高考物理一轮复习 第九章 磁场 高考专项突破（十）带电粒子在磁场中的运动题课时作业.doc

高考专项突破（十）带电粒子在磁场中的运动题一、单项选择题1(2017江西南昌模拟)奥斯特在研究电流的磁效应实验时，将一根长直导线南北放置在小磁针的正上方，导线不通电时，小磁针在地磁场作用下静止时n极指向北方，如图所示现在导线中通有由南向北的恒定电流i，小磁针转动后再次静止时n极指向()a北方b西方c西偏北方向 d北偏东方向解析：由安培定则可知，在小磁针位置通电导线产生的磁线方向由东向西，合磁场的方向指向西偏北的方向，小磁针静止时，n极所指的方向是该处合磁场的方向，c正确答案：c2.(2017福建三明期末)如图所示，两个完全相同且相互绝缘、正交的金属环，可沿轴线oo自由转动，现通以图示方向电流，沿oo看去会发现()aa环、b环均不转动ba环将逆时针转动，b环也逆时针转动，两环相对不动ca环将顺时针转动，b环也顺时针转动，两环相对不动da环将顺时针转动，b环将逆时针转动，两者吸引靠拢至重合为止解析：同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，所以a环顺时针转动，b环逆时针转动，二者相互靠拢，直至重合，故d正确答案：d3.(2017河南信阳质检)如图所示，由相同材料制成的半径为r的圆形硬质线圈放置在磁感应强度大小为b的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直若通以图示方向的电流，且已知从p端流入的总电流为i.则线圈受到的总磁场力的大小为()a0 bbirc2bir d2bir解析：线圈所受磁场力f2b2r2bir，c正确答案：c4(2017浙江宁波期末考试)如图所示的平行板之间，电场强度e和磁感应强度b相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子(不计重力)射入后发生偏转的情况不同这种器件能把具有特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器。下列关于速度选择器的说法正确的是()a这个特定速度与粒子的质量有关b这个特定速度与粒子的比荷有关c从右向左以特定速度射入的粒子有可能沿直线穿出速度选择器d从左向右以特定速度射入的粒子才能沿直线穿出速度选择器解析：当带电粒子能从左向右匀速直线穿过时，电场力和洛伦兹力反向，且eqqvb，解得v，该速度与粒子的质量和带电荷量无关，a、b错误；当粒子从右向左运动时，电场力和洛伦兹力的方向相同，粒子不可能沿直线穿过，c错误，d正确答案：d5.(2017福建漳州八校联考)如图所示，匀强磁场的边界为直角三角形，egf30，已知磁感应强度为b，方向垂直纸面向里f处有一粒子源，沿fg方向发射出大量带正电荷q的同种粒子，粒子质量为m，粒子的初速度v0大小可调，则下列说法正确的是()a若粒子能到达eg边界，则粒子速度越大，从f运动到eg边的时间越长bv0取合适值，粒子可以到达e点c能到达ef边界的所有粒子所用的时间均相等d粒子从f运动到eg边所用的最长时间为解析：当粒子运动的轨迹与eg边相切于p时，根据几何关系得rtan 30ep，解得粒子的轨道半径rep，当半径超过该值时，粒子会从eg边射出，速度越大，半径越大，回旋角越小(因为弦与ef夹角越大)，运动时间越短(周期与速度无关)，故a错误当粒子速度v0时，粒子轨迹与eg相切，若粒子速度大于v0，粒子会从eg边射出，若粒子速度小于v0，粒子会从ef边射出，无法到达e点，无论v0取何值，粒子都不可能到达e点，b错误能从ef边出射的粒子都运动了半个周期，因为粒子的周期与速度无关，所以能到达ef边界的所有粒子所用的时间均相等，故c正确当v0时，粒子轨迹与eg相切，此时运动到eg边回旋角最大，为150，所用时间最长为tt，故d错误答案：c6.(2017江西赣州模拟)圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心o沿着ao方向射入磁场，其运动轨迹如图所示若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是()aa粒子速率最小，在磁场中运动时间最长bc粒子速率最大，在磁场中运动时间最长ca粒子速度最小，在磁场中运动时间最短dc粒子速率最小，在磁场中运动时间最短解析：在磁场中洛伦兹力提供带电粒子做圆周运动所需的向心力，则有qvb得r，由于b、q、m均相同，所以r与v成正比，因此运动圆弧半径越大，则运动速率越大，由图可知a粒子的速率最小，c粒子的速率最大粒子做匀速圆周运动的周期为t，由于b、q、m均相同，所以周期相同，则运动圆弧对应的圆心角越大，运动时间越长，由图知a粒子在磁场中运动的时间最长，c粒子的运动时间最短，故a正确答案：a二、多项选择题7(2017江西赣中南五校联考)如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个电荷量绝对值相同、质量相同的正、负离子(不计重力)，从o点以相同的速度先后射入磁场中，入射方向与边界成角，则正、负离子在磁场中()a运动时间相同b运动轨迹的半径相等c重新回到边界时速度大小不等，方向相同d重新回到边界时与o点的距离相等解析：设正离子轨迹的圆心角为，负离子轨迹的圆心角为，由几何知识得到，22，2，由离子做圆周运动的周期公式t知负离子运动的时间为t1t，正离子运动的时间为t1t，故两离子运动时间不相同，故a错误；正、负离子垂直射入磁场后做匀速圆周运动，均有qvbm，得r，即它们运动轨迹的半径相同，故b正确；两个离子轨迹都是圆，速度沿轨迹的切线方向，如图所示，根据圆的对称性可知，重新回到磁场边界时速度大小和方向都相同，c错误；根据几何知识可知，重新回到磁场边界的位置与o点距离相等，故d正确答案：bd8(2017浙江杭州五校联盟一诊)如图所示，一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，当加有与侧面垂直的匀强磁场b，且通以图示方向的电流i时，用电压表测得导体上、下表面m、n间电压为u.