2019高考物理最后冲刺增分小题狂练(27)含答案解析
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1、小题狂练 27 磁场对运动电荷的作用力小题是基础 练小题 提分快1.2019江苏省东台创新学校调研(多选) 以下说法正确的是( )A电荷处于电场中一定受到静电力B运动电荷在磁场中一定受到洛伦兹力C洛伦兹力对运动电荷一定不做功D洛伦兹力可以改变运动电荷的速度方向和速度大小答案:AC解析:电荷处于电场中一定受到静电力,故 A 项正确;运动电荷的速度方向与磁场平行时,运动电荷不受洛伦兹力,故 B 项错误;洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直,洛伦兹力对运动电荷一定不做功,故 C 项正确;洛伦兹力对运动电荷一定不做功,由动能定理得,洛伦兹力不能改变运动电荷的动能,即洛伦兹力不能改变速度的大小,只能改变速度
2、的方向,故 D 项错误2.2019四川省成都九校联考1931 年,著名的英国物理学家狄拉克认为,既然电有基本电荷电子存在,磁也应有基本磁荷磁单极子存在,这样,电磁现象的完全对称性就可以得到保证,他从理论上用极精美的数学物理公式预言,磁单极子是可以独立存在的,其周围磁感线呈均匀辐射状分布,类似于孤立的点电荷的电场线以某一磁单极子 N 为原点建立如图所示 Oxyz 坐标系,z 为竖直方向,则一带电微粒可以在此空间做圆周运动的平面为( )A一定是 z0 且平行于 xOy 的平面B一定是在 xOy 平面C一定是 z0 的区域,磁场的方向是斜向上的圆锥形状,带电微粒若能在平行于 xOy的平面内做圆周运动
3、,所受的洛伦兹力方向为垂直磁感线斜向上,重力竖直向下,合力的方向水平指向 z 轴,故可满足做圆周运动的条件,故选项 A 正确,B、C、D 错误32019江西省红色七校联考 如图所示,三根通电长直导线 P、Q、R 互相平行,垂直纸面放置,其间距均为 a,电流强度均为 I,方向垂直纸面向里 (已知电流为 I 的长直导线产生的磁场中,距导线 r 处的磁感应强度 B ,其中 k 为常量) 某时刻有一电子(质量为kIrm、电荷量为 e)正好经过原点 O,速度大小为 v,方向沿 y 轴正方向,则电子此时所受的洛伦兹力为( )A方向垂直纸面向里,大小为2evkI3aB方向指向 x 轴正方向,大小为2evkI
4、3aC方向垂直纸面向里,大小为evkI3aD方向指向 x 轴正方向,大小为evkI3a答案:A解析:P、Q 两根导线到 O 点的距离相等,根据安培定则,两导线在 O 点产生的磁场方向相反,大小相等,所以最终磁场的磁感应强度大小等于 R 在 O 点产生的磁场的磁感应强度大小,根据安培定则,磁场的方向沿 x 轴负方向,RO a,磁感应强度的大小 B32 ,根据左手定则,洛伦兹力方向垂直纸面向里,大小 FevB ,故 A 正确kIr 2kI3a 2evkI3a4.2019安徽省合肥质检( 多选) 如图所示,圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一带电粒子以某速度由圆周上 A 点沿与直径 AB 成 3
5、0角的方向垂直射入磁场,其后从 C点射出磁场已知 CD 为圆的直径,BOC60,E、F 分别为劣弧 AD 和 AC 上的点,粒子重力不计,则下列说法正确的是( )A该粒子可能带正电B粒子从 C 点射出时的速度方向一定垂直于直径 ABC若仅将粒子的入射位置由 A 点改为 E 点,则粒子仍从 C 点射出D若仅将粒子的入射位置由 A 点改为 F 点,则粒子仍从 C 点射出答案:BCD解析:粒子由 A 点射入,C 点射出,可确定洛伦兹力方向,由左手定则可知,粒子带负电,A 项错误;轨迹圆弧关于磁场圆心与轨迹圆圆心连线对称,所以粒子从 C 点射出时速度方向与 DC 夹角也是 30,垂直于直径 AB,B
