【全程复习】高考物理第一轮复习方略 8.2磁场对运动电荷的作用课时提能演练（含解析） 新人教版.doc

全程复习2014届高考物理全程复习方略（人教版-第一轮）课时提能演练（含详细解析）8.2磁场对运动电荷的作用(40分钟 100分)一、选择题(本题共8小题，每题9分，至少一个答案正确，选不全得5分，共72分)1.如图所示,在通电直导线下方,有一电子沿平行导线方向以速度v向左运动,则关于电子的运动轨迹和运动半径的判断正确的是( )a.将沿轨迹运动,半径越来越小b.将沿轨迹运动,半径越来越大c.将沿轨迹运动,半径越来越小d.将沿轨迹运动,半径越来越大2.电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动，下面说法中正确的是( )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.粒子只受到洛伦兹力作用时，运动的动能不变3.(2011海南高考)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界.一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从o点入射.这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子，不计重力.下列说法正确的是( )a.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同b.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同c.在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同d.在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大4.一束带电粒子以同一速度,并从同一位置进入匀强磁场,在磁场中它们的轨迹如图所示.粒子q1的轨迹半径为r1,粒子q2的轨迹半径为r2,且r2=2r1,q1、q2分别是它们的带电量,则( )a.q1带负电、q2带正电,比荷之比为=21b.q1带负电、q2带正电,比荷之比为=12c.q1带正电、q2带负电,比荷之比为=21d.q1带正电、q2带负电,比荷之比为=115.如图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图,其核心部分是两个d形金属盒.在加速带电粒子时,两金属盒置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连.带电粒子在磁场中运动的动能ek随时间t的变化规律如图乙所示,忽略带电粒子在电场中的加速时间,则下列判断正确的是( )a.在ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1b.高频电源的变化周期应该等于tn-tn-1c.粒子加速次数越多,粒子最大动能一定越大d.要想粒子获得的最大动能越大,可增加d形盒的面积6.(2012常州模拟)1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖.若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列说法中正确的是( )a.该束带电粒子带负电b.速度选择器的p1极板带正电c.在b2磁场中运动半径越大的粒子,质量越大d.在b2磁场中运动半径越大的粒子,比荷越小7.(2012衡水模拟)如图所示,一半径为r的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,一质量为m,电荷量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心o的方向射入磁场,从磁场中射出时速度方向改变了角.磁场的磁感应强度大小为( )a. b. c. d. 8.长为的水平极板间,有垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为b,板间距离也为,板不带电,现有质量为m,电荷量为q的正电粒子(不计重力),从极板间左边中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是( )a.使粒子的速度b.使粒子的速度c.使粒子的速度d.使粒子的速度二、计算题(本大题共2小题，共28分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位) 9.(2012肇庆模拟)(12分)如图所示，在一个圆形区域内，两个方向都垂直于纸面向外的匀强磁场分布在以直径a2a4为边界的两个半圆形区域、中，直径a2a4与a1a3的夹角为60，一质量为m、带电荷量为+q的粒子以某一速度从区的边缘点a1处沿与a1a3成30角的方向射入磁场，再以垂直a2a4的方向经过圆心o进入区，最后再从a2处射出磁场.已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t,求区和区中磁感应强度b1和b2的大小(忽略粒子重力).10.