已知自由电子的电荷量为e，下列说法中正确的是()am面比n面电势高b导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大c导体中自由电子定向移动的速度为vd导体单位体积内的自由电子数为解析：电流方向向右，电子定向移动方向向左，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向向上，则m面积累了电子，m、n之间产生向上的电场，所以m板比n板电势低，故a错误电子在导体上下方向受力平衡，有beve，则有ubdv，可见，电压表的示数与导体单位体积内自由电子数无关，故b错误由ubdv得自由电子定向移动的速度为v，故c正确电流的微观表达式是inevs，则导体单位体积内的自由电子数n，sdb，v，联立以上三式得n，故d正确答案：cd9(2017安徽江南十校联考)如图所示，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.m为磁场边界上一点，有无数个带电荷量为q、质量为m的相同粒子(不计重力)在纸面内向各个方向以相同的速率通过m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，下列说法正确的是()a粒子从m点进入磁场时的速率为vb粒子从m点进入磁场时的速率为vc若将磁感应强度的大小增加到b，则粒子射出边界的圆弧长度变为原来的d若将磁感应强度的大小增加到b，则粒子射出边界的圆弧长度变为原来的解析：边界上有粒子射出的范围是偏转圆直径为弦所对应的边界圆弧长，即偏转圆半径r，得v，所以b正确，a错误；磁感应强度增加到原来的倍，直径对应的弦长为r，有粒子射出的边界圆弧对应的圆心角为60，所以弧长变为原来的，d正确，c错误答案：bd10.(2017江西上饶模拟)如图所示，在一等腰直角三角形acd区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为b，一质量为m、带电荷量为q的带正电粒子(不计重力)从ac边的中点o垂直于ac边射入该匀强磁场区域，若该三角形的两直角边长均为2l，则下列关于粒子运动的说法中正确的是()a若该粒子的入射速度为v，则粒子一定从cd边射出磁场，且距点c的距离为lb若要使粒子从cd边射出，则该粒子从o点入射的最大速度应为vc若要使粒子从cd边射出，则该粒子从o点入射的最大速度应为vd该粒子以不同的速度入射时，在磁场中运动的最长时间为解析：若粒子的入射速度为v，则粒子的半径rl，由左手定则可知粒子向下偏转，转过90垂直于cd边射出，射出点距c点的距离为l，a正确；当粒子的运动轨迹和ad相切时，对应的速度是从cd边射出的最大速度，由几何关系得r(1)l，再由r解得最大速度v，b正确，c错误；圆心角越大，运动时间越长，所以当粒子转过半圆垂直于ac边射出时，时间最长，t，d正确答案：abd三、非选择题11.(2017山西大同联考)如图所示，两平行金属导轨间的距离l0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角37，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度b0.50 t、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场金属导轨的一端接有电动势e3 v、内阻r0.5 的直流电源现把一个质量m0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻r1 ，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2.已知sin 370.6，cos 370.8，求：(1)导体棒受到的安培力大小；(2)导体棒受到的摩擦力大小解析：(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有i a2 a.导体棒受到的安培力f安ilb20.400.50 n0.40 n.(2)导体棒所受重力沿斜面向下的分力f1mgsin 370.04100.6 n0.24 n，由于f1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f，根据共点力平衡条件得mgsin 37ff安，解得ff安mgsin 37(0.400.24) n0.16 n.答案：(1)0.40 n(2)0.16 n12(2017山西大同联考)如图所示，在平面直角坐标系内，第一象限的等腰三角形mnp区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，y0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场一质量为m、带电荷量为q的带电粒子从电场中q(2h，h)点以速度v0水平向右射出，经坐标原点o射入第一象限，最后以垂直于pn的方向射出磁场已知mn平行于x轴，n点的坐标为(2h,2h)，不计粒子的重力，求：(1)电场强度的大小；(2)磁感应强度的大小；(3)粒子在磁场中的运动时间