高三物理二轮复习 专题辅导与应用 第1部分 专题整合突破 专题三 电场和磁场 第2讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动课时过关.doc

第2讲 磁场及带电粒子在磁场中的运动对应学生用书课时过关(七)第149页一、选择题1导学号：82460339(2015江西十校二模，14)1820年丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应在奥斯特实验中，将直导线沿南北方向水平放置，小指针靠近直导线，下列结论正确的是()a把小磁针放在导线的延长线上，通电后，小磁针会转动b把小磁针平行地放在导线的下方，在导线与小磁针之间放置一块铝板，通电后，小磁针不会转动c把小磁针平行地放在导线的下方，给导线通以恒定电流，然后逐渐增大导线与小磁针之间的距离，小磁针转动的角度(与通电前相比)会逐渐减小d把黄铜针(用黄铜制成的小指针)平行地放在导线的下方，通电后，黄铜针会转动解析：将小磁针放在导线的延长线上，通电后，小磁针不会转动，a错把小磁针平行地放在导线的下方，在导线与小磁针之间放置一块铝板，通电后，小磁针仍然会转动，b错把小磁针放在导线下方，给导线通以恒定电流，导线周围存在磁场，距导线越远，磁场越弱，小磁针转动的角度(与通电前相比)越小，c对黄铜针没有磁性，不会转动，d错答案：c2导学号：82460340(2015河北石家庄一轮质检，16)如图所示，质量为m的导体棒ab垂直圆弧形金属导轨mn、pq放置，导轨下端接有电源，导体棒与导轨接触良好，不计一切摩擦现欲使导体棒静止在导轨上，则下列方法可行的是()a施加一个沿ab方向的匀强磁场b施加一个沿ba方向的匀强磁场c施加一个竖直向下的匀强磁场d施加一个竖直向上的匀强磁场解析：施加一个沿ab方向的匀强磁场或ba方向的匀强磁场，导体棒都不受安培力，不可能静止在导轨上，则a、b错；由b看向a时，施加一个竖直向下的匀强磁场，由左手定则可知导体棒所受安培力方向水平向右，可能静止在导轨上，则c对；由b看向a时，施加一个竖直向上的匀强磁场，由左手定则可知，导体棒所受安培力方向水平向左，不可能静止在导轨上，则d错答案：c3导学号：82460341(2015河北唐山调研，18)如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为b，导轨宽度为l，一端与电源连接一质量为m的金属棒ab垂直于平行导轨放置并接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，在安培力的作用下，金属棒以v0的速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过导体棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为()a37b30c45 d60解析：本题考查通电导体棒在磁场中的平衡问题由题意对棒受力分析，设磁感应强度的方向与竖直方向成角，则有bilcos (mgbilsin )整理得bil电流有最小值，就相当于安培力有最小值，最后由数学知识解得：30，则a、c、d错，b对答案：b4导学号：82460342(2015河北百校联考，16)如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场重力不计、电荷量一定的带电粒子以速度v正对着圆心o射入磁场，若粒子射入、射出磁场点间的距离为r，则粒子在磁场中的运动时间为()a. b.c. d.解析：本题考查带电粒子在磁场中的运动问题，根据题意可画出粒子运动轨迹示意图，如图所示：由几何关系可知60，120粒子从ab运动的时间tt，又t，tan，解得时间t.所以a正确，b、c、d错误答案：a5导学号：82460343(2015山东济南一模，19)无限长通电直导线在其周围某一点产生磁场的磁感应强度大小与电流成正比，与导线到这一点的距离成反比，即bk(式中k为常数)如图甲所示，光滑绝缘水平面上平行放置两根无限长直导线m和n，导线n中通有方向如图的恒定电流in，导线m中的电流im大小随时间变化的图象如图乙所示，方向与n中电流方向相同绝缘闭合导线框abcd放在同一水平面上，ab边平行于两直导线，且位于两者正中间则以下说法正确的是()a0t0时间内，流过r的电流方向由cdbt02t0时间内，流过r的电流方向由dcc0t0时间内，不计cd边电流影响，则ab边所受安培力的方向向左dt02t0时间内，不计cd边电流影响，则ab边所受安培力的方向向右解析：0t0时间内，m中电流由0逐渐增加到in，则线框中合磁场向里且逐渐增大，则感应电流的磁场应向外，线框中电流方向为abcda，故a对t02t0时间内，m中电流由in增大到2in，线框中磁场向里且逐渐增大，则感应电流的磁场仍向外，线框中电流方向为abcda，b错.0t0时间内，ab中电流由ab，ab处磁场向外，则其所受安培力的方向向左，c对t02t0时间内，ab中电流仍为ab，但ab处磁场方向向里，则其所受安培力的方向向右，d对答案：acd6导学号：82460344如图所示，有一垂直于纸面向外的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度为b，其边界为一边长为l的正三角形(边界上有磁场)，a、b、c为三角形的三个顶点今有一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)，以速度v从ab边上的某点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()apbl bpblcqbl dqbl解析：由bqv，可知rl，则从p点射入的粒子轨迹最长时为切着ac边，此时pb，而当粒子在其中经历圆弧时，从bc边上射出时，qb最大为l，故a、d正确答案：ad7导学号：82460345如图所示，aob为一边界为圆的匀强磁场，o点为圆心，d点为边界ob的中点，c点为边界上一点，且cdao.