高考物理总复习 第9单元 磁场 作业手册（25）磁场对运动电荷的作用.doc

课时作业(二十五)第25讲磁场对运动电荷的作用时间 / 40分钟基础巩固1.下列关于洛伦兹力的说法中正确的是()a.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同b.如果把+q改为-q,且速度反向,大小不变,则洛伦兹力的大小、方向均不变c.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直d.带电粒子在只受到洛伦兹力作用下运动时,动能、速度均不变2.(多选)物理课堂教学中的洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成.励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈,两线圈之间能产生匀强磁场.玻璃泡内充有稀薄的气体,电子枪在加速电压下发射电子,电子束通过泡内气体时能够显示出电子运动的径迹.若电子枪垂直磁场方向发射电子,给励磁线圈通电后,能看到电子束的径迹呈圆形.若只增大电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流,下列说法正确的是()图k25-1a.增大电子枪的加速电压,电子束的轨道半径变大b.增大电子枪的加速电压,电子束的轨道半径不变c.增大励磁线圈中的电流,电子束的轨道半径变小d.增大励磁线圈中的电流,电子束的轨道半径不变3.2017贵州遵义航天中学模拟 一个带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场中,粒子的一段径迹如图k25-2所示,径迹上的每一小段都可以近似看成圆弧.由于带电粒子使周围的空气电离,粒子的能量逐渐减小而带电荷量不变.不计粒子重力,从图中情况可以确定()图k25-2a.粒子是带正电的,它所受的洛伦兹力大小不变b.粒子是带正电的,它由a点运动到b点c.粒子是带负电的,它所受的洛伦兹力大小逐渐增大d.粒子是带负电的,它由a点运动到b点4.2017湖北八校二联 已知粒子(即氦原子核)质量约为质子的4倍,带正电荷,电荷量为元电荷的2倍.质子和粒子在同一匀强磁场中做匀速圆周运动.下列说法正确的是()a.若它们的动量大小相同,则质子和粒子的运动半径之比约为21b.若它们的速度大小相同,则质子和粒子的运动半径之比约为14c.若它们的动能大小相同,则质子和粒子的运动半径之比约为12d.若它们由静止经过相同的加速电场加速后垂直进入磁场,则质子和粒子的运动半径之比约为12技能提升5.2017兰州诊断 如图k25-3所示,一质量为m、带电荷量为q的粒子以速度v垂直射入一有界匀强磁场区域内,速度方向跟磁场左边界垂直,从右边界离开磁场时速度方向偏转角=30,磁场区域的宽度为d,则下列说法正确的是()图k25-3a.该粒子带正电b.磁感应强度b=c.粒子在磁场中做圆周运动的半径r=dd.粒子在磁场中运动的时间t=6.2017北京朝阳区模拟 如图k25-4所示,在mnqp中有一垂直纸面向里的匀强磁场.质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从o点沿垂直于pq的方向射入磁场,图中实线是它们的轨迹.已知o是pq的中点,不计粒子重力.下列说法中正确的是()图k25-4a.粒子a带负电,粒子b、c带正电b.射入磁场时粒子a的速率最小c.射出磁场时粒子b的动能最小d.粒子c在磁场中运动的时间最长7.(多选)2017北京西城区期末 如图k25-5所示,两个半径相同的半圆形光滑轨道置于竖直平面内,左、右两端点等高,分别处于沿水平方向的匀强磁场和匀强电场中.两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放,m、n为轨道的最低点,则下列分析正确的是()图k25-5a.两个小球到达轨道最低点的速度vmfnc.小球第一次到达m点的时间小于小球第一次到达n点的时间d.磁场中小球能到达轨道另一端最高处,电场中小球不能到达轨道另一端最高处8.(多选)2017河南百校联盟质检 如图k25-6所示,一单边有界匀强磁场的边界上有一粒子源,其以与水平方向成角的不同速率向磁场中射入两个相同的粒子1和2,粒子1经磁场偏转后从边界上a点射出磁场,粒子2经磁场偏转后从边界上b点射出磁场,oa=ab,则()图k25-6a.粒子1与粒子2的速度之比为12b.