2019届高考物理一轮复习 第八章 磁场 课时作业25 磁场对运动电荷的作用.doc

课时作业（二十五）磁场对运动电荷的作用基础小题练1(2018开封高三上学期期末)质子(p)和粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和R，周期分别为Tp和T.则下列选项正确的是()ARpR12，TpT12BRpR11，TpT11CRpR11，TpT12DRpR12，TpT11【解析】由洛伦兹力提供向心力，则qvBm，R，由此得：；由周期T得：，故选项A正确【答案】A2(2018江西赣中南五校高三第一次联考)一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)，从图中情况可以确定() A粒子从a到b，带正电 B粒子从a到b，带负电C粒子从b到a，带正电 D粒子从b到a，带负电【解析】由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小，速度逐渐减小，根据粒子在磁场中运动的半径公式r可知，粒子运动的轨迹半径是逐渐减小的，所以粒子的运动轨迹是从b到a，选项A、B错误；再根据左手定则可知，粒子带正电，选项C正确，D错误【答案】C3图甲所示的有界匀强磁场的宽度与图乙所示的圆形匀强磁场的半径相等，一不计重力的粒子从左边界的M点以一定初速度水平向右垂直射入磁场，从右边界射出时速度方向偏转了角，该粒子以同样的初速度沿半径方向垂直射入磁场，射出磁场时速度方向偏转了2角已知磁场、的磁感应强度大小分别为B1、B2，则B1与B2的比值为()A2cos Bsin C.cos Dtan 【解析】设有界磁场宽度为d，则粒子在磁场和磁场中的运动轨迹分别如图1、2所示，由洛伦兹力提供向心力知Bqvm，得B，由几何关系知dr1sin ，dr2tan ，联立得cos ，C正确【答案】C4如图所示，在直线MN上方存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，放置在直线MN上P点的粒子源(粒子均带负电)，可以向磁场区域纸面内的各个方向发射出比荷k和速率v均相同的粒子，PQ间距离等于粒子的轨道半径R，则过Q点的粒子的运动时间为()A. B C. D【解析】弦长PQ等于轨道半径，因此对应的圆心角为60或300，则过Q点的粒子的运动时间为tT或tT，运动周期T，代入解得B、C正确【答案】BC5如图所示，长方形abcd长ad0.6 m，宽ab0.3 m，O、e分别是ad、bc的中点，以ad为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度B0.25 T一群不计重力、质量m3107 kg、电荷量q2103 C的带电粒子以速度v5102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域，则() A从Od边射入的粒子，出射点全部分布在Oa边B从aO边射入的粒子，出射点全部分布在ab边C从Od边射入的粒子，出射点分布在Oa边和ab边D从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和be边【解析】由r得带电粒子在匀强磁场中运动的半径r0.3 m，从Od边射入的粒子，出射点分布在be边；从aO边射入的粒子，出射点分布在ab边和be边；选项D正确【答案】D6(2018四川五校高三上学期联考)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，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C粒子在磁场中运动所经历的时间可能为D粒子在磁场中运动所经历的时间可能为【解析】带正电粒子由P点与x轴成30角入射，则粒子运动轨迹的圆心在过P点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，如图所示，而磁场有边界，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tT，根据粒子运动的对称性，可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tT，故粒子在磁场中运动的时间范围是t，B、C正确，D错误【答案】BC创新导向练7实际应用通过“各种科学实验和电器”考查粒子偏转问题带电粒子在磁场中发生偏转的物理原理可运用于各种科学实验和电器中，下面没有利用到此物理原理的有()【解析】磁流体发电机中带电粒子在磁场力的作用下发生偏转，电荷打到上下两极板上，故A正确；电子显像管是电子在磁场力的作用下发生偏转，故B正确；回旋加速器中带电粒子在磁场中发生偏转，在电场中加速，故C正确；洗衣机与带电粒子在磁场中的偏转没有关系，故D错误【答案】D8科技研究利用“气泡室”研究带电粒子的性质在粒子物理学的研究中，经常应用“气泡室”装置粒子通过气泡室中的液体时能量降低，在它的周围有气泡形成，显示出它的径迹如图所示为带电粒子在气泡室运动径迹的照片，气泡室处于垂直纸面向里的匀强磁场中下列有关甲、乙两粒子的判断正确的是()A甲粒子带负电B乙粒子带正电C甲粒子从b向a运动D乙粒子从c向d运动【解析】根据“气泡室”显示径迹可知，甲粒子从b向a运动，由左手定则可知甲粒子带负电，选项A、C正确；乙粒子从d向c运动，同理可知乙粒子带正电，选项B正确，D错误【答案】ABC9方法迁移用数学方法解决物理问题(2018福建厦门模拟)如图所示，在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场一带负电的粒子从原点O以与x轴成30角斜向上射入磁场，且在上方运动半径为R.