高考物理 能力梯级提升思维高效训练 4.8磁场及带电粒子在磁场中的运动.doc

能力梯级提升思维高效训练磁场及带电粒子在磁场中的运动一、单项选择题1.（2012南京模拟）显像管是电视机的重要组成部分.如图所示，为电视机显像管及其偏转线圈l的示意图.如果发现电视画面的幅度比正常时偏小，不可能是下列哪些原因引起的( a.电子枪发射能力减弱，电子数减少b.加速电场的电压过高，电子速率偏大c.偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少d.偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱2.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/s b.m/sc2 m/s d.2 m/s3.(2012海淀区模拟)在x轴上方有垂直于纸面向外的匀强磁场，同一种带电粒子从o点射入磁场.当入射方向与x轴正向的夹角=45时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，如图所示，当为60时，为了使粒子从ab的中点c射出磁场，则速度应为( )a(v1+v2)b(v1+v2)c(v1+v2)d(v1+v2)二、多项选择题4.（2012连云港模拟）如图所示，在正四棱柱abcd -abcd的中心线oo上有一根通有恒定电流的无限长直导线，下列有关各点的磁场的说法正确的是( )a.棱aa上的各点磁感应强度大小相等b.棱ad上的各点磁感应强度大小相等c.棱ab上的各点磁感应强度方向相同d.棱cc上的各点磁感应强度方向相同5.(2012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6.(2012武汉模拟)如图所示，有一垂直于纸面向外磁感应强度为b的有界匀强磁场(边界上有磁场)，其边界为一边长为l的三角形，a、b、c为三角形的顶点.今有一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)，以速度v从ab边上某点p既垂直于ab边又垂直于磁场的方向射入磁场，然后从bc边上某点q射出.若从p点射入的该粒子能从q点射出，则( )a|pb|b|pb|c|qb|d|qb|l三、计算题7.(2012衡水模拟)在真空中，半径r3102 m的圆形区域内有匀强磁场，方向如图所示，磁感应强度b0.2 t，一个带正电的粒子，以初速度v0106 m/s从磁场边界上直径ab的一端a射入磁场，已知该粒子的比荷108 c/kg，不计粒子重力求：(1)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是多少？(2)若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角，求入射时v0方向与ab的夹角及粒子的最大偏转角.8.如图所示，在一底边长为2a，=30的等腰三角形区域(d在底边中点)，有垂直纸面向外的匀强磁场.现有一质量为m，电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为u的电场加速后，从d点垂直于ef进入磁场，不计重力和空气阻力的影响.(1)若粒子恰好垂直于ec边射出磁场，求磁场的磁感应强度b为多少？(2)改变磁感应强度的大小，粒子进入磁场偏转后能打到ed板，求粒子从进入磁场到第一次打到ed板的最长时间是多少？(3)改变磁感应强度的大小，可以再延长粒子在磁场中的运动时间，求粒子在磁场中运动的极限时间.(不计粒子与ed板碰撞的作用时间.设粒子与ed板碰撞前后，电量保持不变并以相同的速率反弹)答案解析1.【解析】选a.画面变小是由于电子束的偏转角减小，即轨道半径变大造成的，由公式知，如果加速电压增大，将引起v增大，而偏转线圈匝数或电流减小，都会引起b减小，从而使轨道半径增大，偏转角减小，画面的幅度变小.2.【解析】选c.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，由平均速度的定义式m/s，即c选项正确3.【解析】选d.设oa=l1,ob=l2，则，由几何关系可得解得，故d正确.4.【解析】选a、d.根据恒定电流周围磁场的分布特点可知，棱aa上的各点磁感应强度大小相等，a正确；棱ad上各点到导线的距离不相等，因此磁感应强度大小不相等，b错误；根据安培定则，棱ab上各点的磁场方向不同，棱cc上各点的磁场方向相同，故c错误，d正确.5.【解析】选b、d.根据带电粒子在磁场中运动的周期t=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r=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t=即由轨迹所对的圆心角决定，故b、d正确，a、c错误.6.【解析】选a、d.由于粒子的半径确定，圆心必定在经过ab的直线上，可将粒子的半圆画出来，然后移动三角形，获取ac边的切点以及从bc边射出的最远点.由半径公式可得粒子在磁场中做圆周运动的半径为rl，如图所示，当圆心处于o1位置时，粒子正好从ac边切过，并与bc边切过，因此入射点p1为离开b最远的点，满足pbl，a正确；当圆心处于o2位置时，粒子从p2射入，打在bc边的q点，由于此时q点距离ab最远为圆的半径r，故qb最大，即qbl，d正确.7.【解析】(1)粒子射入磁场后，由于不计重力，所以洛伦兹力充当圆周运动需要的向心力，根据牛顿第二定律有qv0b所以rm.(2)粒子在圆形磁场区域轨迹为一段半径r5 cm的圆弧，要使偏转角最大，就要求这段圆弧对应的弦最长，即为场区的直径，粒子运动轨迹的圆心o在ab弦的中垂线上，如图所示由几何关系可知sin0.6，所以37而最大偏转角为274.答案：(1)5102 m (2)37 748.【解析】(1)依题意，粒子经电场加速射入磁场时的速度为v.由qu=得v= 粒子在磁场中做匀速圆周运动其圆心在e点，如图所示，半径r1=a 由洛伦兹力提供向心力：qvb= 由式得：b=(2)粒子速率恒定，从进入磁场到第一次打到ed板的圆周轨迹与ec边相切时，路程最长，运动时间最长.如图，设圆周半径为r2由图中几何关系：得：r2=a 最长时间t= 由式得：t=(3)解法一：设粒子圆周运动半径为r，r=当r越小，最后一次打到ed板的点就越靠近e端点，在磁场中圆周运动累积路程越大，时间