2019-2020年高考物理总复习 专题8 带电粒子在匀强磁场中的运动课时作业（含解析）.doc

2019-2020年高考物理总复习 专题8 带电粒子在匀强磁场中的运动课时作业（含解析）一、单项选择题1.一个质子和一个粒子沿垂直于磁感线方向从同一点射入一个匀强磁场中，若它们在磁场中的运动轨迹是重合的，如图1所示，则它们在磁场中()图1A运动的时间相等B加速度的大小相等C速度的大小相等D动能的大小相等【答案】D【解析】因m4mH，q2qH，据T，知t2tH；据r，知vH2v；据a，知aaH；据Ekmv2，知EkEkH，只有D项正确2.初速度为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初速度方向如图2所示，则()图2A电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变【答案】A【解析】由安培定则可知，通电导线右方磁场方向垂直纸面向里，则电子受洛伦兹力方向由左手定则可判知向右，所以电子向右偏；由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不变3(xx汕头金中模考)如图3所示，在两个水平放置的平行金属板之间，电场和磁场的方向相互垂直一束带电粒子(不计重力)沿直线穿过两板间的空间而不发生偏转则这些粒子一定具有相同的()图3A质量B电荷量C速度D比荷【答案】C【解析】由带电粒子(不计重力)沿直线穿过两板间的空间而不发生偏转，得BqvqE，则v.因B、E恒定，故速度相同，选项C正确4如图4所示，L1和L2为两条平行的虚线，L1上方和L2下方都是垂直纸面向外的磁感应强度相同的匀强磁场，A、B两点都在L1上带电粒子从A点以初速v斜向下与L1成45角射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向下，且方向与A点方向相同不计重力影响，下列说法中正确的是()图4A该粒子一定带正电B该粒子一定带负电C若将带电粒子在A点时初速度变大(方向不变)，它仍能经过B点D若将带电粒子在A点时初速度变小(方向不变)，它不能经过B点【答案】C【解析】无论是带正电还是带负电粒子都能到达B点，画出粒子运动的轨迹，正粒子在L1上方磁场中运动T，在L2下方磁场中运动T，负粒子在L1上方磁场中运动T，在L2下方磁场中运动，T；速度变化不影响粒子经过B点，选C.5(xx北京西城区模拟)如图5所示，在x轴上方的空间存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.许多相同的离子，以相同的速率v，由O点沿纸面向各个方向(y0)射入磁场区域不计离子所受重力，不计离子间的相互影响图中曲线表示离子运动的区域边界，其中边界与y轴交点为M，边界与x轴交点为N，且OMONL.由此可判断()图5A这些离子是带负电的B这些离子运动的轨道半径为LC这些离子的荷质比为D当离子沿y轴正方向射入磁场时会经过N点【答案】D【解析】根据左手定则，离子带正电，A项错误；由题图可知，粒子轨道半径为L，B项错误；再根据qvB，C项错误；由于ONL，粒子半径为L，ON恰好为粒子做圆周运动的直径，故D项正确二、双项选择题6(xx深圳二模)如图6，一重力不计的带电粒子以一定的速率从a点对准圆心O射入一圆形匀强磁场，恰好从b点射出增大粒子射入磁场的速率，下列判断正确的是()图6A该粒子带正电B从bc间射出C从ab间射出D在磁场中运动的时间变短【答案】BD【解析】粒子从a点射入从b点射出，则由左手定则可确定出粒子带负电，故A错误；粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力，做匀速圆周运动则有Bqvm 得：r ；由于带电粒子的B、q、m均相同，所以r与v成正比因此当速率增大时，粒子将从bc间射出故B正确，C错误；由周期公式得：T，由于带电粒子的B、q、m均相同，所以T均相同当曲率半径越大时，则运动圆弧对应的圆心角越小，则运动时间越短故D正确7.如图7所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，荷质比相同的两个粒子沿AB方向自A点射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则()图7A从P射出的粒子速度大B从Q射出的粒子速度大C从P射出的粒子，在磁场中运动的时间长D两粒子在磁场中运动的时间一样长【答案】BD【解析】作出各自的轨迹如图所示，根据圆周运动特点知，两粒子分别从P、Q点射出时，与AC边的夹角相同，故可判定从P、Q点射出时，半径r1r2，所以，从Q点射出的粒子速度大，B正确；根据图示，可知两个圆心角相等，所以，从P、Q点射出时，两粒子在磁场中的运动时间相等，正确选项应是B、D.8.如图8所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个电荷量绝对值相同、质量相同的正、负粒子(不计重力)，从A点以相同的速度先后射入磁场中，入射方向与边界成角，则正、负粒子在磁场中()图8A运动时间相同B运动轨迹的半径相同C重新回到边界时速度大小相同、方向不同D重新回到边界时与A点的距离相等【答案】BD【解析】两偏转轨迹的圆心都在射入速度方向的垂线上，可假设它们的半径为某一长度，从而画出两偏转轨迹，如图所示由此可知它们的运动时间分别为t1，t2；轨迹半径r相等；射出速度方向都与边界成角；射出点与A点距离相等，为d2rsin .