(16分)在实验室中，需要控制某些带电粒子在某区域内的滞留时间，以达到预想的实验效果.现设想在xoy的纸面内存在如图所示的匀强磁场区域，在o点到p点区域的x轴上方，磁感应强度为b，方向垂直纸面向外，在x轴下方，磁感应强度大小也为b，方向垂直纸面向里，op两点距离为x0.现在原点o处以恒定速度v0不断地向第一象限内发射氘核粒子.(1)设粒子以与x轴成45角从o点射出，第一次与x轴相交于a点，第n次与x轴交于p点，求氘核粒子的比荷(用已知量b、x0、v0、n表示)，并求oa段粒子运动轨迹的弧长(用已知量x0、v0、n表示).(2)求粒子从o点到a点所经历时间t1和从o点到p点所经历时间t(用已知量x0、v0、n表示).答案解析1.【解析】选a.根据安培定则可以确定导线下方磁场方向垂直于纸面向里,再根据左手定则和电子带负电知,电子受洛伦兹力方向向上.再根据,b越来越大,故r越来越小,故a正确.2.【解析】选b、d.因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时f=bqv，当粒子速度与磁场平行时f=0.再者由于洛伦兹力的方向永远与粒子速度方向垂直，因此速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，所以a选项错误.因为+q改为-q且速度反向时所形成的电流方向与原+q运动形成的电流方向相同，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由f=bqv知大小不变，所以b选项正确.因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场成任意夹角，所以c选项错误.因为洛伦兹力总与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，粒子动能不变，洛伦兹力只改变粒子的运动方向，所以d选项正确.3.【解析】选b、d.根据带电粒子在磁场中运动的周期，由此可知两种粒子在磁场中的运动周期相同，若速度不同的粒子在磁场中转过的圆心角相同时，轨迹可以不同，但运动时间相同，由半径公式可知，入射速度相同的粒子轨迹相同，粒子在磁场中运动的时间，即由轨迹所对的圆心角决定，故b、d正确，a、c错误.【变式备选】如图所示,在半径为r的圆形区域内有匀强磁场.在边长为2r的正方形区域里也有匀强磁场,两个磁场的磁感应强度大小相同.两个相同的带电粒子以相同的速率分别从m、n两点射入匀强磁场.在m点射入的带电粒子,其速度方向指向圆心;在n点射入的带电粒子,速度方向与边界垂直,且n点为正方形边长的中点,则下列说法正确的是( )a.带电粒子在磁场中飞行的时间可能相同b.从m点射入的带电粒子可能先飞出磁场c.从n点射入的带电粒子可能先飞出磁场d.从n点射入的带电粒子不可能比m点射入的带电粒子先飞出磁场【解析】选a、b、d.画轨迹草图如图所示,容易得出粒子在圆形磁场中的轨迹长度(或轨迹对应的圆心角)不会大于在正方形磁场中的,故a、b、d正确.4.【解析】选c.根据知,半径与比荷成反比.故.再根据左手定则知,q1带正电,q2带负电,故c正确.5.【解析】选a、d.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期与速度大小无关,因此,在ek-t图中应有t4-t3=t3-t2=t2-t1,选项a正确;带电粒子在回旋加速器中每运行一周加速两次,高频电源的变化周期应该等于2(tn-tn-1),选项b错;由可知,粒子获得的最大动能取决于d形盒的半径,当轨道半径与d形盒半径相等时就不能继续加速,故选项c错d对.6.【解析】选b、d.根据左手定则可确定粒子带正电,a错误;由速度选择器中电场力和洛伦兹力方向相反知,p1板带正电,b正确;根据，故可以确定c错误,d正确.7.【解析】选b.粒子轨迹如图,根据几何关系,再根据，解得,故b正确.8.【解题指南】粒子不打在极板上,可以从左侧或右侧射出磁场,然后由运动轨迹边界条件确定粒子半径,由圆周运动规律确定临界条件.【解析】选a、c.依题意粒子打在板上的临界状态如图所示.由几何关系有,故.根据,则,.那么欲使粒子不打在极板上,可使粒子速度或.9.【解析】粒子在区运动轨迹的圆心在a2处，由几何知识和题意可知，轨道半径r1=r,则 (2分)轨迹所对应的圆心角 (1分)则运动时间(2分)粒子在区运动轨迹的圆心在oa2的中点，由几何关系可知轨迹半径,则(2分)轨迹对应的圆心角2=，则运动时间(2分)由题意知：(1分)由式联立解得： (2分)答案：10.【解析】(1)氘核粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得 (2分)解得粒子运动的半径 (2分)由几何关系知，粒子从a点到o点的弦长为，由题意知 (2分)解得氘核粒子的比荷： (2分)由几何关系得，oa段粒子运动轨迹的弧长：，圆心角：，由以上各式解得 (2分)(2)粒子从o点到a点所经历的时间： (3分)从o点到p点所经历的时间 (3分)答案:(1) (2) 【总结提升】带电粒子在磁场中运动应注意的