高考物理一轮复习 专题8.2 磁场对运动电荷的作用押题专练.doc

专题8.2 磁场对运动电荷的作用1如图1是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用分析此运动轨迹可知粒子()图1a带正电，由下往上运动b带正电，由上往下运动c带负电，由上往下运动d带负电，由下往上运动答案a2(多选)如图2所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5t的匀强磁场，一质量为0.2kg且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板左端放置一质量为0.1kg、带电荷量q0.2c的滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为0.5，滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力现对木板施加方向水平向左、大小为0.6n的恒力，g取10m/s2，则()图2a木板和滑块一直做加速度为2m/s2的匀加速运动b滑块开始做匀加速直线运动，然后做加速度减小的变加速运动，最后做匀速运动c最终木板做加速度为2m/s2的匀加速直线运动，滑块做速度为10 m/s的匀速直线运动d最终木板做加速度为3m/s2的匀加速直线运动，滑块做速度为10 m/s的匀速直线运动答案bd解析由于动摩擦因数为0.5，静摩擦力能提供的最大加速度为5m/s2，所以当0.6n的恒力作用于木板时，系统一起以am/s22 m/s2的加速度一起运动，当滑块获得向左运动的速度以后磁场对其有竖直向上的洛伦兹力，当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时有bqvmg，解得v10m/s，此时摩擦力消失，滑块做匀速直线运动，而木板在恒力作用下做匀加速直线运动，a3m/s2，所以b、d正确3.(多选)质量为m、带电荷量为q的小球，从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感应强度为b，如图所示若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是()a小球带负电b小球在斜面上运动时做匀加速直线运动c小球在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动d小球在斜面上下滑过程中，小球对斜面压力为零时的速率为【答案】bd4.(多选)如图所示，质量为m，电荷量为q的带电粒子，以不同的初速度两次从o点垂直于磁感线和磁场边界向上射入匀强磁场，在洛伦兹力作用下分别从m、n两点射出磁场，测得omon34，则下列说法中错误的是()a两次带电粒子在磁场中经历的时间之比为34b两次带电粒子在磁场中运动的路程长度之比为34c两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为34d两次带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力大小之比为43【解析】设om2r1，on2r2，故，路程长度之比，b正确；由r知，故，c正确，d错误；由于t，则1，a错【答案】ad5.(多选)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个d形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两d形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示设d形盒半径为r.若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为b，高频交流电频率为f.则下列说法正确的是()a质子被加速后的最大速度不可能超过2frb质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关c只要r足够大，质子的速度可以被加速到任意值d不改变b和f，该回旋加速器也能用于加速粒子【答案】ab6(多选)质量为m、带电荷量为q的粒子(忽略重力)在磁感应强度为b的匀强磁场中做匀速圆周运动，形成空间环形电流已知粒子的运行速率为v、半径为r、周期为t，环形电流的强度为i，则下面说法中正确的是()a该带电粒子的比荷为b在时间t内，粒子转过的圆弧对应的圆心角为c当速率v增大时，环形电流的强度i保持不变d当速率v增大时，运动周期t变小【答案】bc7.如图所示，abc为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，磁场垂直纸面向外，比荷为的电子以速度v0从a点沿ab方向射入，欲使电子能经过bc边，则磁感应强度b的取值应为()ab bbcb【解析】由题意，如图所示，电子正好经过c点，此时圆周运动的半径r，要想电子从bc边经过，圆周运动的半径要大于，由带电粒子在磁场中运动的公式r有，即b，c选项正确【答案】c8.(多选)如图所示，在两个不同的匀强磁场中，磁感强度关系为b12b2，当不计重力的带电粒子从b1磁场区域运动到b2磁场区域时(在运动过程中粒子的速度始终与磁场垂直)，则粒子的()a速率将加倍b轨道半径将加倍c周期将加倍d做圆周运动的角速度将加倍【答案】bc9.(多选)如图所示，平面直角坐标系的第象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为b.一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v从o点沿着与y轴夹角为30的方向进入磁场，运动到a点时速度方向与x轴的正方向相同，不计粒子的重力，则()a该粒子带正电ba点与x轴的距离为c粒子由o到a经历时间td运动过程中粒子的速度不变【解析】根据粒子的运动方向，由左手定则判断可知粒子带负电，a项错；运动过程中粒子做匀速圆周运动，速度大小不变，方向变化，d项错；粒子做圆周运动的半径r，周期t，从o点到a点速度的偏向角为60，即运动了t，所以由几何知识求得点a与x轴的距离为，粒子由o到a经历时间t，b、c两项正确【答案】bc10.