2019版高考物理大第九章磁场课时达标25磁吃运动电荷的作用.docx

课时达标第25讲 磁场对运动电荷的作用解密考纲考查带电粒子在匀强磁场中的运动，对学生综合分析能力要求较高1(多选)电视显像管上的图像是电子束打在荧光屏的荧光点上产生的为了获得清晰的图像，电子束应该准确地打在相应的荧光点上电子束飞行过程中受到地磁场的作用，会发生我们所不希望的偏转从电子枪射出后自西向东飞向荧光屏的过程中，关于电子由于受到地磁场的作用的运动情况(重力不计)正确的是(AC)A电子受到一个与速度方向垂直的变力B电子在竖直平面内做匀变速曲线运动C电子向荧光屏运动的过程中速率不发生改变D电子在竖直平面内的运动是匀变速直线运动解析电子在飞行过程中受到地磁场洛伦兹力的作用，洛伦兹力是变力而且不做功，所以电子向荧光屏运动的速率不发生改变，选项A、C正确又因为电子在自西向东飞向荧光屏的过程中，所受的地磁场磁感应强度的水平分量可视为定值，故电子在竖直平面内所受洛伦兹力大小不变、方向始终与速度方向垂直，电子在竖直平面内的运动并不是匀变速直线运动或匀变速曲线运动，选项B、D错误2垂直纸面的长直导线P、Q通有大小相等、方向如图所示的恒定电流，MN是P、Q连线的中垂线，O为垂足，现使负电荷a、b、c、d从O点以速度v向M、N、P、Q四个方向开始运动，则(D)Aa在O点所受洛伦兹力的方向垂直于纸面向外Bb在O点所受洛伦兹力的方向垂直于纸面向里Cc离开O点后所受洛伦兹力的方向垂直于纸面向外Dd离开O点后所受洛伦兹力的方向垂直于纸面向里解析两导线在O点产生的合磁感应强度为零，在O点a、b不受洛伦兹力，两导线在PO段产生的合磁场方向水平向左，在QO段产生的合磁场方向水平向右，c、d离开O点后所受洛伦兹力的方向均垂直于纸面向里，选项D正确3(2017湖南长沙模拟)(多选)如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，带电小球A与B在同一直线上，其中小球B带正电荷并被固定，小球A与一水平放置的光滑绝缘板C接触(不黏连)而处于静止状态若将绝缘板C沿水平方向抽去后，以下说法正确的是(AB)A小球A仍可能处于静止状态B小球A将可能沿轨迹1运动C小球A将可能沿轨迹2运动D小球A将可能沿轨迹3运动解析小球A最初处于静止状态，对其受力分析，受重力、弹力(可能为零)、库仑力，因重力竖直向下，故库仑力向上，可知小球A带正电若绝缘板对小球的弹力为零，则撤去绝缘板后，重力和库仑力仍大小相等而方向相反，故小球A仍处于静止状态，选项A正确若库仑力大于重力，小球A会向上做加速运动，则可由左手定则判断选项B正确4如图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到底端，速度为v0，若加上一个垂直纸面指向外的磁场，则滑到底端时(B)Av变大Bv变小Cv不变D不能确定，v的变化解析由于带负电的物体沿斜面下滑时受到垂直斜面向下的洛伦兹力作用，故物体对斜面的正压力增大，斜面对物体的滑动摩擦力增大由于物体克服摩擦力做功增大，所以物体滑到底端时v变小，选项B正确5(2017浙江宁波一模)如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场，其运动轨迹如图若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是(B)Aa粒子速率较大Bb粒子速率较大Cb粒子在磁场中运动时间较长Da、b粒子在磁场中运动时间一样长解析由洛伦兹力提供向心力可知，速度越大，转动半径越大，因此b粒子的速率较大，选项B正确，选项A错误；转动圆心角越大，运动时间越长，因此应该是a粒子在磁场中运动时间较长，选项C、D错误6(2017广东广州模拟)如图所示，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点大量质量为m、电荷量为q的正粒子，在纸面内沿各个方向以相同速率v从P点射入磁场这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ劣弧上，PQ圆弧长等于磁场边界周长的.不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该匀强磁场的磁感应强度大小为(D)A B C D解析这些粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得qvB；从Q点离开磁场的粒子是这些粒子中离P点最远的粒子，由图中几何关系可知：该粒子轨迹圆的圆心O、磁场圆的圆心O和点P形成一个直角三角形，由几何关系可得rRcos 30R.