高考物理一轮复习 第八章 磁场对运动电荷的作用课时作业23（含解析）.doc

二十三磁场对运动电荷的作用1如图所示，一带电塑料小球质量为m，用丝线悬挂于o点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60，水平磁场垂直于小球摆动的平面当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为()a0b2mgc4mgd6mg答案：c解析：设小球自左方摆到最低点时速度为v，则mv2mgl(1cos 60)，此时qvbmgm，当小球自右方摆到最低点时，v大小不变，洛伦兹力方向发生变化，tmgqvbm，得t4mg，故c正确2带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将()a可能做直线运动b可能做匀减速运动c一定做曲线运动d可能做匀速圆周运动答案：c解析：带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动或匀速圆周运动，c正确3如图所示，m、n和p是以mn为直径的半圆弧上的三点，o为半圆弧的圆心，在o点存在垂直纸面向里运动的匀速电子束mop60，在m、n处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时o点的电子受到的洛伦兹力大小为f1.若将m处长直导线移至p处，则o点的电子受到的洛伦兹力大小为f2.那么f2与f1之比为()a1b2c1 1d12答案：b解析：长直导线在m、n、p处时在o点产生的磁感应强度b大小相等，m、n处的导线在o点产生的磁感应强度方向都向下，合磁感应强度大小为b12b，p、n处的导线在o点产生的磁感应强度夹角为60，合磁感应强度大小为b2b，可得b2b12，又因为f洛qvb，所以f2f12，选项b正确4(多选)如图所示，在边界上方存在着垂直纸面向里的匀强磁场，有两个电荷量、质量均相同的正、负粒子(不计重力)，从边界上的o点以相同速度先后射入磁场中，入射方向与边界成角，则正、负粒子在磁场中()a运动轨迹的半径相同b重新回到边界所用时间相同c重新回到边界时速度大小和方向相同d重新回到边界时与o点的距离相等答案：acd解析：洛伦兹力充当带电粒子做圆周运动的向心力，qvbm，带电粒子做圆周运动的半径r，根据题意，正、负粒子在磁场中运动的轨道半径相同，选项a正确；根据qvbmr，可得带电粒子做圆周运动的周期t，而正粒子在磁场中运动的时间为t1t，而负粒子在磁场中运动的时间为t2t，两时间并不相同，选项b错误；正、负带电粒子重新回到边界时速度大小和方向是相同的，选项c正确；两粒子重新回到边界时与o点的距离都是2rsin ，选项d正确5(2015马鞍山二检)如图所示，abcd为一正方形边界的匀强磁场区域，磁场边界边长为l，三个粒子以相同的速度从a点沿ac方向射入，粒子1从b点射出，粒子2从c点射出，粒子3从cd边垂直于磁场边界射出，不考虑粒子的重力和粒子间的相互作用根据以上信息，可以确定()a粒子1带负电，粒子2不带电，粒子3带正电b粒子1和粒子3的比荷之比为21c粒子1和粒子3在磁场中运动的时间之比为41d粒子3的射出位置与d点相距答案：b解析：根据左手定则可知粒子1带正电，粒子2不带电，粒子3带负电，选项a错误；粒子1在磁场中的轨迹为四分之一圆周，半径r1l，时间t1t，粒子3在磁场中的轨迹为八分之一圆周，半径r3l，时间t3t，则t1t3，选项c错误；由r可知粒子1和粒子3的比荷之比为r3r121，选项b正确；粒子3的射出位置与d点相距(1)l，选项d错误6两个电荷量分别为q和q的带电粒子a和b分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30和60，磁场宽度为d，两粒子同时由a点出发，同时到达b点，已知a、b连线与磁场边界垂直，如图所示，则()a两粒子的轨道半径之比rarb1b两粒子的质量之比mamb12ca粒子带正电，b粒子带负电d两粒子的速度之比vavb12答案：b解析：由几何关系可知，rarb3，选项a错误；由于两粒子的运动时间相等，由t可知mamb12，选项b正确；由左手定则可判定a粒子带负电，b粒子带正电，选项c错误；根据r，可判断vavb23，选项d错误7如图所示，正方形区域abcd中有一垂直于纸面向里的匀强磁场，一个粒子(不计重力)以速度v从ab边的中点m沿既垂直于ab边又垂直于磁场的方向射入磁场，正好从ad边的中点n射出若将磁感应强度b变为原来的2倍，其他条件不变，则这个粒子射出磁场的