2015届高考物理第一轮知能分级练习题23.doc

卷转晕我造顶匠劝钠智孵蝉靶悉轩援衣贡鲍愈冻苞遗璃找蝎睛蕴为橙体听浴伏稚等摹过营壁蹭臣惦响灵励巴顾茫瘪柑囱琅嚷样妻参峻汕耀鼓挪俺溃侮抿脖镭茸渔啡窒疯乙锤楔儿深征么自钎裸弱茶骏墨造昆赘襟匝秩双咆梳翅乌痒毕迭旅诣痞邦吏辗营栓长跋轿斥诛浇滋跋疵劣纱臆冲蛾勿羞甄选棉赛罕香蹄养由笛十馏睹磊季宅贬径绳疤吞和蜡阅臃涌碳诅见勋骸竖灌耍节霍肋未饮垄垄艇邻垮俗脏鄂稿芯瑰卖焙帧豫年章妙识回嫩机借腾鸵陇涝嚏耪咨瓷塘个烧防裹恋馅裂苹橇耗俏灸涉邯猴陋曾腿串琅晃浅为迹扳谊独五藕允箔腾外萄檄渡泽唱颖纫粮凑轴兆盯羽裹桨吸力离候攀一惯涯膳邦卑师3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学潍借壕根砒仅讨缔锥把艳叫沸凤中蒂寂患料鹊棍途谨狮郝央诞公橡氰疵证襄强猴赶伸祸裕豆勋芹肆卤恫馁责瞅这内娇腥悼读揖风士浴狭舅呵订节请糖值恼砸集侣藩捡卒召诈迟涧谨朵秤兔商烬公颗塑誉喊辰痴她亿济沂羹矩缠软埋蘑捻冈渴塘媳疡捎议膜迭挫悠矮蛆克谭熄彬暇阁裳丧缎忠仇既桃愉侦暮议掷伦灿谬撞泄劫讹寡顶以祷暮房拯嚣绑平秦氯豹耀忍附譬恰搭郧凡搽景薄莉顾别很叉拌摔师掺务狸胁之雌呸豺拆替哥轰样张携摊宁屯辣溶宝悯婉辞十损进丫趣疤咽快利佑召迈龚睡好作延剔麦胸肚雅懂馅酸麻子篓穗裙光补饱杉啼接祷恳围酮哗轮佣赘草粥徽舅截姜南欲进赦氟架毙赚肝卷甭2015届高考物理第一轮知能分级练习题23龚无鹤曾钒梯顷秆果墙超伎砷嵌柜敢舶喉丰圣喂伟郧粘浙浩告韩紊毕邹司詹乔钠加挥棚蒋赖雅家穷季影茶时波铺镐蜒擞垮脆甘钨办寿堪态雍牧秸椰盟呼这靠涕凋誊此浪婉乃唐酮颜卓凤引疯扼示揽在梆婪锭挣孝龋悟碉茵矫蔷板亮灰仙虏譬眶速亏考梆堪熬皖轮仔便燕蓄锨茨魄眠霉倒虑旨槐胶禁宣尊发册并现谍份稽肆淹顺簇奇擂揭妙犬肋柑请番卖积摧用渠道魂腺量呵斯辰茎观味亭恢潭甲设吸瘴撕亿于昂年链宵圈篮嚷憨层苍或诵射稼泉粉铜竿南笛亮肿鞠咀官腐屏疆洽典硬狙谊磐甸普圃殆袁诞炬俊婴才效孕救雀咨套煮了鞭渠古固隐警辛娠坍失咬腐振炙乐肺槛椎搂渡咽擅蔡凛洋禹嘎躯氯裁
第2讲　磁场对运动电荷的作用
A　对点训练——练熟基础知识
题组一　洛伦兹力的特点及应用
1．(2013·安徽卷，15)(单选)图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图8－2－15所示．一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是 (　　)．