则() A粒子经偏转一定能回到原点OB粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为12C粒子完成一次周期性运动的时间为D粒子第2次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进3R【解析】根据左手定则判断可知，带负电的粒子在第一象限沿顺时针方向旋转，在第四象限沿逆时针方向旋转，不可能回到原点O，A错误由r可知，粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为12，B正确粒子完成一次周期性运动的时间tT1T2，C错误粒子第2次射入x轴上方磁场时沿x轴前进LR2R3R，D正确【答案】BD10科技研究利用磁偏转研究放射线的性质如图甲所示，纸面内有正方形abcd，其内有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，以正方形中心为原点作坐标系xOy，其坐标轴分别与ab、bc边平行正方形中心有一放射源，该放射源只能朝第一象限以某一速率放射某种射线，组成该射线的粒子在磁场中运动的直径略大于正方形边长图乙中四个有关放射线在磁场中出现的位置(图中阴影部分)可能符合事实的是()【解析】由于放射线有射线与射线，而该题目没有确定是哪一种，故不确定如果沿x轴射出的是粒子，依题意可知其经磁场作用后从c点附近射出磁场区，同理沿y轴射出的粒子经磁场作用后从d点附近射出磁场区，这两条轨迹之间的区域就是粒子能到达的区域，选项B正确；如果沿x轴射出的是粒子，依题意可知其经磁场作用后从b点附近射出磁场区，沿y轴射出的粒子经磁场作用后从c点附近射出磁场区，这两条轨迹之间的区域就是粒子能到达的区域，选项C正确【答案】BC综合提升练11如图所示，粒子源能放出初速度为0，比荷均为1.6104 C/kg的带负电粒子，进入水平方向的加速电场中，加速后的粒子正好能沿圆心方向垂直进入一个半径为r0.1 m的圆形磁场区域，磁感应强度随时间变化的关系为B0.5sin t(T)，在圆形磁场区域右边有一屏，屏的高度为h0.6 m，屏距磁场右侧距离为L0.2 m，且屏中心与圆形磁场圆心位于同一水平线上现要使进入磁场中的带电粒子能全部打在屏上，试求加速电压的最小值【解析】如图所示，根据洛伦兹力公式FqvB可知，磁感应强度一定时，粒子进入磁场的速度越大，在磁场中偏转量越小故当磁感应强度取最大值时，若粒子恰好不飞离屏，则加速电压有最小值设此时粒子刚好打在屏的最下端B点，根据带电粒子在磁场中运动特点可知：粒子偏离方向的夹角正切值为tan 代入数据得tan 即粒子偏离方向的夹角为由几何关系可知：此时粒子在磁场中对应的回旋半径为Rrtan代入数据得R0.1m带电粒子在电场中加速时由动能定理得Uqmv2带电粒子在磁场中偏转时，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得qvB联立得UR2B2代入数据得U60 V故加速电压的最小值为60 V.【答案】60 V12.如图所示为一方向垂直纸面向里的半圆形匀强磁场区域，O为其圆心，AB为其直径足够长的收集板MN平行于AB且与半圆形区域相切于P点，O点放置一粒子源可在OA与OB之间180范围内向磁场内连续射入速度均为v0的带负电粒子，已知AB2L，粒子的质量均为m，带电荷量均为q，不计粒子的重力以及相互作用(1)若要使所有粒子均不能被收集板收集，求所加磁场需满足的条件；(2)若所加磁场的磁感应强度为，求收集板上被粒子击中区域上靠近M端与P点的最远距离；(3)若恰有的粒子能被收集板收集到，求所加磁场的磁感应强度【解析】(1)洛伦兹力提供向心力，qv0B由左手定则可知只要沿OA方向入射的粒子不被收集，则所有粒子均不能被收集，可知r满足几何关系2rL联立可得B.(2)若所加磁场的磁感应强度为，可得半径rL沿OA方向入射的粒子能打到收集板靠近M端离P点最远的位置，由几何关系可知，射出磁场时的速度方向为沿左上与水平方向成60，如图甲所示图甲由几何关系可得，收集板上被粒子击中区域上靠近M端与P点最远的距离l L.(3)有的粒子能被收集板收集到，恰被收集到的粒子射入磁场的速度方向与OB的夹角30，粒子射出磁场的速度方向与MN平行，其几何关系如图乙所示图乙(rsin )2(rrcos )2L2，得rL故B或B.【答案】(1)B(2)L(3)或