如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器(带电粒子的重力不计)速度选择器内有互相垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为b，电场的场强为e.挡板s上有可让粒子通过的狭缝p和记录粒子位置的胶片a1a2，挡板s下方有磁感应强度为b0的匀强磁场下列表述正确的是()a质谱仪是分析同位素的重要工具b速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里c能通过狭缝p的带电粒子的速率等于d带电粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝p，带电粒子的比荷越小【答案】a11(多选)有两个匀强磁场区域和，中的磁感应强度是中的k倍两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动与中运动的电子相比，中的电子()a运动轨迹的半径是中的k倍b加速度的大小是中的k倍c做圆周运动的周期是中的k倍d做圆周运动的角速度与中的相等答案ac解析设电子的质量为m，速率为v，电荷量为q，b2b，b1kb则由牛顿第二定律得：qvbt由得：r，t，所以k，k根据a，可知，所以选项a、c正确，选项b、d错误12如图4所示，圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场，p为磁场边界上的一点有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以相同的速率通过p点进入磁场这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段圆弧上，这段圆弧的弧长是圆周长的.将磁感应强度的大小从原来的b1变为b2，结果相应的弧长变为原来的一半，则等于()图4a.b.c2d3答案b13如图5所示，边界oa与oc之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界oa上有一个粒子源s.某一时刻，从s平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界oc射出磁场已知aoc60，从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于(t为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最长时间为()图5a.b.c.d.答案b解析由左手定则可知，粒子在磁场中做逆时针方向的圆周运动由粒子速度大小都相同，故轨迹弧长越小，粒子在磁场中运动时间就越短；而弧长越小，弦长也越短，所以从s点作oc的垂线sd，则sd为最短弦，可知粒子从d点射出时运行时间最短，如图所示，根据最短时间为，可知osd为等边三角形，粒子圆周运动半径rsd，过s点作oa的垂线交oc于e点，由几何关系可知se2sd，se为圆弧轨迹的直径，所以从e点射出，对应弦最长，运行时间最长，且t，故b项正确14在图甲中，带正电粒子从静止开始经过电势差为u的电场加速后，从g点垂直于mn进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线mn为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为b，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的h点，如图甲所示，测得g、h间的距离为d，粒子的重力可忽略不计(1)设粒子的电荷量为q，质量为m，求该粒子的比荷；(2)若偏转磁场的区域为圆形，且与mn相切于g点，如图乙所示，其他条件不变要保证上述粒子从g点垂直于mn进入偏转磁场后不能打到mn边界上(mn足够长)，求磁场区域的半径r应满足的条件(2)要保证所有带电粒子都不能打到mn边界上，带电粒子在磁场中运动的偏角应不大于90，临界状态为90.如图所示，磁场区半径rr所以磁场区域半径满足r.【答案】(1)(2)r15.在某平面上有一半径为r的圆形区域，区域内、外均有垂直于该平面的匀强磁场，圆外磁场范围足够大，已知两部分磁场方向相反且磁感应强度都为b，方向如图所示现在圆形区域的边界上的a点有一个电荷量为q，质量为m的带正电粒子，以沿oa方向的速度经过a点，已知该粒子只受到磁场对它的作用力(1)若粒子在其与圆心o的连线绕o点旋转一周时恰好能回到a点，试求该粒子运动速度v的最大值；(2)在粒子恰能回到a点的情况下，求该粒子回到a点所需的最短时间【解析】(1)粒子运动的半径为r，则r考虑到为锐角，即0，根据可得当n3时对应的速度最大且最大速度v.【答案】(1)(2)16如图6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图6(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答案(1)(2)或解析(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r17为了进一步提高回旋加速器的能量，科学家建造了“扇形聚焦回旋加速器”在扇形聚焦过程中，离子能以不变的速率在闭合平衡轨道上周期性旋转扇形聚焦磁场分布的简化图如图7所示，圆心为o的圆形区域等分成六个扇形区域，其中三个为峰区，三个为谷区，峰区和谷区相间分布峰区内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b，谷区内没有磁场质量为m，电荷量为q的正离子，以不变的速率v旋转，其闭合平衡轨道如图中虚线所示图7(1)求闭合平衡轨道在峰区内圆弧的半径r，并判断