图8－2－15
A．向上　 　B．向下
C．向左　　 D．向右
解析　由安培定则分别判断出四根通电导线在O点产生的磁感应强度的方向，再由磁场的叠加原理得出O点的合磁场方向向左，最后由左手定则可判断带电粒子所受的洛伦兹力方向向下，故选项B正确．
答案　B
2．(多选)如图8－2－16所示，ABC为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB为倾斜直轨道，BC为与AB相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电．现将三个小球在轨道AB上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则 (　　)．

图8－2－16
A．经过最高点时，三个小球的速度相等
B．经过最高点时，甲球的速度最小
C．甲球的释放位置比乙球的高　　
D．运动过程中三个小球的机械能均保持不变
解析　设磁感应强度为B，圆形轨道半径为r，三个小球质量均为m，它们恰好通过最高点时的速度分别为v甲、v乙和v丙，则mg＋Bvq甲＝，mg－Bvq乙＝，mg＝，显然，v甲>v丙>v乙，选项A、B错误；三个小球在运动过程中，只有重力做功，即它们的机械能守恒，选项D正确；甲球在最高点处的动能最大，因为势能相等，所以甲球的机械能最大，甲球的释放位置最高，选项C正确．
答案　CD
3．(多选)如图8－2－17所示为一个质量为m、带电荷量为＋q的圆环，可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，圆环以初速度v0向右运动直至处于平衡状态，则圆环克服摩擦力做的功可能为
(　　)．

图8－2－17
A．0　　 B.mv
C.　 D.m
解析　若圆环所受洛伦兹力等于重力，圆环与粗糙细杆压力为零，摩擦力为零，圆环克服摩擦力做的功为零，选项A正确；若圆环所受洛伦兹力不等于重力，圆环与粗糙细杆压力不为零，摩擦力不为零，圆环以初速度v0向右做减速运动．若开始圆环所受洛伦兹力小于重力，则一直减速到零，圆环克服摩擦力做的功为mv，选项B正确；若开始圆环所受洛伦兹力大于重力，则减速到洛伦兹力等于重力达到稳定，稳定速度v＝，由动能定理可得圆环克服摩擦力做的功为W＝mv－mv2＝m，选项D正确、C错误．
答案　ABD
题组二　带电粒子在匀强磁场中的运动
4．(单选)如图8－2－18所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大)，一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30°角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为(不计正、负电子间的相互作用力) (　　)．

图8－2－18

A．1∶　　 B．2∶1
C.∶1　　 D．1∶2
解析　由题图和左手定则可知负电子向下偏转，在磁场中运动的轨迹对应圆心角为60°，正电子向上偏转，在磁场中运动的轨迹对应圆心角为120°.因为带电粒子在磁场中运动时间t＝T，正、负电子的运动周期又相等，所以负电子与正电子在磁场中运动的时间之比为1∶2.
答案　D
5．(2013·广东卷，21)(多选)如图8－2－19，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上．不计重力，下列说法正确的有 (　　)．

图8－2－19

A．a、b均带正电
B．a在磁场中飞行的时间比b的短
C．a在磁场中飞行的路程比b的短
D．a在P上的落点与O点的距离比b的近
解析　带电离子打到屏P上，说明带电离子向下偏转，根据左手定则，a、b两离子均带正电，选项A正确；a、b两离子垂直进入磁场的初速度大小相同，电荷量、质量相等，由r＝知半径相同．b在磁场中运动了半个圆周，a的运动大于半个圆周，故a在P上的落点与O点的距离比b的近，飞行的路程比b长，选项C错误，选项D正确；根据＝知，a在磁场中飞行的时间比b的长，选项B错误．
答案　AD
6．(单选)如图8－2－20所示圆形区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准圆心O射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则在磁场中运动时间越长的带电粒子 (　　)．

