高考物理一轮复习 第九章 第3课时 带电粒子在匀强磁场中的运动备考典题精炼 粤教版.doc

第九章 第3课时 带电粒子在匀强磁场中的运动(课时活页卷)一、单项选择题（创新题）1“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球进行了近距离勘探，在月球重力分布、磁场分布及元素测定方面取得了新的成果月球上的磁场极其微弱，通过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹，可分析月球磁场的强弱分布情况，如图所示是探测器通过月球表面、四个位置时，拍摄到的电子运动轨迹照片(尺寸比例相同)，设电子速率相同，且与磁场方向垂直，则可知磁场从强到弱的位置排列正确的是()abc d【答案】a【解析】由图可知带电粒子做圆周运动的半径r1r2r3r4，根据带电粒子在匀强磁场中轨道半径公式r可得：b1b2b3b4，故选项a正确2随着生活水平的提高，电视机已进入千家万户，显像管是电视机的重要组成部分如图所示为电视机显像管及其偏转线圈l的示意图如果发现电视画面的幅度比正常时偏小，不可能是下列哪些原因引起的()a电子枪发射能力减弱，电子数减少b加速电场的电压过高，电子速率偏大c偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少d偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱【答案】a【解析】画面变小是由于电子束的偏转角减小，即轨道半径变大造成的，由公式r知，因为加速电压增大，将引起v增大，而偏转线圈匝数或电流减小，都会引起b减小，从而使轨道半径增大，偏转角减小，画面变小综上所述，只有a项符合题意（2013.广东梅州中学月考）3如图所示，mn为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为b12b2，一带电荷量为q、质量为m的粒子从o点垂直mn进入b1磁场，则经过多长时间它将向下再一次通过o点()a. b.c. d.【答案】b【解析】粒子在磁场中的运动轨迹如右图所示，由周期公式t知，粒子从o点进入磁场到再一次通过o点的时间t，所以b选项正确4如图所示，一电子束垂直于电场线与磁感线方向入射后偏向a极板，为了使电子束沿射入方向做直线运动，可采用的方法是()a将变阻器滑动头p向右滑动b将变阻器滑动头p向左滑动c将极板间距离适当减小d将极板间距离适当增大【答案】d【解析】电子入射极板后，偏向a板，说明eqbvq，由e可知，减小场强e的方法有增大板间距离，和减小板间电压，故c项错误，d正确；而移动滑动头p并不能改变板间电压，故a、b均错误二、双项选择题5如图所示，在x0，y0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于oxy平面向里，大小为b.现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子，在x轴上到原点的距离为x0的p点，以平行于y轴的初速度射入此磁场，在磁场力作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场，不计重力的影响下列分析正确的是()a能确定粒子通过y轴时的位置b能确定粒子速度的大小c不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间d以上三个判断都不对【答案】ab【解析】因粒子垂直于x轴射入磁场，又垂直于y轴射出磁场，可确定坐标原点o为圆心，半径rx0.由x0可知，可求出v0，由t，t，可求出t，也能求出粒子射出磁场的位置，yx0，故a、b两项正确（2013.广东连州中学月考）6如图所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入，穿过此区域的时间为t.