两方程联立可得B，选项D正确，选项A、B、C错误7如图所示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(B)A是正离子，速率为B是正离子，速率为C是负离子，速率为D是负离子，速率为解析根据左手定则可判断出，从N孔射出的离子是正离子，选项C、D可先被排除；从N孔射出的离子在磁场中做匀速圆周运动，其运动轨迹所对圆心角等于入射离子运动方向的偏向角2，如图所示，根据几何关系可求出，离子做圆周运动的轨道半径r，再根据洛伦兹力提供向心力有qvB，可解得v，综上分析，只有选项B正确8(多选)如图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿AB方向自A点射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则(BD)A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解析根据图象可知，从Q射出的粒子轨道半径大，根据公式r可知，当粒子比荷相同时，轨道半径大的表示入射速度大，选项A错误，选项B正确；两粒子入射点的速度方向与运动轨迹圆弧对应的弦之间的夹角即弦切角均为A，其运动轨迹对应的圆心角均为2A，所以它们在磁场中的运动时间均是各自运动周期的倍(其中A单位取rad)，又根据公式T可知，两粒子的运动周期相等，所以两粒子在磁场中运动的时间一样长，选项C错误，选项D正确9(多选)利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子，图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L.一群质量为m、电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，对于能够从宽度为d的缝射出的粒子，下列说法正确的是(BC)A粒子带正电B射出粒子的最大速度为 C保持d和L不变，增大B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D保持d和B不变，增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大解析根据题意，粒子进入磁场后向右偏转，所受洛伦兹力方向向右，根据左手定则，粒子应带负电，选项A错误；粒子能够从右边缝中射出，则最大半径为，最小半径为，由于洛伦兹力充当向心力，所以qvBm，可得：vmax，vmin，所以，vmaxvmin.分析可得，选项B、C正确，D错误10如图所示，直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内，O为圆心，GH为大圆的水平直径两圆之间的环形区域(区)和小圆内部(区)均存在垂直圆面向里的匀强磁场间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔一质量为m、电荷量为q的粒子由小孔下方处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场，由H点紧靠大圆内侧射入磁场，不计粒子的重力(1)求极板间电场强度的大小；(2)若粒子运动轨迹与小圆相切，求区磁感应强度的大小解析(1)设极板间电场强度的大小为E，对粒子在电场中的加速运动，由动能定理得qEmv2，由式得E.(2)设区磁感应强度的大小为B，粒子做圆周运动的半径为R，由牛顿第二定律得qvBm，如图所示，粒子运动轨迹与小圆相切有两种情况若粒子轨迹与小圆外切，由几何关系得R，联立式得B，若粒子轨迹与小圆内切，由几何关系得R，联立式得B.答案(1)(2)或11(2017福建质检)一光滑绝缘圆形水平桌面，处于竖直向下的匀强磁场中，圆心O点放置一带电小球已知桌面半径为r，小球质量为m、带电荷量为q，磁场的磁感应强度大小为B.(1)若小球从O点沿OA方向、以大小为的水平速度v1开始运动，经时间t1从桌子边缘P点滑离桌面，如图甲所示，求时间t1；(2)若小球从O点仍沿OA方向、以某一水平速度v2开始运动，同时用一置于桌面上的长直光滑绝缘玻璃板沿OA方向始终以速度v2匀速推小球，且玻璃板总是与OA方向垂直，小球仍能从P点滑离桌面，如图乙所示求速度v2的大小及此过程中玻璃板对小球所做的功W.解析(1)小球在桌面上做匀速圆周运动由洛伦兹力提供向心力，有qv1Bm，可得R.又v1，代入解得Rr，小球做圆周运动的周期T，小球在桌面上运动轨迹对应的圆心角为，如答图甲，由几何关系可知60，t1T.(2)小球在玻璃板的推动下，沿OA方向做速度为v2的匀速运动、沿玻璃板方向做加速运动设某一时刻小球的速度为v，方向与OA的夹角为，如答图乙此时小