粒子1与粒子2的速度之比为14c.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为11d.粒子1与粒子2在磁场中运动的时间之比为129.(多选)2017郑州一中入学考试 如图k25-7所示,aob为一边界为圆的匀强磁场,o点为圆心,d点为边界ob的中点,c点为边界上一点,且cdao.现有两个完全相同的带电粒子以相同的速度射入磁场(不计粒子重力),其中粒子1从a点正对圆心射入,恰从b点射出,粒子2从c点沿cd射入,从某点离开磁场,则可判断()图k25-7a.粒子2在ab圆弧之间某点射出磁场b.粒子2必在b点射出磁场c.粒子1与粒子2在磁场中的运行时间之比为32d.粒子1与粒子2的速度偏转角度相同挑战自我10.(多选)2017广西桂林、崇左联合调研 如图k25-8所示,在真空中,半径为r的圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度为b,一束质子在纸面内以相同的速度射向磁场区域,质子的电荷量为e,质量为m,速度为v=,则以下说法正确的是()图k25-8a.对着圆心入射的质子的出射方向的反向延长线一定过圆心b.从a点比从b点进入磁场的质子在磁场中运动时间短c.所有质子都在磁场边缘同一点射出磁场d.若质子以相等的速率v=从同一点沿各个方向射入磁场,则它们离开磁场的出射方向可能垂直11.2017绍兴高三模拟 如图k25-9所示,在矩形区域abcd内充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为b.在ad边中点o的粒子源在t=0时刻垂直于磁场发射出大量的同种带电粒子,所有粒子的初速度大小相同,方向与od的夹角分布在0180范围内.已知沿od方向发射的粒子在t=t0时刻刚好从磁场边界cd上的p点离开磁场,ab=1.5l,bc=l,粒子在磁场中做圆周运动的半径r=l,不计粒子的重力和粒子间的相互作用,求:(1)粒子在磁场中的运动周期t;(2)粒子的比荷;(3)粒子在磁场中运动的最长时间.图k25-912.2017陕西咸阳模拟 如图k25-10所示,a点距坐标原点的距离为l,坐标平面内有边界过a点和坐标原点o的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直于坐标平面向里.有一电子(质量为m、电荷量为e)从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场区域,在磁场中运动,从x轴上的b点射出磁场区域,此时速度方向与x轴的正方向之间的夹角为60,求:(1)磁场的磁感应强度大小;(2)磁场区域的圆心o1的坐标;(3)电子在磁场中运动的时间.图k25-10课时作业(二十五)1.b解析 因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关,而且与粒子速度的方向有关,如当粒子速度与磁场垂直时f=qvb,当粒子速度与磁场平行时f=0,又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直,因而速度方向不同时,洛伦兹力的方向也不同,选项a错误;将+q改为-q且速度反向,由左手定则可知洛伦兹力方向不变,再由f=qvb知其大小也不变,选项b正确;电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角,选项c错误;因为洛伦兹力总与速度方向垂直,因此,洛伦兹力不做功,粒子动能不变,但洛伦兹力可改变粒子的运动方向,使粒子速度的方向不断改变,选项d错误.2.ac解析 若只增大电子枪的加速电压,电子速度增大,由r=mv2可知,电子束的轨道半径变大,选项a正确,b错误.若只增大励磁线圈中的电流,磁感应强度增大,由r=mv2可知,电子束的轨道半径变小,选项c正确,d错误.3.d解析 因为粒子的能量逐渐减小而带电荷量不变,根据半径公式r=可得粒子的运动半径逐渐减小,即粒子是从a运动到b的,根据f=bqv可得粒子受到的洛伦兹力减小,根据左手定则,粒子带负电,故选项d正确.4.a解析 设质子的质量为m,电荷量为q,则粒子的质量为4m,电荷量为2q,它们在同一匀强磁场中做匀速圆周运动过程中,洛伦兹力充当向心力,故bqv=m,解得r=,若它们的动量大小相同,即mv相同,则r,所以运动半径之比为21,a正确;若它们的速度相同,则,b错误;若它们的动能大小相同,根据p=1,c错误;若它们由静止经过相同的加速电场加速后垂直进入磁场,根据动能定理可得进入磁场的速度为v=,即v=vh,故半径之比为,d错误.5.d解析 