2014活页作业24 磁场对运动电荷的作用 Word版含解析.doc

活页作业(二十四)磁场对运动电荷的作用1(2012广东高考)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()AM带负电，N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对M、N做正功DM的运行时间大于N的运行时间2(2012北京高考)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()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：在磁场中做匀速圆周运动的粒子，有qvB，且v，则T.由电流的定义式I，得表达式I，可知选项A、C错误，D正确；电流值与速率无关，选项B错误答案：D3质子(p)和粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和R，周期分别为Tp和T.则下列选项正确的是()ARpR12，TpT12BRpR11，TpT11CRpR11，TpT12DRpR12，TpT11解析：由题中已知条件并结合磁偏转的半径公式R得：R，可知质子(p)和粒子(He)的轨道半径之比为RpR12；再由题中已知条件并结合磁偏转的周期公式T得：T，可知质子和粒子的周期之比为TpT12，A正确答案：A4空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场，其方向随时间做周期性变化，磁感应强度B随时间t变化的图象如图所示，规定B0时，磁场的方向穿出纸面一电荷量q5107 C、质量m51010 kg的带电粒子，位于某点O处，在t0时刻以初速度v0 m/s沿某方向开始运动不计重力的作用，不计磁场的变化可能产生的一切其他影响则在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于()A m/sB. m/sC2 m/sD. m/s解析：带电粒子在磁场中的运动半径为r0.01 m，周期为T0.02 s，作出粒子的轨迹示意图如图所示，所以在磁场变化N个(N为整数)周期的时间内，带电粒子的平均速度的大小等于2 m/s，即C选项正确答案：C5.(2012安徽高考)如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过t时间从C点射出磁场，OC与OB成60角现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为()A.tB2tC.tD3t解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，据牛顿第二定律有qvBm，解得粒子第一次通过磁场区时的半径为r，圆弧AC所对应的圆心角AOC60，经历的时间为tT(T为粒子在匀强磁场中运动周期，大小为T，与粒子速度大小无关)；当粒子速度减小为v/3后，根据r知其在磁场中的轨道半径变为r/3，粒子将从D点射出，根据图中几何关系得圆弧AD所对应的圆心角AOD120，经历的时间为tT2t.由此可知本题正确选项只有B.答案：B6.(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7.(2013株洲质检)如图所示，为一圆形区域的匀强磁场，在O点处有一放射源，沿半径方向射出速率为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，对应角度值如图所示，不考虑带电粒子的重力则()A带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为31B带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为1C带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为21D带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为12解析：设圆形磁场的半径为R，则从A处射出的粒子的轨道半径r1R.同理，从B处射出的粒子的轨道半径r2R，又轨道半径r，所以，即31，A正确从A射出的粒子在磁场中的运动时间t1T1.同理，从B射出的粒子在磁场中的运动时间t2T2，所以t1t223，C、D错误答案： A8.(2013东北三省三校联考)如图所示的正方形区域，在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一初速度从ab边中点垂直于该边方向射入时，穿过此区域的时间为t.若在该区域加一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，带电粒子仍从同一位置以同一速度入射，粒子从c点射出若仅B、t为已知量，根据上述条件能求出的物理量为()A带电粒子的初速度B带电粒子在磁场中运动的半径C带电粒子在磁场中运动的周期D带电粒子的质量解析：设粒子的初速度为v0，磁场区域的边长为L.则当未加磁场时，粒子做匀速直线运动，v0；当加磁场时，粒子的运动轨迹如图所示，由几何关系知R2L2(R)2，解得轨迹半径RL，又R，所以，周期Tt.由题意知L未知，所以无法确定v0、R，能确定比荷和周期T，A、B、D错误，C正确答案：C9.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()A在荧光屏上将出现一个圆形亮斑，其半径为B在荧光屏上将出现一个条形亮线，长度为(1cos )C在荧光屏上将出现一个半圆形亮斑，其半径为D在荧光屏上将出现一个条形亮线，长度为(1sin )解析：同种带电粒子以相同的速率进入匀强磁场，在洛伦兹力作用下做圆周运动，圆周运动的半径相同，r，当粒子垂直MN进入磁场，粒子做半个圆周运动后打在荧光屏上最远处，距离P点的距离l2r，当粒子的速度方向与PQ夹角为时，亮点离P点最近，粒子的圆周的弦长l12rcos cos ，所以在荧光屏上将出现亮线，长度为ll1(1cos )，B正确答案：B10(2011浙江高考)利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L.一群质量为m、电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，对于能够从宽度为d的缝射出的粒子，下列说法正确的是()A粒子带正电B射出粒子的最大速度为C保持d和L不变，增大B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D保持d和B不变，增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大解析：带电粒子能够从右缝中射出，进入磁场时所受洛伦兹力方向应向右，由左手定则可判定粒子带负电，选项A错误；由qvBm得，v，射出粒子运动的最大半径为rmax，射出粒子运动的最小半径为rmin，故射出粒子的最大速度为vmax，选项B正确；射出粒子的最小速度为vmin，vvmaxvmin，若保持d和L不变，增大B时，v增大，选项C正确；若保持d和B不变，增大L时，v不变，选项D错误答案：BC11.如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场现从矩形区域ad边的中点O处，垂直磁场射入一速度方向与ad边夹角为30、大小为v0的带电粒子已知粒子质量为m，电荷量为q，ad边长为l，重力影响不计(1)试求粒子能从ab边射出磁场的v0值；(2)在满足粒子从ab边射出磁场的条件下，粒子在磁场中运动的最长时间是多少？解析：由于磁场边界的限制，粒子从ab边射出磁场时速度有一定范围，当v0有最小值v1时，粒子轨迹速度恰与ab边相切；当v0有最大值v2时，粒子轨迹恰与cd边相切轨迹示意图如图所示(磁场未画出)(1)当v0有最小值v1时，有R1R1sin 30l，由轨道半径公式有R1mv1/qB，得v1qBl/3m.当v0有最大值v2时，有R2R2sin 30，由半径公式有R2mv2/qB，得v2qBl/m.所以带电粒子从磁场中的ab边射出时，其速度范围应为v0.(2)要使粒子在磁场中运动时间最长，其轨迹对应的圆心角应最大，由(1)知，当速度为v1时，粒子在磁场中的运动时间最长，对应轨迹的圆心角为，则tmax.答案：见解析12如图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B0.10 T，磁场区域半径r m，左侧区圆心为O1，磁场向里，右侧区圆心为O2，磁场向外两区域切点为C.今有质量m3.21026 kg，带电荷量q1.61