高考物理一轮总复习 第9章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用.doc

磁场对运动电荷的作用时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。其中16为单选，710为多选)12016肇庆质检如图所示，通电竖直长直导线的电流方向向上，初速度为v0的电子平行于直导线竖直向上射出，不考虑电子的重力，则电子将 ()a向右偏转，速率不变，r变大b向左偏转，速率改变，r变大c向左偏转，速率不变，r变小d向右偏转，速率改变，r变小答案a解析由安培定则可知，直导线右侧的磁场垂直纸面向里，根据左手定则可知，电子受洛伦兹力方向向右，故向右偏转；由于洛伦兹力不做功，故速率不变，由r向右偏b变小，可知r变大，故选a。22016西工大附中模拟为了科学研究的需要，常常将质子(带有一个正的元电荷，质量为一个原子质量单位)和粒子(带有两个正的元电荷，质量为四个原子质量单位)等带电粒子贮存在圆环状空腔中，圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场中，带电粒子在其中做匀速圆周运动(如图)。如果质子和粒子分别在两个完全相同的圆环状空腔中做圆周运动，且在同样的匀强磁场中，比较质子和粒子在圆环状空腔中运动的动能eh和e，运动的周期th和t的大小，有()aehe，thtbehe，thtcehe，thtdehe，tht答案b解析洛伦兹力充当向心力，根据牛顿第二定律可得bqvm，解得r，ekmv2，联立解得r，因rhr，m4mh，q2qh，得ehe，由t，得tht，故b正确。3如图甲所示为足够大空间内存在水平方向的匀强磁场，在磁场中a、b两物块叠在一起置于光滑水平面上，物块a带正电，物块b不带电且表面绝缘，a、b接触面粗糙，自t0时刻起用水平恒力f作用在物块b上，由静止开始做匀加速直线运动。图乙图象的横轴表示时间，则纵轴y可以表示()aa所受摩擦力的大小bb对地面压力的大小ca所受合力的大小db所受摩擦力的大小答案b解析由于a、b由静止开始做匀加速直线运动，所以合外力恒定，且b所受摩擦力大小等于b对a的摩擦力，以a为研究对象，由牛顿第二定律得fmaa，不随时间改变，故a、c、d选项错误。a带正电，所受洛伦兹力向下，a受支持力fnamagbqvmagbqat，符合图象。b受地面支持力fnb(mamb)gbqv(mamb)gbqat，也符合图象，故b选项正确。4如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从a点沿直径aob方向射入磁场，经过t时间从c点射出磁场，oc与ob成60角。现将带电粒子的速度变为，仍从a点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为()a.tb2tc.td3t答案b解析设带电粒子以速度v进入磁场做圆周运动，圆心为o1，半径为r1，则根据qvb，得r1，根据几何关系得tan，且160，如图所示。当带电粒子以v的速度进入时，轨道半径r2r1，圆心在o2，则tan。即tan3tan。故60，2120；带电粒子在磁场中运动的时间tt，所以，即t22t12t，故选项b正确，选项a、c、d错误。52016山东师范大学附中模拟如图所示，在一水平放置的平板mn的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为b，磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔o射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中r。哪个图是正确的()答案b解析由题图知，磁场垂直纸面向里，根据左手定则可判断带负电的粒子在洛伦兹力作用下顺时针转动，从o点水平向左进入磁场的粒子的轨迹是左边界，从o点垂直于mn进入磁场的粒子能到达右边最远处，所以粒子的轨迹图正确的为b选项。62016枣庄高三期末如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子(带电粒子重力不计)，恰好从e点射出，则()a如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出b如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从f点射出c如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，也将从d点射出d只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从e点射出所用时间最短答案a解析如图，粒子从e点射出圆心是o1，如果粒子的速度增大为原来的二倍，由r可知半径也增大为原来的二倍，由对称性可看出粒子将从d点射出，选项a正确；如果粒子的速度增大为原来的三倍，圆心是o3，设正方形的边长为a，原半径为r1a，r33r1a，线段o3faar3，所以不可能从f点射出，选项b错误；由r可看出，磁感应强度增大时，半径减小，不会从d点射出，选项c错误；因粒子运动的周期一定，在磁场中运动的时间与圆心角成正比，从以上分析和图中可看出圆心为o1、o2时粒子运动轨迹对应的圆心角相等，故在磁场中运动的时间也相等，选项d错误。72017甘肃第一次诊断如图所示为“研究带电粒子在匀强磁场中运动”的演示仪结构图。