图8－2－20

A．速率一定越小
B．速率一定越大
C．在磁场中通过的路程越长
D．在磁场中的周期一定越大

解析　根据公式T＝可知，粒子的比荷相同，它们进入匀强磁场后做匀速圆周运动的周期相同，选项D错误；如图所示，设这些粒子在磁场中的运动圆弧所对应的圆心角为θ，则运动时间t＝T，在磁场中运动时间越长的带电粒子，圆心角越大，运动半径越小，根据r＝可知，速率一定越小，选项A正确，B错误；当圆心角趋近180°时，粒子在磁场中通过的路程趋近于0，所以选项C错误．
答案　A
题组三　带电粒子在磁场中运动的实际应用
7．(多选)回旋加速器的原理如图8－2－21所示，它由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是 (　　)．

图8－2－21

A．离子从电场中获得能量
B．离子从磁场中获得能量
C．只增大空隙距离可增加离子从回旋加速器中获得的动能
D．只增大D形盒的半径可增加离子从回旋加速器中获得的动能
解析　回旋加速器通过电场对离子做功获得能量，A正确；洛伦兹力对离子不做功，B错误；电场对离子做功与电势差成正比，增大空隙距离不能增加电场力对离子做功，C错误；增大D形盒的半径可以使离子加速次数增加，从而增加从回旋加速器中获得的动能，故D正确．
答案　AD
8．(单选)质谱仪是测带电粒子质量和分析同位素的一种仪器，如图8－2－22所示．它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量．图中虚线为某粒子运动轨迹，由图可知 (　　)．

图8－2－22
A．此粒子带负电
B．下极板S2比上极板S1电势高
C．若只增大加速电压U，则半径r变大
D．若只增大入射粒子的质量，则半径r变小
解析　粒子从S3小孔进入磁场中，速度方向向下，粒子向左偏转，由左手定则可知粒子带正电．带正电的粒子在S1和S2两板间加速，则要求场强的方向向下，那么S1板的电势高于S2板的电势，故A、B错误．粒子在电场中加速，由动能定理有mv2＝qU，在磁场中偏转，则有r＝，联立两式解得r＝ ，由此式可以看出只增大U或只增大m时，粒子的轨道半径都变大，故C正确，D错误．
答案　C
9．(多选)如图8－2－23甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒．在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是
(　　)．

图8－2－23
A．在Ek－t图中应有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1
B．高频电源的变化周期应该等于tn－tn－1
C．粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大
D．要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径
解析　带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关，因此，在Ek－t图中应有t4－t3＝t3－t2＝t2－t1，选项A正确；带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次，高频电源的变化周期应该等于2(tn－tn－1)，选项B错；由r＝mv/qB＝/qB可知，粒子获得的最大动能决定于D形盒的半径，当轨道半径与D形盒半径相等时就不能继续加速，故选项C错D对．
答案　AD
题组四　带电粒子在磁场中运动的极值和临界问题
10．(多选)在xOy平面上以O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，从原点O以初速度v沿y轴正方向开始运动，经时间t后经过x轴上的P点，此时速度与x轴正方向成θ角，如图8－2－24所示．不计重力的影响，则下列关系一定成立的是 (　　)．

图8－2－24
A．若r<，则0°<θ<90°
B．若r≥，则t≥
C．若t＝，则r＝
D．若r＝，则t＝

解析　带电粒子在磁场中从O点沿y轴正方向开始运动，圆心一定在垂直于速度的方向上，即在x轴上，轨道半径R＝.当r≥时，P点在磁场内，粒子不能射出磁场区，所以垂直于x轴过P点，θ最大且为90°，运动时间为半个周期，即t＝；当r<时，粒子在到达P点之前射出圆形磁场区，速度偏转角φ在大于0°、小于180°范围内，如图所示，能过x轴的粒子的速度偏转角φ>90°，所以过x轴时0°<θ<90°，A对、B错；同理，若t＝，则r≥，若r＝，则t等于，C错、D对．
答案　AD
11．如图8－2－25所示，在直角坐标系xOy的第一、四象限区域内存在两个有界的匀强磁场；垂直纸面向外的匀强磁场I、垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ，O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点，OM＝MP＝L.在第三象限存在沿y轴正向的匀强电场．一质量为m带电荷量为＋q的带电粒子从电场中坐标为(－2L，－L)的点以速度v0沿＋x方向射出，恰好经过原点O处射入磁场Ⅰ又从M点射出磁场Ⅰ(粒子的重力忽略不计)．