6、项正确;轨迹圆半径与磁场圆半径相同,由磁聚焦原理可知,C、D 项正确52019山西省榆社中学诊断 如图所示,在 x 轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B.在 xOy 平面内,从原点 O 处沿与 x 轴正方向成 角(0m.空间存在足够大的方向垂直于纸面向里的匀强磁场,某时刻开始它们以大小相等的速度相向运动,如图,取向右为正方向,则下列图象可能正确反映它们以后运动的是( )答案:B解析:对物块分析可知其受重力、支持力、洛伦兹力和摩擦力作用,由左手定则可知,洛伦兹力方向向上;水平方向受摩擦力作用而做减速运动;则由 FBqv 可知,洛伦兹力减小,故 m 对 M 的压力增大,摩擦力增大,
7、故 m 的加速度越来越大;同时 M 受 m 向右的摩擦力作用,M 也做减速运动;因摩擦力增大,故 M 的加速度也越来越大;vt 图象中图线斜率的绝对值表示加速度大小,则可知 vt 图象中对应的图线应为曲线;对 M、m组成的系统分析可知,系统所受外力之和为零,故系统的动量守恒,最终木板和物块速度一定相同,则有 mv0Mv 0 (Mm)v,因 Mm,故最终速度一定为负值,说明最终木板和物块均向左做匀速运动,则 B 正确9.2019贵州省毕节梁才学校检测(多选) 如图所示,空间存在垂直于纸面向里的磁感应强度为 B 的匀强磁场,场内有一绝缘的足够长的直杆,它与水平面的夹角为 ,一电荷量为 q、质量为
8、m 的带负电小球套在直杆上,从 A 点由静止沿杆下滑,小球与杆之间的动摩擦因数为 ,在小球以后的运动过程中,下列说法正确的是( )A小球下滑的最大速度为 vmmgsinqBB小球下滑的最大加速度为 amgsinC小球的加速度一直在减小D小球的速度先增大后不变答案:BD解析:小球开始下滑时有 mgsin(mgcos qvB)ma,随着 v 增大,a 增大,当v0 时,a 达到最大值即 amgsin,此时洛伦兹力大小等于 mgcos,支持力为 0,mgcosqB此后随着速度增大,洛伦兹力增大,支持力增大,此后下滑过程中有,mgsin(qvBmgcos )ma,随着 v 增大,a 减小,当 vm 时
9、,a0,mgsin cosqB此时达到平衡状态,速度不变所以整个过程中,v 先增大后不变,a 先增大后减小,所以B、D 正确102019湖北省武汉调研(多选) 如图(a) 所示,在半径为 R 的虚线区域内存在周期性变化的磁场,其变化规律如图( b)所示薄挡板 MN 两端点恰在圆周上,且 MN 所对的圆心角为 120.在 t 0 时,一质量为 m、电荷量为q 的带电粒子,以初速度 v 从 A 点沿直径AB 射入场区,运动到圆心 O 后,做一次半径为 的完整的圆周运动,再沿直线运动到 BR2点,在 B 点与挡板碰撞后原速率返回 (碰撞时间不计,电荷量不变),运动轨迹如图( a)中所示粒子的重力不计
10、,不考虑变化的磁场所产生的电场,下列说法正确的是( )A磁场方向垂直纸面向外B图(b) 中 B02mvqRC图(b) 中 T0R RvD若 t0 时,质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子,以初速度 v 从 A 点沿 AO 入射,偏转、碰撞后,仍可返回 A 点答案:BC解析:根据题述一质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子以初速度 v 从 A 点沿直径 AB射入场区,运动到圆心 O 后,做一次半径为 的完整的圆周运动,根据左手定则可判断出R2磁场方向垂直纸面向里,选项 A 错误;根据洛伦兹力提供向心力,qvB 0m ,且 r ,v2r R2可得 B0 ,选项 B 正确;带电粒子做匀速圆周运动的周期
