高考物理二轮复习 考前保温训练6 磁场和带电粒子在磁场中的运动（含解析）.doc

磁场和带电粒子在磁场中的运动(限时30分钟)1关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是()a安培力的方向可以不垂直于直导线b安培力的方向总是垂直于磁场的方向c安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关d将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半答案：b解析：由左手定则可知，安培力的方向一定与磁场方向和直导线垂直，选项a错，b正确；安培力的大小fbilsin 与直导线和磁场方向的夹角有关，选项c错误；将直导线从中点折成直角，假设原来直导线与磁场方向垂直，若折成直角后一段与磁场仍垂直，另一段与磁场平行，则安培力的大小变为原来的一半，若折成直角后，两段都与磁场垂直，则安培力的大小变为原来的，因此安培力大小不一定是原来的一半，选项d错误2如图，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流i1和i2，且i1i2；a、b、c、d为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c与两导线共面；b点在两导线之间，b、d的连线与导线所在平面垂直磁感应强度可能为零的点是()aa点 bb点 cc点 dd点答案：c解析：由安培定则画出a、b、c、d的磁感线的分布图，由图可知电流i1、i2在a、c两点的磁场方向相反，这两点处的磁感应强度可能为零，又i1i2，故磁感应强度为零的点距i1距离应比i2大，故c正确，a、b、d均错误3如图所示，金属棒mn两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由m向n的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为.如果仅改变下列某一个条件，角的相应变化情况是()a棒中的电流变大，角变大b两悬线等长变短，角变小c金属棒质量变大，角变大d磁感应强度变大，角变小答案：a解析：金属棒mn受力分析及其侧视图如图所示，由平衡条件可知f安mgtan ，而f安bil，即bilmgtan ，则i，m，b，故a正确，c、d错误角与悬线长度无关，b错误4图甲所示有界匀强磁场的宽度与图乙所示圆形匀强磁场的半径相等，一不计重力的粒子从左边界的m点以一定初速度水平向右垂直射入磁场，从右边界射出时速度方向偏转了角，该粒子以同样的初速度沿半径方向垂直射入磁场，射出磁场时速度方向偏转了2角，已知磁场、的磁感应强度大小分别为b1、b2，则b1与b2的比值为()甲乙a2cos bsin ccos dtan 答案：c解析：设有界磁场宽度为d，则粒子在磁场和磁场中的运动轨迹分别如图(a)、(b)所示，由洛伦兹力提供向心力知bqvm，得b，由几何关系知dr1sin ，dr2tan ，联立得cos ，c正确 (a) (b)5如图所示是回旋加速器的工作原理图，两个半径为r的中空半圆金属盒d1、d2间窄缝宽为d，两金属电极间接有高频电压u，中心o处粒子源产生的质量为m、带电荷量为q的粒子在两盒间被电压u加速，匀强磁场垂直两盒面，粒子在磁场中做匀速圆周运动，令粒子在匀强磁场中运行的总时间为t，则下列说法正确的是()a粒子的比荷越小，时间t越大b加速电压u越大，时间t越大c磁感应强度b越大，时间t越大d窄缝宽度d越大，时间t越大答案：c解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力bqvm及粒子最大偏转半径为r得带电粒子获得的最大动能为ekm，令加速次数为n，则nquekm，粒子每加速一次后，在磁场中运动半个周期，所以粒子在匀强磁场中运行的总时间tn，联立得t，c正确，a、b、d错误6如图所示，水平线上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，不计重力的两个粒子从o点均以方向与水平方向成30角斜向上、大小相等的速度垂直进入匀强磁场中，粒子甲击中水平线上的m点，粒子乙击中水平线上的n点，且on，则下列说法中正确的有()a甲、乙两粒子电性相反，且甲粒子一定带正电b甲、乙两粒子的比荷大小之比为21c甲、乙两粒子做圆周运动的周期之比为12d甲、乙两粒子在磁场中运动的时间之比为25答案：d解析：粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由左手定则可判定粒子甲带负电，粒子乙带正电，a错误；两粒子在磁场中运动的轨迹如图所示，由几何关系知r甲om、r乙on，粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，bqvm，即，所以甲、乙两粒子的比荷大小之比等于做匀速圆周运动的半径的反比，为12，b错误；由t知甲、乙两粒子做圆周运动的周期之比等于做匀速圆周运动的半径之比，为21，c错误；由tt知甲、乙两粒子在磁场中运动的时间之比为t甲t乙t甲t乙25，d正确7如图所示，在平面直角坐标系xoy内，第象限的等腰直角三角形mnp区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，y0的区域内存在着沿y轴正方向的匀强电场一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从电场中q(2h，h)点以速度v0水平向右射出，经过坐标原点o处射入第象限，最后以垂直于pn的方向射出磁场已知mn平行于x轴，n点的坐标为(2h,2h)，不计粒子的重力，求：(1)电场强度e的大小以及带电粒子从o点射出匀强电场时与水平方向夹角的正切值；(2)磁感应强度b的大小；(3)带电粒子从q点运动到射出磁场的时间t.答案：见解析解析：(1)粒子在匀强电场中做类平抛运动，由类平抛运动规律及牛顿运动定律得2hv0that2又qema联立解得e设粒子到达o点时的速度为v，沿y轴正方向的分速度为vy，则有vyatv0，vv0速度v与x轴正方向的夹角满足tan 1即45，因此粒子从mp的中点垂直于mp进入磁场(2)又因为粒子垂直于pn射出磁场，所以p点为圆心，轨道半径rh由牛顿第二定律有qvbm联立解得b.(3)带电粒子在电场中运动的时间t1，从o点运动到磁场边界的时间t2，在磁场中运动的时间：t3带电粒子从q点运动到射出磁场的时间tt1t2t3.8.如图所示，一个带负电的粒子沿磁场边界从a点射出，粒子质量为m、电荷量为q，其中区域、内的匀强磁场宽为d，磁感应强度为b，垂直纸面向里，区域宽也为d，粒子从a点射出后经过、区域后能回到a点，不计粒子重力(1)求粒子从a点射出到回到a点经历的时间t.(2)若在区域内加一水平向左的匀强电场且区域的磁感应强度变为2b，粒子也能回到a点，求电场强度e的大小(3)若粒子经、区域后返回到区域前的瞬间使区域的磁场反应且磁感应强度减半，则粒子的出射点距a点的距离为多少？答案：见解析解析：(1)因粒子从a点出发，经过、区域后能回到a点，由对称性可知粒子做圆周运动的半径为rd由