2019-2020年高考物理一轮复习 课时提升练24 磁场对运动电荷的作用.doc

2019-2020年高考物理一轮复习 课时提升练24 磁场对运动电荷的作用题组一洛伦兹力的理解1(多选)一个带正电的小球沿光滑绝缘的桌面向右运动，速度方向垂直于一个水平向里的匀强磁场，如图8216所示，小球飞离桌面后落到地板上，设飞行时间为t1，水平射程为x1，着地速度为v1.撤去磁场，其余的条件不变，小球飞行时间为t2，水平射程为x2，着地速度为v2，则下列论述正确的是()图8216Ax1x2B.t1t2Cv1和v2大小相等D.v1和v2方向相同【解析】当桌面右边存在磁场时，由左手定则可知，带正电的小球在飞行过程中受到斜向右上方的洛伦兹力作用，此力在水平方向上的分量向右，竖直分量向上，因此小球水平方向上存在加速度，竖直方向上的加速度at2，x1x2，A、B对；又因为洛伦兹力不做功，故C对；两次小球着地时速度方向不同，D错【答案】ABC2(浙江省金华市xx届质检)如图8217所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是()图8217A当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动B当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动C不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动D不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动【解析】由于通电螺线管内存在匀强磁场，电子运动方向与磁感线平行，电子不受磁场力作用，所以不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动【答案】C3用绝缘细线悬挂一个质量为m、带电荷量为q的小球，让它处于如图8218所示的磁感应强度为B的匀强磁场中由于磁场的运动，小球静止在如图所示位置，这时悬线与竖直方向的夹角为，并被拉紧，则磁场的运动速度和方向可能是()图8218Av，水平向左Bv，竖直向下Cv，竖直向上Dv，水平向右【解析】根据运动的相对性，带电小球相对于磁场的速度与磁场相对于小球(相对地面静止)的速度大小相等、方向相反洛伦兹力FqvB中的v是相对于磁场的速度根据力的平衡条件可以得出，当小球相对磁场以速度v竖直向下运动或以速度v水平向右运动时，带电小球都能处于静止状态，但小球处于后者的状态时，悬线不受拉力，不会被拉紧，故本题选C.【答案】C题组二带电粒子在匀强磁场中的运动4(多选)如图8219所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t.若加上磁感应强度为B、垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出磁场时偏离原方向的60，利用以上数据可求出下列物理量中的()图8219A带电粒子的比荷B带电粒子在磁场中运动的周期C带电粒子的初速度D带电粒子在磁场中运动的半径【解析】由带电粒子在磁场中运动的偏转角，可知带电粒子运动轨迹所对应的圆心角为60，因此由几何关系得磁场宽度lrsin 60sin 60，又未加磁场时有lv0t，所以可求得比荷，A项对；周期T也可求出，B项对；因初速度未知，所以C、D项错【答案】AB5(xx广东模拟)薄铝板将同一匀强磁场分成、两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域内运动的轨迹如图8220所示，半径R1R2.假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，则该粒子()图8220A带正电B在、区域的运动速度大小相同C在、区域的运动时间相同D从区域穿过铝板运动到区域【解析】粒子穿过铝板受到铝板的阻力，速度将减小由r可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径将减小，故可得粒子由区域运动到区域，结合左手定则可知粒子带负电，A、B、D选项错误；由T可知粒子运动的周期不变，粒子在区域和区域中运动的时间均为tT，C选项正确【答案】C6.如图8221是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R的绝缘圆柱形筒内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向平行于轴线在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔M、N，现有一束速率不同、比荷均为k的正、负离子，从M孔以角入射，一些具有特定速度的离子未与筒壁碰撞而直接从N孔射出(不考虑离子间的作用力和重力)则从N孔射出的离子()图8221A是正离子，速率为kBR/cos B是正离子，速率为kBR/sin C是负离子，速率为kBR/sin D是负离子，速率为kBR/cos 