【立体设计】高考物理 第8章 第3讲 磁场对运动电荷的作用课后限时作业 新人教版.doc

课后限时作业(三十五)(时间：45分钟 满分：100分)一、选择题(每小题5分，共40分)1如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场（磁场足够大），一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30角的方向从原点垂直磁场射入，则负电子与正电子在磁场中运动时间之比为（不计正、负电子间的相互作用力） （ ）a.13 b.21 c.31 d.12【解析】由图和左手定则可知负电子向下偏转，在磁场中运动的轨迹对应圆心角为60，正电子向上偏转，在磁场中运动的轨迹对应圆心角为120.因为带电粒子在磁场中运动时间t=，所以负电子与正电子在磁场中运动的时间之比为12.【答案】d2如图所示圆形区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准圆心o射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则在磁场中运动时间较长的带电粒子()a速率一定越小b速率一定越大c在磁场中通过的路程一定越长d在磁场中的周期一定越大【解析】粒子在磁场中做圆周运动，其运动周期t，由于带电粒子的质量和电荷量都相同，则其运动周期都相同，在磁场中运动时间越长的带电粒子，其做圆周运动的路径对应的圆心角越大，即半径r较小，由r可知其速率越小，a正确【答案】a3如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里.一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向，以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场.现将磁场的磁感应强度变为原来的2倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是 ( )a.在b、n之间某点 b.在n、a之间某点c.a点 d.在a、m之间某点【解析】设原磁场为b，半径为r，氢核做圆周运动r=,若b=2b，则r= =r,则氢核恰好从a点射出.【答案】c4. 如图所示，在沿水平方向向里的匀强磁场中，带电小球a与b在同一竖直线上，其中小球b带正电荷并被固定，小球a与一水平放置的光滑绝缘板c接触而处于静止状态.若将绝缘板c沿水平方向抽去后，此后小球a可能 （ ）a.处于静止状态 b.沿轨迹1运动c.沿轨迹2运动 d.沿轨迹3运动【解析】小球a初始静止，受重力、弹力和库仑力，易知小球a不可能带负电.小球a带正电，撤去c板之后，若重力和库仑力恰平衡，则仍处于静止状态，a正确；若库仑力大于重力，则可由左手定则判断b正确.【答案】a、b5.如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为b的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0,在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是图中的（ ）【解析】带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，当重力与洛伦兹力相等时，圆环将做匀速直线运动，a正确；当洛伦兹力大于重力时，圆环受到摩擦力的作用，并且随着速度的减小而减小，圆环将做加速度减小的减速运动，最后做匀速运动；如果重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用，且摩擦力越来越大，圆环将做加速度增大的减速运动，故b、c错误；圆可能增加，故d错误.【答案】a6.如图所示，l1和l2为两条平行的虚线，l1上方和l2下方都是垂直纸面向外的磁感应强度相同的匀强磁场，a、b两点都在l1上.带电粒子从a点以初速度v斜向下与l1成45角射出，经过偏转后正好过b点，经过b时速度方向也斜向下，且方向与a点方向相同.不计重力影响，下列说法中正确的是（ ）a.该粒子一定带正电b.该粒子一定带负电c.若将带电粒子在a点时初速度变大（方向不变），它仍能经过b点d.