故B、D正确9(xx佛山模拟)如图9所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E，在竖直平面内建立坐标系xOy，在y0的空间内，将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放，此液滴则沿y轴的负方向，以加速度a2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，瞬间被安置在原点的一个装置改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变)，随后液滴进入y0的空间内运动，液滴在y0的空间内，根据液滴沿y轴负方向以加速度a2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动可知，液滴在此空间内运动时所受电场力方向向下，大小等于重力；进入y0的空间后，液滴电性改变，其所受电场力向上，大小仍等于重力，所以液滴将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，动能保持不变，选项D正确；重力势能先减小后增大，电势能先增大后减小，选项A、C均错误三、非选择题10不计重力的带正电粒子，质量为m，电荷量为q，以与y轴成30角的速度v0从y轴上的a点射入图10中第一象限所在区域为了使该带电粒子能从x轴上的b点以与x轴成60角的速度射出，可在适当的地方加一个垂直于xOy平面、磁感强度为B的匀强磁场，若此磁场分布在一个圆形区域内，试求这个圆形磁场区域的最小面积图10【答案】()2【解析】粒子在磁场中做半径为R的圆周运动，根据题意，粒子在磁场区域中的轨道为半径等于R的圆上的圆周，这段圆弧应与入射方向的速度、出射方向的速度相切，如图所示则到入射方向所在直线和出射方向所在直线相距为R的O点就是圆周的圆心粒子在磁场区域中的轨道就是以O为圆心、R为半径的圆上的圆弧ef，而e点和f点应在所求圆形磁场区域的边界上在通过e、f两点的不同的圆中，最小的一个是以ef连线为直径的圆即得圆形磁场区域的最小半径rRsin 60则这个圆形磁场区域的最小面积Sminr2()2.11如图11甲所示，M、N为竖直放置且彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔O、O且正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图11乙所示有一束正离子在t0时垂直于M板从小孔O射入磁场已知正离子质量为m，带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力求：图11(1)磁感应强度B0的大小；(2)要使正离子从O孔垂直于N板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v0的可能值【答案】(1)(2)(n1,2,3，)【解析】设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向(1)正粒子射入磁场，洛伦兹力提供向心力B0qv0m.做匀速圆周运动的周期T0联立两式得磁感应强度B0 .(2)要使正粒子从O孔垂直于N板射出磁场，v0的方向应如图所示，在两板之间正离子只运动一个周期即T0时，有r1.当两板之间正离子运动n个周期即nT0时，有r(n1,2,3，)联立求解，得正离子的速度的可能值为v0(n1,2,3，)12如图12所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，垂直于磁场射入一速度方向跟ad边夹角30、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电荷量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：图12(1)粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围；(2)如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间(1)v0(2)【解析】(1)若粒子速度为v0，由qv0Bm，则r若轨迹与ab边相切，如图所示，设此时相应速度为v01，则r1r1sin 将r1代入上式可得v01若轨迹与cd边相切，设此时粒子速度为v02，则r2r2sin 将r2代入上式可得v02所以粒子能从ab边上射出磁场的v0应满足v0.(2)粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角越大，在磁场中运动的时间也越长由图可知，在磁场中运动的半径rr1时，运动时间最长，弧所对的圆心角为(22)所以最长时间为t.