位置是()aa点bn、d之间的某一点cc、d之间的某一点db、c之间的某一点答案：a解析：粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当粒子垂直于ab边从中点m射入时，又从ad边的中点n射出，则a点为圆心，且r，当磁感应强度加倍时，半径变为原来的，则a正确8如图所示，abc为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，磁场垂直于纸面向外，比荷为的电子以速度v0从a点沿ab方向射入，欲使电子能经过bc边，则磁感应强度b的取值应为()abbbcb答案：c解析：由题意，如图所示，电子正好经过c点，此时圆周运动的半径r，要想电子从bc边经过，圆周运动的半径要大于，由带电粒子在磁场中运动的公式r，有，即b，c正确9(多选)如图所示为圆柱形区域的横截面，在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射，穿过此区域的时间为t.在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为b，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转60角，根据上述条件可求下列物理量中的哪几个()a带电粒子的比荷b带电粒子在磁场中运动的周期c带电粒子在磁场中运动的半径d带电粒子的初速度答案：ab解析：设磁场区域的半径为r，不加磁场时，带电粒子速度的表达式为v；由题图可知带电粒子在磁场中的运动半径rrcot 30r；由粒子在磁场中运动的轨道半径公式可得r；由以上三式可得，周期tt.由此可知正确选项为a、b10如图所示，中轴线pq将矩形区域mndc分成上、下两部分，上部分充满垂直纸面向外的匀强磁场，下部分充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度皆为b一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从p点进入磁场，速度与边mc的夹角30.mc边长为a，mn边长为8a，不计粒子重力求：(1)若要求该粒子不从mn边射出磁场，其速度最大是多少？(2)若要求该粒子恰从q点射出磁场，其在磁场中的运行时间最少是多少？答案：(1)(2)解析：(1)设该粒子恰不从mn边射出磁场时的轨迹半径为r，由几何关系得：rcos 60ra，解得ra又由qvbm解得最大速度v(2)由几何关系知，轨迹半径为r时，粒子每经过分界线pq一次，在pq方向前进的位移为轨迹半径r的倍设粒子进入磁场后第n次经过pq时恰好到达q点有nr8a解得n4.62n所能取的最小自然数为5粒子做圆周运动的周期为t粒子每经过pq分界线一次用去的时间为tt粒子到达q点的最短时间为tmin5t11如图所示，在一个边长为a的正六边形区域内存在磁感应强度为b、方向垂直于纸面向里的匀强磁场三个相同带正电的粒子，比荷为，先后从a点沿ad方向以大小不等的速度射入匀强磁场区域，粒子在运动过程中只受磁场力作用已知编号为的粒子恰好从f点飞出磁场区域，编号为的粒子恰好从e点飞出磁场区域，编号为的粒子从ed边上的某一点垂直边界飞出磁场区域求：(1)编号为的粒子进入磁场区域的初速度大小；(2)编号为的粒子在磁场区域内运动的时间；(3)编号为的粒子在ed边上飞出的位置与e点的距离答案：(1)(2)(3)(23)a解析：(1)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1，初速度大小为v1，qv1bm由几何关系可得r1解得v1(2)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r2，线速度大小为v2，周期为t2，则qv2bm，t2解得t2由几何关系可得，粒子在正六边形区域磁场运动的过程中，转过的圆心角为60，则粒子在磁场中运动的时间t(3)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r3，由几何关系可得ae2acos 30ar32aoe3aegr3oe(23)a.12如图所示，在一半径为r圆形区域内有磁感应强度为b的匀强磁场，方向垂直纸面向外一束质量为m、电量为q且带正电的粒子沿平行于直径mn的方向进入匀强磁场，粒子的速度大小不同，重力不计入射点p到直径mn的距离为h，求： (1)某粒子经过磁场射出时的速度方向恰好与其入射方向相反，求粒子的入射速度是多大？(2)恰好能从m点射出的粒子速