若励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直且水平向右，电子速度的大小v和磁场的磁感应强度b可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节，则下列说法正确的是()a仅增大励磁线圈中的电流，电子束运动轨迹的半径将变大b仅提高电子枪的加速电压，电子束运动轨迹的半径将变大c仅增大励磁线圈中的电流，电子做圆周运动的周期不变d仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期不变答案bd解析电子在加速电场中加速，由动能定理有eumv2，电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有ebv，解得r，t，可见增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，电子束运动轨迹的半径变小，电子做圆周运动的周期变小，选项a、c错误；提高电子枪的加速电压，电子束运动轨迹的半径变大，电子做圆周运动的周期不变，故b、d正确。82017重庆南开中学月考如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中有三个带电粒子，它们在纸面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，其中1和2为质子的轨迹，3为粒子(氦核)的轨迹。三者的轨道半径关系为r1r2r3，并相切于p点。设v、a、t、f分别表示它们做圆周运动的线速度、加速度、周期和所受的洛伦兹力的大小，则下列判断正确的是()av1v2v3ba1a2a3ct1t2t3df1f2f3答案ab解析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时半径为r，比荷相等时，r与v成正比，则有v1v2。设带电粒子的质量和电荷量分别为m、q，则带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期为t，t与比荷成反比，质子与粒子的比荷之比为21，则有t1t2t3。v，由于r2r3，t2t3，所以v2v3，选项a正确，c错误。粒子的加速度为a，因为v1v2，故有a1a2。又，t2t3，所以23，根据av，所以a2a3，选项b正确。f洛qvb，v1v2，所以f1f2，选项d错误。9如图所示，宽d4 cm的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁场方向垂直纸面向里。现有一群正粒子从o点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为r10 cm，则()a右边界：8 cmy8 cm有粒子射出b右边界：0y8 cm有粒子射出c左边界：y8 cm有粒子射出d左边界：0y16 cm有粒子射出答案ad解析根据左手定则，正粒子在匀强磁场中将沿逆时针方向转动，由轨道半径r10 cm画出粒子的两种临界运动轨迹。如图所示，oo1o1aoo2o2co2e10 cm，由几何关系得abbc8 cm，oe16 cm，因此答案为a、d。10如图所示，半径为r的半圆形有界匀强磁场(含半圆形边界)，磁感应强度大小为b、方向垂直纸面向外，位于圆心o点处的质子源可在纸面内沿各个方向以相等速率向磁场区域内连续发射质量为m、电荷量为q的质子(重力不计)，则下列说法正确的是()a为使所有质子均不会从磁场圆弧边界acd射出磁场，则质子的速率vb从圆心o处以斜向右与ad夹角为60的方向发射的质子恰从d点射出，则质子的轨道半径为rc若质子的速率v，则质子在磁场中运动的最长时间为tmaxd若质子的速率v，则所有质子在磁场中通过的区域的面积为r2答案abd解析质子在磁场中做圆周运动，根据题意分析知，要使质子均不从圆弧边界acd射出磁场，则质子的半径应满足r1，由qvbm，解得v，故选项a正确；图甲中，根据几何关系可知r2cos30，解得r2r，故选项b正确；若质子的速率v，则如图乙所示，当质子在磁场中运动的轨迹圆弧对应的弦为磁场区域圆的半径时，质子在磁场中有最长运动时间，由几何关系可知tmax，故tmax，选项c错误；若质子的速率v，由图乙可知待求磁场区域面积为图中阴影部分面积，则s2rrsin30r2r2，故选项d正确。二、非选择题(本题共2小题，共40分)112016辽宁沈阳一模(20分)如图所示，在真空中坐标xoy平面的x0区域内，有磁感应强度b1.0102t的匀强磁场，方向与xoy平面垂直，在x轴上的p(10,0)点，有一放射源，在xoy平面内向各个方向发射速率v104 m/s的带正电的粒子，粒子的质量为m1.61025 kg，电荷量为q1.61018 c，求带电粒子能打到y轴上的范围。答案1010 cm解析带电粒子在磁场中运动时由牛顿第二定律得：qvbm，解得：r0.1 m10 cm。如图所示，当带电粒子打到y轴上方的a点与p连线正好为其圆轨迹的直径时，a点即为粒子能打到y轴上方的最高点。因op10 cm，ap2r20 cm，则oa10 cm。当带电粒子的圆轨迹正好与y轴下方相切于b点时，若圆心再向左偏，则粒子就会从纵轴离开磁场，所以b点即为粒子能打到y轴下方的最低点，易得obr10 cm，综上所述，带电粒子能打到y轴上的范围为1010 cm。12(20分)如图所示，在xoy平面内以o为圆心、r0为半径的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v0从a(r0,0)点沿x轴负方向射入区域，经过p(0，r0)点，沿y轴正方向进入同心环形区域，为使粒子经过区域后能从q点回到区域，需在区域内加一垂直于纸面向里的匀强磁场。已知oq与x轴负方向成30角，不计粒子重力。求：(1)区域中磁感应强度b0的大小；(2)环形区域的外圆半径r至少为多大；(3)粒子从a点出发到再次经过a点所用的最短时间。答案(1)b0(2)rr0(3)tmin解析(1)设粒子在区域内轨迹圆半径为r1，由图中几何关系