【解析】因为离子向下偏，根据左手定则，离子带正电，运动轨迹如图所示，由几何关系可知r，由qvBm可得v，故B正确【答案】B7如图8222所示，边长为L的正方形ABCD区域内存在磁感应强度方向垂直于纸面向里、大小为B的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为q的粒子从AB边的中点处以垂直磁感应强度方向射入磁场，速度方向与AB边的夹角为30，若要求该粒子不从AD边射出磁场，则其速度大小应满足()图8222AvBvCvD.v【解析】当粒子的轨迹跟AD边相切时，粒子恰好不从AD边射出，通过作图，知rmsin rm，得rmL，此时的速度为vmin，而满足条件的半径r应小于等于L，故有v，C对【答案】CB组深化训练提升应考能力8(多选)如图8223所示，坐标原点O处有一粒子源，能沿纸面向各个方向(y0)发射速率v相同的粒子，在x轴上方的空间存在着磁感应强度方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，不计粒子所受重力及粒子间的相互作用，图中曲线OMN表示粒子运动的区域边界，OMONL，则图8223A粒子带负电，其比荷为B当粒子沿x轴负方向射入磁场时，其运动轨迹即为曲线OMNC当粒子射入磁场的速度方向与x轴正方向的夹角为30时，粒子在磁场中的运动时间为D当粒子沿y轴正方向射入磁场时，其一定会经过ON的中点【解析】由左手定则知粒子带负电，由题图知粒子轨道半径为L，而Bqvm，所以，A对；当粒子沿x轴负方向射入磁场时，粒子的运动轨迹是一完整的圆周，B错，当粒子射入磁场的速度方向与x轴正方向的夹角为30时，粒子运动所对圆心角为60，粒子在磁场中的运动时间为t，C对；因ONL，粒子运动半径为L，当粒子沿y轴正方向射入磁场时，ON恰好为粒子做圆周运动的直径，粒子一定会经过N点，D错【解析】AC9如图8224所示，MN上方存在匀强磁场，带同种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从O点射入匀强磁场中，两粒子的入射方向与磁场边界MN的夹角分别为30和60，且同时到达P点，已知OPd，则()图8224Aa、b两粒子运动半径之比为1Ba、b两粒子的初速率之比为52Ca、b两粒子的质量之比为425Da、b两粒子的电荷量之比为215【解析】由题图知a粒子在磁场中运动轨迹半径为rad，运动轨迹所对的圆心角为300，运动轨迹弧长为sa，b粒子在磁场中运动轨迹半径为rbd，所对的圆心角为120，运动轨迹弧长为sb，所以a、b两粒子运动半径之比为1，A错；因运动时间t，而tatb，即a、b两粒子的初速率这比为5：2，B错；因两粒子以相同的动能入射，mavmbv，所以a、b两粒子的质量之比为4：75，C错；因t，所以a、b两粒子的电荷量之比为215，D对【答案】D10(xx北京名校联盟)如图8225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(0)，以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)则下列说法正确的是()图8225A若v一定，越大，则粒子在磁场中运动的时间越短B若v一定，越大，则粒子在离开磁场的位置距O点越远C若一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大D若一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短【解析】根据洛伦兹力提供向心力，即qvBm，圆周运动半径R，根据对称性，在磁场中圆周运动对应的圆心角为2，带电粒子在磁场中圆周运动周期T，则粒子在磁场中运动时间tT(1)，若v一定，越大，运动时间越短，选项A对；磁场中运动时间与速度无关，选项D错；对应的弦长L2Rsin sin ，若v一定，越大，由于0时，粒子从PA段射出当B时，粒子从AC段射出当B时，粒子从CD段射出【答案】(1)(2)见解析12(xx雅安模拟)如图8227所示，在半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，圆形区域右侧有一竖直感光板，带正电粒子从圆弧顶点P以速率v0平行于纸面进入磁场，已知粒子的质量为m，电量为q，粒子重力不计图8227(1)若粒子对准圆心射入，求它在磁场中运动的时间；(2)若粒子对准圆心射入，且速率为v0，求它打到感光板上时速度的垂直分量；(3)若粒子以速度v0从P点以任意角入射，试证明它离开磁场后均垂直打在感光板上【解析】(1)粒子的轨迹半径rR，故粒子在磁场中的运动时间t.(2)当vv0时，轨迹半径rR，如图所示，速度偏转60角，故vvsin 60v0.(3)由(1)知，当带电粒子以v0射入时，带电粒子在磁场中的运动轨道半径为R.设粒子射入方向与PO方向夹角为，带电粒子从区域边界S射出，带电粒子运动轨迹如图所示因PO3O3SPOSOR所以四边形POSO3为菱形由图可知：POO3S，v3SO3因此，带电粒子射出磁场时的方向为水平方向，与入射的方向无关【答案】(1)(2)v0(3)见解析