【导与练】（福建专版）高考物理一轮复习 第二课时磁场对运动电荷的作用课时训练.doc

第课时磁场对运动电荷的作用 【测控导航】知识点题号1.洛伦兹力1、42.带电粒子在磁场中的运动2、3、5、73.综合应用6、8、9、10、111.如图所示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为b的匀强磁场中.质量为m、带电荷量为+q的小滑块从斜面顶端由静止下滑.在滑块下滑的过程中,下列判断正确的是(c)a.滑块受到的摩擦力不变b.滑块沿斜面下滑的速度变化,但洛伦兹力大小不变c.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下d.b很大时,滑块可能静止于斜面上解析:由左手定则可判断出滑块受到的洛伦兹力垂直斜面向下,选项c正确;滑块沿斜面下滑的速度变化,则洛伦兹力的大小变化,压力变化,滑块受到的摩擦力变化,选项a、b错误;滑块由静止释放,沿斜面下滑,随速度增大,摩擦力增大,最终在斜面上匀速运动,选项d错误.2.(2012年北京卷)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.极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时,被地球磁场俘获,从而改变原有运动方向,向两极做螺旋运动而形成的.科学家发现并证实,向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的,其原因有下列几种可能:洛伦兹力对粒子做负功,使其动能减小空气阻力做负功,使其动能减小南、北两极的磁感应强度增强太阳对粒子的引力做负功其中正确的是(b)a.b.c.d.解析:洛伦兹力不做功,错;高能粒子在运动过程中要克服空气阻力做功,动能减小,速度减小,又由r=mvqb可知,半径会减小,对;越靠近两极,磁感应强度越大,半径越小,对;地球对粒子的引力远大于太阳的引力,而实际上v还是减小的,错,故应选b.5. (2012年广东卷)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运行的轨迹半径关系为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.6.两个带电粒子以同一速度、同一位置进入匀强磁场,在磁场中它们的运动轨迹如图所示.粒子a的运动轨迹半径为r1,粒子b的运动轨迹半径为r2,且r2=2r1,q1、q2分别是粒子a、b所带的电荷量,则(c)a.a带负电、b带正电、比荷之比为q1m1q2m2=21b.a带负电、b带正电、比荷之比为q1m1q2m2=12c.a带正电、b带负电、比荷之比为q1m1q2m2=21d.a带正电、b带负电、比荷之比为q1m1q2m2=11解析:根据磁场方向及两粒子在磁场中的偏转方向可判断出a、b分别带正、负电,根据半径之比可计算出比荷之比为21.7.(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(b)a.mvqrtan2b.mvqrcot2c.mvqrsin2d.mvqrcos2解析:粒子轨迹如图所示,根据几何关系r=rcot2,再根据qvb=mv2r,解得b=mvqrcot2,故选项b正确.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.下列说法正确的是(d)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不一定相同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:由于带电粒子的比荷相同,则周期t=2mqb相同,如果粒子从磁场左边界出去,则粒子都是在磁场中运动了半个周期,则时间相同,但轨迹不一定相同,a、c错误;由r=mvqb可知,v相同则轨道半径r相同,b错误;粒子运动的周期相同,粒子偏转的圆心角越大,在磁场中运动的时间越长,d正确.9.如图所示,mn是一荧光屏,当带电粒子打到荧光屏上时,荧光屏能够发光.mn的上方有磁感应强度为b的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.p为屏上的一小孔,pq与mn垂直.一群质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力),以相同的速率v,从p处沿垂直于磁场方向射入磁场区域,且分布在与pq夹角为的范围内,不计粒子间的相互作用,则以下说法正确的是(b)a.在荧光屏上将出现一个圆形亮斑,其半径为mvqbb.在荧光屏上将出现一个条形亮线,其长度为2mvqb(1-cos )c.在荧光屏上将出现一个半圆形亮斑,其半径为mvqbd.在荧光屏上将出现一个条形亮斑,其长度为2mvqb(1-sin )解析:带电粒子射入磁场区域,将受到洛伦兹力作用而向左偏转,其到达荧光屏的最远位置与小孔p的距离为圆周运动的直径,由于qvb=mv2r,则r=mvqb;而最右边射入磁场的带电粒子容易求得到达荧光屏的位置距小孔p为2mvqbcos ,故荧光屏上将出现的条形亮线长度为2mvqb(1-cos ),选项b正确.10.(2012江南十校联考)如图所示,边界oa与oc之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场,边界oa上有一粒子源s.某一时刻,从s平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用),所有粒子的初速度大小相同,经过一段时间有大量粒子从边界oc射出磁场.已知aoc=60,从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于t6(t为粒子在磁场中运动的周期),则从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最长时间为(b)a.t3b.t2c.2t3d.5t6解析:由左手定则可知,粒子在磁场中做逆时针方向的圆周运动.由于粒子速度大小都相同,故轨迹弧长越小,粒子在磁场中运动时间就越短;而弧长越小,所对弦长也越短,所以从s点作oc的垂线sd,则sd为最短弦,可知粒子从d点射出时运行时间最短,如图所示,根据最短时间为t6,可知osd为等边三角形,粒子圆周运动半径r=sd,过s点作oa垂线交oc于e点,由几何关系可知se=2sd,se为圆弧轨迹的直径,所以从e点射出,对应弦最长,运行时间最长,且t=t2,故选项b正确.11. (2012年全国新课标卷)如图,一半径为r的圆表示一柱形区域的横截面(纸面).在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场,一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域,在圆上的b点离开该区域,离开时速度方向与直线垂直.圆心o到直线的距离为35r.现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场,同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域,也在b点离开该区域.若磁感应强度大小为b,不计重力,求电场强度的大小.解析:粒子在磁场中做圆周运动.设圆周的半径为r,由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得qvb=mv2r式中v为粒子在a点的速度.过b点和o点作直线的垂线,分别与直线交于c和d点.由几何关系知,线段ac、bc和过a、b两点的轨迹圆弧的两条半径(未画出)围成一个正方形.因此ac=bc=r设cd=x,由几何关系得ac