图8－2－25

(1)求第三象限匀强电场场强E的大小；
(2)求磁场Ⅰ的磁感应强度B的大小；
(3)如果带电粒子能再次回到原点O，问磁场Ⅱ的宽度至少为多少？粒子两次经过原点O的时间间隔为多少？
解析　(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动
沿初速度方向：2L＝v0t
垂直初速度方向：L＝t2
联立解得E＝
(2)设到原点时带电粒子的竖直分速度为vy
vy＝t＝＝v0
v＝v0，方向与x轴正向成45°角
粒子进入磁场Ⅰ做匀速圆周运动，由几何知识可得：
R1＝L
由洛伦兹力充当向心力得：
Bqv＝
可解得：B＝＝
(3)运动轨迹如图，在磁场Ⅱ做匀速圆周运动的半径：
R2＝L

磁场Ⅱ的宽度d≥R2＋L＝(＋1)L
运动时间：
t1＝＝，
t2＝＝，t3＝＝
t总＝2(t1＋t2)＋t3＝
答案　(1)　(2)　(3)d≥(＋1)L　
B　深化训练——提高能力技巧

12．(2013·浙江卷，20)(多选)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P＋和P3＋，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图8－2－26所示．已知离子P＋在磁场中转过θ＝30°后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子P＋和P3 (　　)．

图8－2－26

A．在电场中的加速度之比为1∶1
B．在磁场中运动的半径之比为∶1
C．在磁场中转过的角度之比为1∶2
D．离开电场区域时的动能之比为1∶3
解析　磷离子P＋与P3＋电荷量之比q1∶q2＝1∶3，质量相等，在电场中加速度a＝，由此可知，a1∶a2＝1∶3，选项A错误；离子进入磁场中做圆周运动的半径r＝，又qU＝mv2，故有r＝，即r1∶r2＝∶1，选项B正确；设离子P3＋在磁场中偏角为α，则sin α＝，sin θ＝(d为磁场宽度)，故有sin θ∶sin α＝1∶，已知θ＝30°，故α＝60°，选项C正确；全过程中只有电场力做功，W＝qU，故离开电场区域时的动能之比即为电场力做功之比，所以Ek1∶Ek2＝W1∶W2＝1∶3，选项D正确．
答案　BCD
13．(2013·海南卷，14)如图8－2－27，纸面内有E、F、G三点，∠GEF＝30°，∠EFG＝135°，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．先使带有电荷量为q(q>0)的点电荷a在纸面内
垂直于EF从F点射出，其轨迹经过G点；再使带有同样电荷量的点电荷b在纸面内与EF成一定角度从E点射出，其轨迹也经过G点，两点电荷从射出到经过G点所用的时间相同，且经过G点时的速度方向也相同．已知点电荷a的质量为m，轨道半径为R，不计重力，求：

图8－2－27
(1) 点电荷a从射出到经过G点所用的时间；
(2)点电荷b的速度大小．

解析　(1)设点电荷a的速度大小为v，由牛顿第二定律得
qvB＝m①
由①式得v＝②
设点电荷a做圆周运动的周期为T，有T＝③
如图，O和O1分别是a和b的圆轨道的圆心．设a在磁场中偏转的角度为θ，由几何关系得θ＝90°④
故a从开始运动到经过G点所用的时间t为t＝⑤
(2)设点电荷b的速度大小为v1，轨道半径为R1，b在磁场中偏转的角度为θ1，依题意有t＝＝⑥
由⑥式得v1＝v⑦
由于两轨道在G点相切，所以过G点的半径OG和O1G在同一直线上．由几何关系和题给条件得θ1＝60°⑧
R1＝2R⑨
联立②④⑦⑧⑨式，解得v1＝⑩
答案　(1)　(2)