现有两个完全相同的带电粒子以相同的速度射入磁场(不计粒子重力)，其中粒子1从a点正对圆心射入，恰从b点射出，粒子2从c点沿cd射入，从某点离开磁场，则可判断()a粒子2在bc之间某点射出磁场b粒子2必在b点射出磁场c粒子1与粒子2在磁场中的运动时间之比为32d粒子1与粒子2的速度偏转角度应相同解析：粒子从a点射入，恰好从b点射出，则粒子做圆周运动的半径等于圆的半径，从圆弧ab水平入射的粒子都将聚集到b点，则选项b正确；分析得粒子1和2的运动的圆弧对应的圆心角分别为90和60，由tt，得两粒子运动的时间之比为32，则选项c正确答案：bc8导学号：82460346(2015武汉联考)如图所示，带异种电荷的粒子a、b以相同的动能同时从o点射入宽度为d的有界匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30和60，且同时到达p点a、b两粒子的质量之比为()a12 b21c34 d43解析：根据粒子a、b动能相同得，mavmbv；a粒子在磁场中运动轨迹半径rad/，b粒子在磁场中运动轨迹半径rbd.a粒子所对的圆心角为120，轨迹弧长为sa2ra/32d/3，运动时间tasa/va；b粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为60，轨迹弧长为sbrb/3d/3，运动时间tbsb/vb；由a、b两粒子同时到达p点得tatb，联立求得a、b两粒子速度之比为vavb2，质量之比，选项c正确答案：c9导学号：82460347(2015杭州模拟)如图所示，在竖直放置的金属板m上放一个放射源c，可向纸面内各个方向射出速率均为v的粒子，p是与金属板m平行的足够大的荧光屏，到m的距离为d.现在p与金属板m间加上垂直纸面的匀强磁场，调整磁感应强度的大小，恰使沿m板向上射出的粒子刚好垂直打在荧光屏上若粒子的质量为m，电荷量为2e.则()a磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度b的大小为b磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度b的大小为c在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为2dd在荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为4d解析：由左手定则可判断，磁感应强度的方向垂直纸面向外，由rd得：b，a错误，b正确；粒子沿水平面向右运动时，恰好与光屏相切，此为打在屏上最下方的粒子，故荧光屏上能观察到的亮斑区的长度为2r2d，c正确，d错误答案：bc10导学号：82460348(2015潮州模拟)空间虚线上方存在匀强磁场，磁感应强度为b；一群电子以不同速率v从边界上的p点以相同的方向射入磁场其中某一速率v0的电子从q点射出，如图所示已知电子入射方向与边界夹角为，则由以上条件可判断()a该匀强磁场的方向是垂直纸面向里b所有电子在磁场中的轨迹相同c速率大于v0的电子在磁场中运动时间长d所有电子的速度方向都改变了2解析：由左手定则可以判定，该匀强磁场的方向垂直于纸面向里，a正确；由r可知，不同速率的电子具有不同的轨道半径，因此有不同的运动轨迹，b错误；由几何关系可确定，不同速率的电子在磁场中圆周运动时，速度方向改变的角度均为2，圆弧所对应的圆心角均为2，由tt可知，所有电子的运动时间均相同，故c错误，d正确答案：ad二、非选择题11导学号：82460350如图所示，在平面直角坐标系xoy的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m5.0108 kg、电量为q1.0106 c的带电粒子，从静止开始经u010 v的电压加速后，从p点沿图示方向进入磁场，已知op30 cm，(粒子重力不计，sin 370.6，cos 370.8)，求：(1)带电粒子到达p点时速度v的大小(2)若磁感应强度b2.0 t，粒子从x轴上的q点离开磁场，求oq的距离(3)若粒子不能进入x轴上方，求磁感应强度b满足的条件解析：(1)对带电粒子的加速过程，由动能定理得：qumv2解得：v20 m/s甲(2)带电粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，则：qvb解得：r0.50 m而0.50 m故圆心一定在x轴上，轨迹如图甲所示：由几何关系可知：oqrrsin 530.90 m乙(3)带电粒子不从x轴射出，如图乙所示：由几何关系得：oprrcos 53r解得：b t5.33 t答案：(1)20 m/s(2)0.90 m(3)b5.33 t12.导学号：82460352(2015石家庄一模)如图所示，m、n为加速电场的两极板，m板中心有一小孔q，其正上方有一半径为r11m的圆形磁场区域，圆心为o，另有一内半径为r1，外半径为r2 m的同心环形磁场区域，区域边界与m板相切于q点，磁感应强度大小均为b0.5 t，方向相反，均垂直于纸面一比荷4107 c/kg带正电的粒子从n板的p点由静止释放，经加速后通过小孔q，垂直进入环形磁场区域已知点p、q、o在同一竖直线上，不计粒子的重力，且不考虑粒子的相对论效应(1)若加速电压u11.25106 v，求粒子刚进入环形磁场时的速率v0.(2)要使粒子能进入中间的圆形磁场区域，加速电压u2应满足什么条件？(3)在某加速电压下，粒子进入圆形磁场区域，恰能水平通过圆心o，之后返回到出发点p，求粒子从q孔进入磁场到第一次回到q点所用的时间解析：(1)粒子在匀强电场中，由动能定理得：qu1mv，解得v01107 m/s.(2)粒子刚好不进入中间圆形磁场的轨迹如图所示，设此时粒子在磁场中运动的旋转半径为r1，在rtqoo1