2020年高考物理二轮复习讲练测 专题08 磁场(测)(解析版)

加速电压为U，若中心粒子源处产生的质子质量为m、电荷量为＋e，在加速器中被加速。不考虑相对论效应，则下列说法正确的是( )

A．不改变磁感应强度B和交流电的频率f，该加速器也可加速α粒子 B．加速的粒子获得的最大动能随加速电压U的增大而增大 C．质子被加速后的最大速度不能超过2πRf

D．质子第二次和第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为2∶1 【答案】CD

2πm

【解析】带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等，根据T＝知，换用α粒子，粒

qBv2

子的比荷变化，周期变化，回旋加速器需改变交流电的频率才能加速α粒子，A错误；根据qvB＝m，

RBRq12q2B2R2

知v＝，则最大动能Ekm＝mv＝，与加速电压无关，B错误；质子出回旋加速器时的速度最

m22m2πR

大，此时在磁场中运动轨迹的半径为R，则v＝＝2πRf，所以质子被加速后的最大速度不能超过2πfR，

TC正确；质子在加速电场中做匀加速运动，在磁场中做匀速圆周运动，根据v＝

2neU知，质子第二m

mv

次和第一次经过D形盒狭缝的速度之比为2∶1，根据r＝，得轨道半径之比为2∶1，D正确。

qB

10．(2020·河北衡水中学高三调研)如图所示为长为2L、板间距离为L的水平极板P、Q，现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处，以速度v0平行极板射入，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法有( )

4mv0

A．在极板间加垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度B<

17qL4mv0

B．在极板间加垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度B>

qLmv20

C．在极板间加垂直极板指向P极板的匀强电场，电场强度E<

4qL17mv20

D．在极板间加垂直极板指向Q极板的匀强电场，电场强度E> 4qL【答案】ABC

L

【解析】如图甲所示，由题意知，带正电的粒子从左边射出磁场，其在磁场中做圆周运动的半径R<，417L

带正电的粒子从右边射出磁场，其在磁场中做圆周运动的半径R>，粒子在磁场中做圆周运动的洛伦兹

4v2mv0mv0Lmv017L4mv00

力提供向心力，即qv0B＝m，可得粒子做圆周运动的半径R＝，所以<或>，解得B>或

RqBqB4qB4qL4mv0

B<，故A、B正确；当在极板间加垂直极板指向P极板的匀强电场时，粒子恰好从右边射出电场，如17qL1qE2L2Lmv20

图乙所示，y＝ ()<，解得E<，故C正确；根据对称性可知，D错误．

2mv024qL

二、非选择题（本题共 50分）

11．(2020·山东枣庄高三模拟)如图所示，从离子源产生的某种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场的磁感应强度大小为B，磁场

左边界与水平方向的夹角为θ(0°＜θ＜90°)。已知该离子在磁场边界的N点射出，MN长为l。不计重力影响。则该离子的比荷为________，进入磁场时的速度大小为________。

8Usin2θ4Usinθ

【答案】22

BlBl

1

【解析】设离子的质量为m，电荷量为q，进入磁场时的速度为v0。则qU＝mv2，粒子在磁场中

20

v2q8Usin2θ4Usinθ0

有qv0B＝m，由几何关系知2rsinθ＝l，联立解得＝22，v0＝。

rmBlBl

12．(2020·山东日照质检)一导体材料的样品的体积为a×b×c，A′、C、A、C′为其四个侧面，如图所示。已知导体样品中载流子是自由电子，且单位体积中的自由电子数为n，电阻率为ρ，电子的电荷量为e，沿x方向通有电流I。

(1)导体样品A′、A两个侧面之间的电压是________，导体样品中自由电子定向移动的速率是

________。

(2)将该导体样品放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴正方向，则导体侧面C的电势________(填“高于”“低于”或“等于”)侧面C′的电势。

(3)在(2)中，达到稳定状态时，沿x方向的电流仍为I，若测得C、C′两侧面的电势差为U，则匀强磁场的磁感应强度B的大小为________。

ρcIIneaU【答案】(1) (2)高于 (3) abneabI

cρcI

【解析】(1)导体样品的电阻为R＝ρ，则A′、A两个侧面之间的电压U＝IR＝；由电流的微观表达

ababII

式I＝neSv，得自由电子定向移动的速率为v＝＝。

neSneab

(2)根据左手定则，电子向侧面C′运动，C′有了多余的电子，电势低，所以导体侧面C的电势高于侧面C′的电势。

UUneaU

(3)达到稳定状态时，电子受到的洛伦兹力与电场力平衡，有：e＝evB，得：B＝＝。

bbvI13. (2020·天津南开区模拟)喷墨打印机的部分结构可简化为如图所示的装置。两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上，两板之间的右侧、长度为3d的区域还存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。喷墨打印机的喷口可在两板左侧上下自由移动，并且从喷口连续不断喷出质量均为m、速度水平且大小相等、带等量电荷的墨滴。调节电源电压至U，使墨滴在两板之间左侧的电场区域恰能沿水平方向向右做匀速直线运动。重力加速度为g。

(1)判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量；

(2)要使墨滴不从两板间射出，求墨滴的入射速率应满足的条件。