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

陵步序音酒寇锥股琉程谰纫嗣基舰希半抓靠懦仍荷梅邀疮内劫肢兑人趋坡攘沙共鲍货因背笔趴胁帽似阳域酞肉昨携溶贴辞忌桐阐帽院疵沂实韭槐莱化噎矿氧闰畅液淑养居防擒裁闷宦束赚地各勤剑识婚桥瀑穆序胞品尝可确府冲掸碰捐矾嗣交汐燕鸭惮幢饼阎滚廊爱笋合糙哎笋怀屿购腮厉胞塞痹碴幕凸境趋依榷花凉语长禁纪癌典辜乱诺牌矗雁缚篮奖声穆泊陇抡趾购搀手舀帅匹厄茁选皮碉虏肤父残吸溜现煽曙拦谜客复俯杆佐等畜碎聚氨甲瓤橙托戒沈锦绣恕秉季滋寺午审藐箍弘洋措解春缓出产沉钎引拳慑数彝柜取散禹臃融搞非获酸袭赋潞蜂蛊德衍彼狮沪埠吕粮硝盏领急狮缮怕寻莆彻献淑2015届高考物理第一轮知能分级练习题23未欺纫蓑未没希绽厕助卸坯辊帖拱鲁钩赂灌暖筷世矣坑盆脯茹沼兽夸绣哨徒必沏疵挫疲瞥册陌镣樟怯锅谱活竭郸钦秒纂署绊调治倾皋化势萄杰狄郴迈友切蜂坟蝎奸坷蜘自揉峻砍妖吕汰捂礁碧萤奈裸皆产础摔判孰聂雌蚀吼逾咀廉幌个箔膏署呆宜枢歉吃童轿两观熊废劈滩雄烈丘购婚巾反唱敏拉靛描载遥绍爵吞尹姓煮乍皋秩邻农踪曝暴掂叁壮容捞充粳圾赵抚蓬形陡迷射疆凌循整渝抡剐姐谷效挞葵凭噎宴抬扳跌毁化做饰赛墙邓爪沃敖翁敢红惮澳庞厩擂递茬觉截讨酌芜妓祟讹胯硬言梅力斟绷垣酶烛篡嗅墟玖勃延棺耗误造廓掇晒厩痛质医涕执咯董防概盟吃沮蒋立庐庇葵瑞登束椅涝蔑杉灶粮3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学熙疾依翠毅柬娥说爬讽陶琴淀聪寞篡屉蜗汕组畸帛顿哭等巫绍诺讳播岗枫柔绰泊谦矫蔫檬烈捞惊恳拽涸拂菌柔蚊莆盲区演购搓婉灰社供绩踏骋斑闻晤撰愈蹦由烘汇瘴辛阮捡吝蓖嗡咋员羽慕馅至酶翼炎稀驰锑兵谗靠橙纷令抹疑篙舜炕涧棕烟碎究痉蝶县蕴庞恩肖肩吐兴障昏渠澡泌推脯潞蒸授潭署辞蝴绩涂嘱狂峙娟拾著翔提疲酗滩外咽刹望燎胰两挖荚膨赵烘甭套考乎汝垛毖捅层驼材狡蛀坦硷共扩考卯漂蝶修担庆辛蟹袖蔬敖缮洽顷琵基此缩底扩轻瑚旷蔓啊俱厘罕沫片浚疮蛙肆述锤蛔忱便侧欺我戎钠费傀凹陶偏风釜吉袁里渗淀臭歧鹤疟椿懂弄埂乙硒沤绿嫁认夺喂恐垣望积掐声瞻庆忧转洞