第八章磁场.doc
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1、第八章 磁场 (时间90分钟,总分值100分)命 题 设 计 难度题号目标 较易中等稍难带电粒子在磁场中的运动1、2、5、78、9、10带电粒子在复合场中的运动及应用3、4、611、1213综合应用14、15、16一、选择题(本大题共12个小题,共60分,每题至少有一个选项正确,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1(高考)带电粒子进入云室会使云室中的气体电离,从而显示其运动轨迹图1所示是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹,a和b是轨迹上的两点,匀强磁场B垂直于纸面向里该粒子在运动时,其质量和电荷量不变,而动能逐渐减少,以下说法正确的选项是()A粒子先经过a点,再经过b点
2、B粒子先经过b点,再经过a点C粒子带负电D粒子带正电解析:由于粒子的速度减小,所以轨道半径不断减小,所以A对B错;由左手定那么得粒子应带负电,C对D错答案:AC2两根通电的长直导线平行放置,电流分别为I1和I2,电流的方向如图2所示,在与导线垂直的平面上有a、b、c、d四点,其中a、b在导线横截面连线的延长线上,c、d在导线横截面连线的垂直平分线上那么导线中的电流在这四点产生的磁场的磁感应强度可能为零的是()Aa点Bb点Cc点 Dd点解析:由安培定那么可知,直线电流的磁场是以导线为圆心的同心圆,I1产生的磁场方向为逆时针方向,I2产生的磁场方向为顺时针方向,那么I1在a点产生的磁场竖直向下,I
3、2在a点产生的磁场竖直向上,在a点磁感应强度可能为零,此时需满足I2I1;同理,在b点磁感应强度也可能为零,此时需满足I1I2.I1在c点产生的磁场斜向左上方,I2在c点产生的磁场斜向右上方,那么c点的磁感应强度不可能为零,同理,在d点的磁感应强度也不可能为零,应选项A、B正确答案:AB3盘旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图3所示它的核心局部是两个D形金属盒,两盒相距很近,分别和高频交流电源相连接,两盒间的窄缝中形成匀强电场,使带电粒子每次通过窄缝都得到加速两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,带电粒子在磁场中做圆周运动,通过两盒间的窄缝时反复被加速,直到到达最大圆周半径时通过特殊装置
4、被引出如果用同一盘旋加速器分别加速氚核(13H)和粒子(24He),比拟它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小,有()A加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能也较大B加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能较小C加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能也较小 D加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能较大解析:由题意知,盘旋加速器交流电源的周期应与带电粒子在磁场中做圆周运动的周期相等由T可得,故加速氚核的交流电源的周期较大,因为粒子最后直到到达最大圆周半径时通过特殊装置被引出,由R可得氚核和粒子的最大动能之比,氚核获得的最大动能较小应选项B正确答案
5、:B4如图4所示,一带电小球质量为m,用丝线悬挂于O点,并在竖直平面内摆动,最大摆角为60,水平磁场垂直于小球摆动的平面,当小球自左方摆到最低点时,悬线上的张力恰为零,那么小球自右方摆到最低点时悬线上的张力为 ()A0 B2mg C4mg D6mg解析:假设没有磁场,那么到达最低点绳子的张力为F,那么Fmg 由能量守恒得:mgl(1cos60)mv2 联立得F2mg.当有磁场存在时,由于洛伦兹力不做功,在最低点悬线张力为零,那么F洛2mg当小球自右方摆到最低点时洛伦兹力大小不变,方向必向下可得FF洛mg所以此时绳中的张力F4mg.C项正确答案:C5如图5所示,在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁
6、感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120角,假设粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a,那么该粒子的比荷和所带电荷的正负是()A.,正电荷 B.,正电荷C.,负电荷 D.,负电荷解析:从“粒子穿过y轴正半轴后可知粒子向右侧偏转,洛伦兹力指向运动方向的右侧,由左手定那么可判定粒子带负电,作出粒子运动轨迹示意图如右图根据几何关系有rrsin30a,再结合半径表达式r可得,故C项正确答案:C6如图6所示,相距为d的水平金属板M、N的左侧有一对竖直金属板P、Q,板P上的小孔S正对板Q上的小孔O,M、
7、N间有垂直于纸面向里的匀强磁场,在小孔S处有一带负电粒子,其重力和初速度均不计,当滑动变阻器的滑片在AB的中点时,带负电粒子恰能在M、N间做直线运动,当滑动变阻器的滑片滑到A点后()A粒子在M、N间运动过程中,动能一定不变B粒子在M、N间运动过程中,动能一定增大C粒子在M、N间运动过程中,动能一定减小D以上说法都不对解析:当滑片向上滑动时,两个极板间的电压减小,粒子所受电场力减小,当滑到A处时,偏转电场的电压为零,粒子进入此区域后做圆周运动而加在PQ间的电压始终没有变化,所以进入偏转磁场后动能也就不发生变化了综上所述,A项正确答案:A7如图7所示,一个质量为m、电荷量为q的带电粒子,不计重力,
8、在a点以某一初速度水平向左射入磁场区域,沿曲线abcd运动,ab、bc、cd都是半径为R的圆弧粒子在每段圆弧上运动的时间都为t.规定垂直于纸面向外的磁感应强度为正,那么磁场区域、三局部的磁感应强度B随x变化的关系可能是图8中的()图8解析:由左手定那么可判断出磁感应强度B在磁场区域、内磁场方向分别为向外、向里、向外,在三个区域中均运动圆周,故t,由于T,求得B.只有C选项正确答案:C8(模拟)如图9所示,在平面直角坐标系中有一个垂直于纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原点O和y轴上的点a(0,L)一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场,并从x轴上的b点射出磁场,此
9、时速度方向与x轴正方向的夹角为60.以下说法中正确的选项是 ()A电子在磁场中运动的时间为B电子在磁场中运动的时间为C磁场区域的圆心坐标(,)D电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0,2L)解析:由图可以计算出电子做圆周运动的半径为2L,故在磁场中运动的时间为t,A错,B正确;ab是磁场区域圆的直径,故圆心坐标为(L,),电子在磁场中做圆周运动的圆心为O,计算出其坐标为(0,L),所以C正确,D错、误答案:BC9(模拟)如图10所示,为了科学研究的需要,常常将质子(11H)和粒子(24He)等带电粒子储存在圆环状空腔中,圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场(偏转磁场)中,磁感应强度为B.
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