b恰從C點(diǎn)射出磁場(chǎng)，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．粒子a帶正電，粒子b帶負(fù)電 B．粒子a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比為5∶2 C．粒子a、b的速率之比為2∶5 D．粒子a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為180∶53 [解析]　兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，根據(jù)左手定則判斷知粒子a帶負(fù)電，粒子b帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)扇形COD的半徑為r，粒子a、b的軌道半徑分別為Ra、Rb，則Ra＝，R＝r2＋2，sinθ＝，得Rb＝r，θ＝53°，由洛倫茲力提供向心力

15、，有qvB＝m，得v＝，所以粒子a、b的速率之比為＝＝，選項(xiàng)C正確；由牛頓第二定律得加速度a＝，所以粒子a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比為＝＝，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；粒子a在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間ta＝，粒子b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tb＝，則＝，選項(xiàng)D正確． [答案]　CD 二、非選擇題 11．如圖，真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝0.60 T．磁場(chǎng)內(nèi)有一塊平面感光板ab，板面與磁場(chǎng)方向平行．在距ab為l＝16 cm處，有一個(gè)點(diǎn)狀的α粒子放射源S，它向各個(gè)方向發(fā)射α粒子，α粒子的速率都是v＝3.0×106 m/s.已知α粒子的電荷量與質(zhì)量之比＝5.0×107 C/kg

16、.現(xiàn)只考慮在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的α粒子，求ab板上被α粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度． [解析]　α粒子帶正電，故在磁場(chǎng)中沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)．用R表示軌跡半徑，有qvB＝m， 由此得R＝， 代入數(shù)值得R＝10 cm，可見2R>l>R. 因朝不同方向發(fā)射的α粒子的圓軌跡都過(guò)S，由此可知，某一圓軌跡在下圖中N左側(cè)與ab相切，則此切點(diǎn)P1就是α粒子能打中的左側(cè)最遠(yuǎn)點(diǎn)．為確定P1點(diǎn)的位置，可作平行于ab的直線cd，cd到ab的距離為R，以S為圓心，R為半徑，作圓弧交cd于Q點(diǎn)，過(guò)Q作ab的垂線，它與ab的交點(diǎn)即為P1.即：NP1＝. 再考慮N的右側(cè)．任何α粒子在運(yùn)動(dòng)中離S的距離不可能超過(guò)2R，以

17、2R為半徑、S為圓心作圓弧，交ab于N右側(cè)的P2點(diǎn)，此即右側(cè)能打到的最遠(yuǎn)點(diǎn)． 由圖中幾何關(guān)系得 NP2＝， 所求長(zhǎng)度為P1P2＝NP1＋NP2， 代入數(shù)值得P1P2＝20 cm. [答案]　20 cm 12．(2017·湖北武漢檢測(cè))一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子以速度v0從O點(diǎn)沿y軸正方向射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的一圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于紙面，粒子飛出磁場(chǎng)區(qū)后，從b處穿過(guò)x軸，速度方向與x軸正向夾角為30°，如圖所示(粒子重力忽略不計(jì))．試求： (1)圓形磁場(chǎng)區(qū)的最小面積； (2)粒子從O點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)到達(dá)b點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間； (3)b點(diǎn)的坐標(biāo)． [解析]　(1)由題可

18、知，粒子不可能直接由O點(diǎn)經(jīng)半個(gè)圓周偏轉(zhuǎn)到b點(diǎn)，其必在圓周運(yùn)動(dòng)不到半圈時(shí)離開磁場(chǎng)區(qū)域后沿直線運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)．可知，其離開磁場(chǎng)時(shí)的臨界點(diǎn)與O點(diǎn)都在圓周上，到圓心的距離必相等．如右圖所示，過(guò)b點(diǎn)逆著速度v0的方向作虛線，與y軸相交，由于粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的半徑一定，且圓心位于x軸上，距O點(diǎn)距離和到虛線上a點(diǎn)垂直距離相等的O1點(diǎn)即為圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，圓的半徑R＝OO1＝O1a. 由Bqv＝m，得R＝.弦長(zhǎng)Oa為l＝R 要使圓形磁場(chǎng)區(qū)域面積最小，則圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑應(yīng)為l的一半，即：r＝l＝R 面積Smin＝πr2＝ (2)粒子運(yùn)動(dòng)的圓心角為120°，時(shí)間 t1＝T＝＝，t2＝＝，t總＝＋. (3)Ob距離d＝3R＝，故b點(diǎn)的坐標(biāo)為. [答案]　(1)　(2)＋ (3)