若加上磁感应强度为b、垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子飞出磁场时偏离原方向60，利用以上数据可求出下列物理量中的()a带电粒子的比荷b带电粒子在磁场中运动的周期c带电粒子的初速度d带电粒子在磁场中运动的半径【答案】ab【解析】由带电粒子在磁场中运动的偏转角，可知带电粒子运动轨迹所对的圆心角为60，因此由几何关系得磁场宽度lrsin 60sin 60，又未加磁场时有lv0t，所以可求得比荷，a项对；周期t可求出，b项对；因初速度未知，所以c、d项错7如右图所示，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，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f点射出所用时间最短【答案】ad【解析】作出示意图如图所示，根据几何关系可以看出，当粒子从d点射出时，轨道半径增大为原来的二倍，由半径公式r可知，速度也增大为原来的二倍，选项a正确，显然选项c错误；当粒子的速度增大为原来的四倍时，才会从f点射出，选项b错误；据粒子的周期公式t，可见粒子的周期与速度无关，在磁场中的运动时间取决于其轨迹圆弧所对应的圆心角，所以从e、d射出时所用时间相等，从f点射出时所用时间最短82011年“315”到来之际，平板电视终于纳入“三包”当中，显示屏等关键零部件包修3年如右图所示，电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的电子束经过加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面不加磁场时，电子束将通过磁场中心o点而打到屏幕上的中心m，加磁场后电子束偏转到p点外侧现要使电子束偏转回到p点，可行的办法是()a增大加速电压b增加偏转磁场的磁感应强度c将圆形磁场区域向屏幕靠近些d将圆形磁场的半径增大些【答案】ac【解析】若电子束的初速度不为零，则qu，解得v，轨道半径r，增大偏转磁场的磁感应强度，轨道半径减小，电子束偏转到p点外侧；增大加速电压，轨道半径增大，电子束偏转回到p点；将圆形磁场区域向屏幕靠近些，电子束偏转回到p点故ac两项正确9如图所示，带有正电荷的a粒子和b粒子同时以同样大小的速度从宽度为d的有界匀强磁场的边界上的o点分别以30和60(与边界的夹角)射入磁场，又恰好不从另一边界飞出，则下列说法中正确的是()aa、b两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是ba、b两粒子在磁场中做圆周运动的半径之比是ca、b两粒子的之比是da、b两粒子的之比是【答案】bd【解析】racos 30rad，rbcos 60rbd，解得，a错b对；因r，故r，故，c错d对三、非选择题10.如图所示，长为l、间距为d的平行金属板间，有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b，两板不带电，现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计)，从左侧两极板的中心处以不同速率v水平射入，欲使粒子不打在板上，求粒子速率v应满足什么条件？【答案】v或v【解析】设粒子刚好打在上极板左边缘时(如图所示)r1，又r1，解得v1.设粒子刚好打在上极板右边缘时，由图知：rl2(r2)2，所以r2，又r2，解得v2.综上分析，要使粒子不打在极板上，其入射速率应满足以下条件：v或v.11在电视机的设计制造过程中，要考虑到地磁场对电子束偏转的影响，可采用某种技术进行消除为确定地磁场的影响程度，需先测定地磁场的磁感应强度的大小，在地球的北半球可将地磁场的磁感应强度分解为水平分量b1和竖直向下的分量b2，其中b1沿水平方向，对电子束影响较小可忽略，b2可通过以下装置进行测量如图所示，水平放置的显像管中电子(质量为m，电荷量为e)从电子枪的炽热灯丝上发出后(初速度可视为0)，先经电压为u的电场加速，然后沿水平方向自南向北运动，最后打在距加速电场出口水平距离为l的屏上，电子束在屏上的偏移距离为d.(1)试判断电子束偏向什么方向(2)试求地磁场的磁感应强度的竖直分量b2.【答案】(1)向东偏(2)【解析】(1)利用左手定则，可得电子束向东偏(2)由题意作出电子的运动轨迹如图所示电子经电场加速，由动能定理得：eumv2电子在磁场中做圆周运动，利用几何知识得：r2(rd)2l2洛伦兹力提供向心力evb2m，得：r由以上各式得：b2.12如图所示，在坐标系xoy中，第一象限内充满着两个匀强磁场a和b，op为分界线，在区域a中，磁感应强度为2b，方向垂直于纸面向里；在区域b中，磁感应强度为b，方向垂直于纸面向外，p点坐标为(4l,3l)一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从p点沿y轴负方向射入区域b，经过一段时间后，粒子恰能经过原点o，不计粒子重力(sin 370.6，cos 370.8)求：(1)粒子从p点运动到o点的时间最少是多少？(2)粒子运动的速度可能是多少？【答案】(1)(2)(n1,2,3)【解析】(1)设粒子的入射速度为v，用ra、rb