11、 T ,带电粒子以初2mvqR 2rv Rv速度 v 从 A 点沿直径 AB 射入场区,运动到圆心 O 所需时间 t ,所以题图(b) 中RvT0t T ,选项 C 正确;若 t0 时,质量为 m、电荷量为q 的带电粒Rv Rv R Rv子以初速度 v 从 A 点沿直径 AB 射入场区,运动到圆心 O 后,根据左手定则知粒子将向下偏转与挡板 MN 碰撞后运动 圆周,再与挡板 B 碰撞后运动一段圆弧后射出场区,不能返14回 A 点,选项 D 错误112019湖南省益阳市、湘潭市调研(多选) 如图所示,两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场 E 和匀强磁场 B 中,轨道两端在同一高度上
12、,两个相同的带正电小球 a、b 同时从轨道左端最高点由静止释放,且在运动中始终能沿轨道通过各自轨道的最低点 M、N,则( )A两小球某次到达轨道最低点时的速度大小不可能有 vNv MB两小球都能到达轨道的最右端C小球 a、b 第一次同时到达最低点D第一次到达轨道最低点时,小球 a 对轨道的压力小于小球 b 对轨道的压力答案:AD解析:由于洛伦兹力不做功,电场力对带电小球一定做负功,所以两个小球某次到达轨道最低点时的速度不可能有 vNv M,A 正确;由机械能守恒定律知,小球 b 可以到达轨道的最右端,电场力对小球 a 做负功,故小球 a 不可能到达轨道的最右端,B 错误;第一次到达最低点的过程
13、中,由于洛伦兹力对 b 不做功,而电场力一直对 a 做负功,因此 a 球的速率一直小于 b 球速率,故小球 b 第一次到达 N 点的时刻与小球 a 第一次到达 M 点的时刻不相同,C 错误;由于小球能到达最低点,重力对小球 a 做正功,电场力对小球 a 做负功,由动能定理得 mgR EqR mv ,又由牛顿第二定律得,F N1mgm ,对小球12 21 v21Rb,洛伦兹力不做功,只有重力做正功,由机械能守恒定律得 mgR mv ,小球 b 第一次12 2通过最低点时由牛顿第二定律得 FN2mg qvBm ,由牛顿第三定律知,D 正确v2R122019湖北省黄冈中学模拟(多选) 如图所示,下端
14、封闭、上端开口、高 h5 m 的内壁光滑的细玻璃管竖直放置,管底有质量 m10 g、电荷量的绝对值 |q|0.2 C 的小球,整个装置以 v5 m/s 的速度沿垂直于磁场方向进入磁感应强度 B0.2 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场,由于外力的作用,玻璃管在磁场中的速度保持不变,最终小球从上端管口飞出g 取 10 m/s2.下列说法中正确的是( )A小球带负电B小球在竖直方向做匀加速直线运动C小球在玻璃管中的运动时间小于 1 sD小球机械能的增加量为 1 J答案:BD解析:由左手定则可知,小球带正电,选项 A 错误;玻璃管在水平方向做匀速运动,则小球在竖直方向所受的洛伦兹力恒定,则竖直方向加速度
15、不变,即小球在竖直方向做匀加速直线运动,选项 B 正确;小球在竖直方向的加速度 a qvB mgmm/s210 m/s2,在管中运动的时间 t s1 s,0.250.2 0.01100.01 2ha 2510选项 C 错误;小球到管口时竖直方向的速度 vat 10 m/s,机械能的增加量 Emghmv 21 J,选项 D 正确1213.2019四川省五校联考( 多选) 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 的带正电粒子,从 x 轴上的某点 P 沿着与 x 轴成 30角的方向射入磁场不计重力的影响
