【导与练】（浙江专用）高考物理大一轮总复习 第八章 第2课时 运动电荷在磁场中受到的力知能达标训练(1).doc

第2课时运动电荷在磁场中受到的力【测控导航】知识点题号1.洛伦兹力1、3、42.带电粒子在磁场中的运动5、6、73.综合应用2、8、9、10、11一、单项选择题1. (2013年安徽理综)图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线,其横截面位于正方形的四个顶点上,导线中通有大小相同的电流,方向如图所示.一带正电的粒子从正方形中心o点沿垂直于纸面的方向向外运动,它所受洛伦兹力的方向是(b)a.向上b.向下c.向左d.向右解析:d、b导线在o点产生的磁场的磁感应强度叠加后抵消,a、c导线在o点产生的磁场的磁感应强度叠加后水平向左,再依据左手定则判断带正电的粒子所受洛伦兹力的方向向下,选项b正确.2.(2012年北京理综)处于匀强磁场中的一个带电粒子,仅在磁场力作用下做匀速圆周运动.将该粒子的运动等效为环形电流,那么此电流值(d)a.与粒子电荷量成正比b.与粒子速率成正比c.与粒子质量成正比d.与磁感应强度成正比解析:粒子仅在磁场力作用下做匀速圆周运动有qvb=mv2r,得r=mvqb,周期t=2rv=2mqb,其等效环形电流i=qt=q2b2m,故选项d正确.3.如图所示,一束电子流沿管的轴线进入螺线管,忽略重力,电子在管内的运动应该是(c)a.当从a端通入电流时,电子做匀加速直线运动b.当从b端通入电流时,电子做匀加速直线运动c.不管从哪端通入电流,电子都做匀速直线运动d.不管从哪端通入电流,电子都做匀速圆周运动解析:由于通电螺线管内存在匀强磁场,电子运动方向与磁感线平行,所以不管从哪端通入电流,电子都做匀速直线运动.4.来自宇宙的质子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质子在进入地球周围的空间时,将(b)a.竖直向下沿直线射向地面b.相对于预定地点,稍向东偏转c.相对于预定地点,稍向西偏转d.相对于预定地点,稍向北偏转解析:地球表面地磁场方向由南向北,质子是氢原子核,带正电,根据左手定则可判定,质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东.(1)解答本题首先要明确磁场的分布情况,地磁的北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近.(2)应用左手定则时要注意粒子的电性以及运动的方向.5. 如图所示,质量为m、电荷量为e的电子的初速度为零,经电压为u的加速电场加速后进入磁感应强度为b的偏转磁场(磁场方向垂直纸面),其运动轨迹如图所示.以下说法中正确的是(d)a.加速电场的场强方向向上b.偏转磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里c.电子在电场中运动和在磁场中运动时,加速度都不变,都是匀变速运动d.电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小为f=ebm2eum 解析:电子带负电,向上加速运动,因此加速电场的方向应为竖直向下,选项a错误;电子刚进入偏转磁场时受水平向左的洛伦兹力,根据左手定则知偏转磁场的方向垂直纸面向外,选项b错误;电子在电场中运动时加速度可能变化,在磁场中运动时,加速度变化,选项c错误;根据动能定理可知,电子进入磁场时的速度为v,ue=12mv2,洛伦兹力的大小为f=bev,得f=ebm2eum,选项d正确.6.(2013年新课标全国理综)空间有一圆柱形匀强磁场区域,该区域的横截面的半径为r,磁场方向垂直于横截面.一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60.不计重力,该磁场的磁感应强度大小为(a)a.3mv03qrb.mv0qrc.3mv0qrd.3mv0qr解析: 带电粒子射入磁场其轨迹及各量的几何关系如图所示.粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即qv0b=mv02r,粒子在磁场中的轨道半径r=rtan 60=3r,则b=mv0qr=3mv03qr,选项a正确.7.(2012年广东理综)质量和电荷量都相等的带电粒子m和n,以不同的速率经小孔s垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示.下列表述正确的是(a)a.m带负电,n带正电b.m的速率小于n的速率c.洛伦兹力对m、n做正功d.m的运行时间大于n的运行时间解析:由左手定则判断得m带负电、n带正电,选项a正确.由题图可知m、n半径关系为rmrn,由半径r=mvqb可知,vmvn,选项b错误.因洛伦兹力与速度方向时刻垂直,故不做功,选项c错误.由周期公式t=2mqb及t=12t可知,tm=tn,选项d错误.二、不定项选择题8.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.下列说法中正确的是(bd)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解析:粒子进入磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即qvb=mv2r,则轨迹半径r=mvqb,周期t=2rv=2mqb.由于粒子的比荷相同,入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同,选项b正确.入射速度不同的粒子,在磁场中的运动轨迹不同,但运动时间可能相同,比如,速度较小的粒子会从磁场的左边界飞出,都运动半个周期,而它们的周期相同,故选项a错误,进而可知选项c错误.由于所有粒子做圆周运动的周期相同,故在磁场中运动时间越长的,其轨迹所对的圆心角一定越大,选项d正确.一般处理带电粒子在磁场中运动问题的方法步骤如下:找圆心,在粗略画出粒子在磁场中的运动轨迹的基础上,找出圆心的位置;确定半径,主要由三角形几何关系求出(一般是三角形的边边关系、边角关系、全等、相似等);确定偏转角度,求时间.9.(2012年江苏高考)如图所示,mn是磁感应强度为b的匀强磁场的边界.一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从o点射入磁场.若粒子速度为v0,最远能落在边界上的a点.下列说法正确的有(bc)a.若粒子落在a点的左侧,其速度一定小于v0b.若粒子落在a点的右侧,其速度一定大于v0c.若粒子落在a点左右两侧d的范围内,其速度不可能小于v0-qbd2md.若粒子落在a点左右两侧d的范围内,其速度不可能大于v0+qbd2m解析:当粒子从o点以速度v0垂直于mn进入磁场时,落在mn上的点离o点最远,设o、a间的距离为d+x,则有:d+x2=mv0bq当v0大小不变、方向改变时,粒子就落在a点的左侧,故选项a错误.若粒子落在a点的右侧,由r=mvbq可知,v一定大于v0,故选项b正确.若粒子落在a点左侧d处时,粒子的最小速度vmin一定满足:x2=mvminbq解两式可得:vmin=v0-qbd2m,故选项c正确.当vv0+qbd2m时,只要改变速度的方向,也可以使粒子落在a点左右两侧d的范围内,故选项d错误.三、非选择题10.(2013杭州一模)如图所示,在坐标系xoy内有一半径为a的圆形区域,圆心坐标为o1(a,0),圆内分布有垂直纸面向里的匀强磁场(图中未画出).一质量为m、电荷量为+q(q0)的粒子以速度v从o点垂直于磁场方向射入,当入射速度方向沿x轴正方向时,粒子恰好从o1点正上方的a点射出磁场,不计粒子重力.(1)求磁感应强度b的大小;(2)若带电粒子以沿x轴正方向成角(0r,要使粒子在磁场中运动的时间最长,则粒子在磁场中运动的圆弧所对应的弧长最长,从图中可以看出,以直径ab为弦、r为半径所作的圆周,粒子