由左手定则可知,该粒子带负电,a错误;分别作出入射方向和出射方向的垂线,交点为圆周运动的圆心o,由几何关系可得,圆心角=30,半径r=2d,c错误;由洛伦兹力提供向心力,有qvb=m,得r=,将r=2d代入可得b=,b错误;粒子做圆周运动的周期t=,将b=,则运动时间t=,d正确.6.d解析 根据左手定则可知a粒子带正电,b、c粒子带负电,所以选项a错误;由洛伦兹力提供向心力,有bvq=m,得v=,可知b的速度最大,c的速度最小,动能最小,选项b、c错误;根据bvq=m可知,t=,即各粒子的周期一样,粒子c的轨迹对应的圆心角最大,所以粒子c在磁场中运动的时间最长,选项d正确.7.bcd解析 小球在磁场中运动时受到洛伦兹力的作用,洛伦兹力对小球不做功,故小球运动到m点的过程只有重力做功,而小球在电场中运动到n点的过程中除了重力做功外,电场力对它做负功,故小球到n点时的速度小于到m点时的速度,选项a错误;因为小球在最低点时的向心力向上,而vmvn,故小球在m点的向心加速度大于小球在n点的向心加速度,且小球第一次经过m点时还受到向下的洛伦兹力,所以轨道的m点对小球的支持力较大,即小球对轨道m点的压力也较大,选项b正确;在甲图中小球受到的洛伦兹力总与速度的方向垂直,洛伦兹力不做功,而在乙图中,其受到的电场力总是水平向左,对小球的运动起到了阻碍的作用,故选项c正确;在甲图中洛伦兹力不做功,故小球能够到达右侧最高点,而乙图中电场力对小球做负功,故小球不能到达右侧最高点,选项d正确.8.ac解析 粒子1进入磁场时速度的垂线与oa的垂直平分线的交点为粒子1在磁场中做圆周运动的圆心,同理,粒子2进入磁场时速度的垂线与ob的垂直平分线的交点为粒子2在磁场中做圆周运动的圆心.由几何关系可知,两个粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为r1r2=12,由r=可知,粒子1和2的速度之比为12,a正确,b错误;由粒子在磁场中做圆周运动的周期均为t=,且两粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对圆心角相同,可知粒子1和2在磁场中运动的时间相同,c正确,d错误.9.bc解析 粒子1从a点正对圆心射入,恰从b点射出,粒子在磁场中运动的圆心角为90,粒子轨道半径等于bo,粒子2从c点沿cd射入,其运动轨迹如图所示,设对应的圆心为o1,运动轨道半径也为bo=r,连接o1c、o1b,o1cob是平行四边形,o1b=co,则粒子2一定从b点射出磁场,故a错误,b正确;粒子的速度偏转角即粒子在磁场中转过的圆心角,1=90,过b点作o1c的垂线交o1c于p点,可知p为o1c的中点,由数学知识可知,2=bo1p=60,两粒子的速度偏转角不同,粒子在磁场中运动的周期t=,两粒子的周期相等,粒子在磁场中的运动时间t=t,故运动时间之比t1t2=12=9060=32,故c正确,d错误.10.ac解析 质子做圆周运动的半径为r=r,对着圆心入射的质子的出射方向的反向延长线一定过圆心,选项a正确;质子射入磁场中,受到向下的洛伦兹力而向下偏转,因质子的运动半径相同,故从a点比从b点进入磁场的质子在磁场中运动经过的弧长更长,则时间长,选项b错误;所有质子做圆周运动的半径都等于r,画出各个质子的运动轨迹,由几何关系可知,所有质子都在o点的正下方同一点射出磁场,选项c正确;质子的速度为v=时,质子运动的半径r=r,若质子从同一点沿各个方向射入磁场,画出各个质子的运动轨迹,由几何关系可知,不存在离开磁场的出射方向垂直的情况,选项d错误.11.(1)6t0(2)(3)2t0解析 (1)初速度沿od方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图所示,设其圆心角为由几何关系有sin =所以=60解得t=6t0(2)粒子做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供,根据牛顿第二定律得qvb=mv=t=解得(3)在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹的弦ob=l,圆轨迹的直径为2l,所以ob弦对应的圆心角为120,粒子在磁场中运动的最长时间tmax=2t012.(1)(2)(3)解析 (1)由题意得电子在圆形磁场区域内受洛伦兹力做