若将带电粒子在a点时初速度变小（方向不变），它不能经过b点【解析】若粒子带负电，其运动轨迹如图甲所示，则be=cd，若在a点时粒子初速度变大，则d、e两点同时右移，粒子仍能通过b点；若在a点时粒子初速度减小，则d、e两点同时左移，粒子仍能通过b点；若粒子带正电，其运动轨迹如图乙所示，则be=cd，同上分析，无论粒子在a点速度变大还是变小，都能通过b点，故只有选项c正确.【答案】c7如图所示，直角三角形abc中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿ab方向射入磁场，分别从ac边上的p、q两点射出，则 （ ）a.从p射出的粒子速度大b.从q射出的粒子速度大c.从p射出的粒子，在磁场中运动的时间长d.两粒子在磁场中运动的时间一样长【解析】作出各自的轨迹如图所示，根据圆周运动特点知，分别从p、q点射出时，与ac边夹角相同，故可判定从p、q点射出时，半径r1r2.所以，从q点射出的粒子速度大，b正确.根据图示，可知两个圆心角相等，所以，从p、q点射出时，两粒子在磁场中的运动时间相等.正确选项应是b、d.【答案】b、d8.(2011届金华测试）真空区域中存在如图所示形式变化的均匀磁场，该磁场的磁感应强度大小不变、方向随时间做周期性变化. 一电荷量q=510-7 c,质量m=510-10 kg的带电粒子，位于该真空区域中某点处，在t=0时刻以初速度v0= m/s沿垂直于磁场的方向开始运动.不计粒子重力的作用，不计磁场的变化可能产生的一切其他影响.则带电粒子在磁场中运动n个（n为整数）周期的时间内的平均速度的大小等于（ ）a. m/s b. m/sc. m/s d. m/s【解析】带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为r=0.01 m,周期为t=0.02 s,则=0.005 s=510-3 s,对应磁场磁感应强度随时间的变化规律可知此段时间内磁感应强度不变，粒子恰好完成14个圆周运动，做出粒子的轨迹示意图如图所示，所以带电粒子在磁场中运动n个（n为整数）周期的时间内的平均速度的大小= m/s,c正确.【答案】c二、非选择题(共60分)9（9分）如图所示，有一匀强磁场，磁感应强度b=9.110-4t,c、d为垂直于磁场的同一平面上的两点，它们之间的距离l=0.05 m，今有一电子在此磁场中运动，它经过c点时速度v的方向和磁场垂直，且与cd成=30的夹角.电子在c点所受磁场力的方向为 ；若电子做圆周运动恰能经过d点，则电子的速度大小v= m/s;它从c到d所用的时间t= s.【解析】（1）电子在c点所受磁场力方向，由左手定则判定是垂直于v与cd成60角.（2）若电子做圆周运动恰能经过d点，找圆心o，则有其半径r：rcos60=cd,而r=mv/qb，v= m/s=8106 m/s.（3）电子由c到d所用时间t=t,而t=2m/qb, .【答案】垂直于v与cd成60角 8106 6.510-910(14分)如图所示，匀强磁场的磁感应强度为b，宽度为d，边界为cd和ef.一电子从边界cd外侧以速率v0垂直射入匀强磁场，入射方向与边界cd间夹角为.已知电子的质量为m、电荷量为e，为使电子能从磁场的另一侧ef射出，则电子的入射速率v0至少多大？【解析】本题考查圆周运动的边界问题当入射速率v0很小时，电子会在磁场中转动一段圆弧后又从cd一侧射出入射速率越大，轨道半径越大，当轨道刚好与边界ef相切时，电子恰好能从ef射出，如图所示电子恰好能射出时，由几何知识可得rrcosd.由evbm得r.联立得v0.故电子要射出磁场，速率至少为.【答案】11(18分)电子质量为m、电荷量为q，以与x轴成角的速度v0射入磁感应强度为b的匀强磁场中，最后落在x轴的p点，如图所示，求：(1)的大小；(2)电子由o点射入后到达p点所需时间t.【解析】(1)过o点和p点作速度方向的垂线，两线交点即电子做圆周运动的圆心，由几何关系知2rsin，又bqv0m.联立解得sin.(2)由几何关系知2t，又v0r，联立各式得t.【答案】(1)sin(2)12(2011届茂名检测)(19分)如图所示，在mn与pq之间有两个匀强磁场区域，两磁场的磁感应强度分别为b1、b2，方向均与纸面垂直，两磁场的分界线oo与mn和pq都垂直现有一带正电的粒子质量为m，电荷量为q，以速度v0垂直于边界mn射入磁场b1，并最终垂直于边界pq从oq段射出已知粒子始终在纸面内运动，且每次均垂直oo越过磁场分界线(1)写出mn与pq间的距离d的表达式；(2)用d、v0表示粒子在磁场中运动的时间【解析】(1)粒子在oq间射出