16、,则下列说法正确的是( )A只要粒子的速率合适,粒子就可能通过坐标原点B粒子在磁场中运动所经历的时间可能为5m3qBC粒子在磁场中运动所经历的时间可能为mqBD粒子在磁场中运动所经历的时间可能为m6qB答案:BC解析:带正电粒子由 P 点沿与 x 轴成 30角的方向入射,则粒子运动轨迹的圆心在过P 点且与速度方向垂直的方向上,粒子在磁场中要想到达坐标原点,转过的圆心角肯定大于 180,假设如图所示,而因磁场有边界,故粒子不可能通过坐标原点,A 错误;由于 P点的位置不定,所以粒子在磁场中的轨迹圆弧对应的圆心角也不同,最大的圆心角为圆弧与 y 轴相切时,偏转角度为 300,运动的时间 t T ,
17、根据粒子运动的对称性,可56 5m3qB知粒子的运动半径无限大时,对应的最小圆心角也一定大于 120,所以运动时间 t T13,故粒子在磁场中运动的时间范围是 t ,BC 正确,D 错误2m3qB 2m3qB 5m3qB14.2019广东省惠州一诊( 多选) 如图所示为某种质谱仪的工作原理示意图此质谱仪由以下几部分构成:粒子源 N, P、Q 间的加速电场,静电分析器即中心线半径为 R 的四分之一圆形通道、通道内有均匀辐射电场,方向沿径向指向圆心 O,且与圆心 O 等距的各点电场强度大小相等,磁感应强度为 B 的有界匀强磁场,方向垂直纸面向外,胶片 M.由粒子源发出的不同带电粒子,经加速电场加速
18、后进入静电分析器,某些粒子能沿中心线通过静电分析器并经小孔 S 垂直磁场边界进入磁场,最终打到胶片上的某点粒子从粒子源发出时的初速度不同,不计粒子所受重力,下列说法中正确的是( )A从小孔 S 进入磁场的粒子速度大小一定相等B从小孔 S 进入磁场的粒子动能一定相等C打到胶片上同一点的粒子速度大小一定相等D打到胶片上位置距离 O 点越远的粒子,其比荷(q/m)越小答案:CD解析:直线加速过程,根据动能定理,有 qU mv2 mv ,电场中偏转过程,根12 12 20据牛顿第二定律,有 qEm ,磁场中偏转过程,根据牛顿第二定律,有v2RqvBm ,由式得 v ,即从小孔 S 进入磁场的粒子速度大
19、小与粒子比荷有关,v2r qERm故 A 错误;由式,E k ,即从小孔 S 进入磁场的粒子的动能与 q 有关,故 B 错误;qER2由解得 r ,打到胶片上同一点的粒子的比荷一定相等,由式,比荷相同,1B mERq故粒子的速度相同,故 C 正确; r ,故打到胶片上位置距离 O 点越远的粒子,比1B mERq荷越小,故 D 正确15(多选) 如图所示,空间有一垂直纸面向里的磁感应强度大小为 0.5 T 的匀强磁场,一质量为 0.2 kg 且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上,在木板左端无初速度地放置一质量为 0.05 kg、电荷量 q0.2 C 的滑块,滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为 0.
20、5,可认为滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力现对木板施加方向水平向左、大小为 0.6 N 的恒力, g 取 10 m/s2.则( )A木板和滑块一直做匀加速运动B滑块先做匀加速运动后做匀速运动C最终滑块做速度为 5 m/s 的匀速运动D最终木板做加速度为 3 m/s2 的匀加速运动答案:CD解析:滑块开始运动后,受到竖直向上的洛伦兹力作用,且洛伦兹力不断增大,滑块受到的支持力逐渐减小,故滑块先做变加速运动,当|q|vBmg 时,滑块做匀速运动,速度 v5 m/s, C 正确,A 、B 错误;此后,木板在恒力 F 作用下做匀加速直线运动,且加速度 a 3 m/ s2,故 D 正确FM16图甲所
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