高三物理一轮复习 题组层级快练32 第八章 磁场 第3讲 磁场对运动电荷的作用力.doc

磁场对运动电荷的作用力一、选择题(其中18题，只有一个选项正确，912题有多个选项正确)1如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节下列说法正确的是()a仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大b仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变大c仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变大d仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变大解析根据电子所受洛伦兹力的方向结合右手螺旋定则判断励磁线圈中电流方向是逆时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理，有eumv02电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有ebv0m解得rt可见增大励磁线圈中的电流，电流产生的磁场增强，由式可得，电子束的轨道半径变小由式知周期变小，故a、c项错误；提高电子枪加速电压，电子束的轨道半径变大、周期不变，故b项正确，d项错误答案b设置目的考查电子在磁场中的匀速圆周运动2.(2013安徽)如图所示，a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示一带正电的粒子从正方形中心o点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()a向上b向下c向左 d向右解析根据题意，由右手螺旋定则，则有b与d导线电流产生磁场正好相互抵消，而a与c导线产生磁场正好相互叠加，由右手螺旋定则，则得磁场方向水平向左，当一带正电的粒子从正方形中心o点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向，根据左手定则可知，向下故b项正确，选项a、c、d错误；故选b项答案b设置目的考查磁场的叠加和洛伦兹力的方向3(2014北京)带电粒子a、b在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，它们的动量大小相等(即mv乘积的大小相等)，a运动的半径大于b运动的半径若a、b的电荷量分别为qa、qb，质量分别为ma、mb，周期分别为ta、tb.则一定有()aqaqb bmambctatb d.解析粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有qvbm，解得r，由于mv、b相同，故r，a运动的半径大于b运动的半径，故qa0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60，则粒子的速率为(不计重力)()a. b.c. d.解析如图所示，粒子做圆周运动的圆心o2必在过入射点垂直于入射速度方向的直线ef上，由于粒子射入、射出磁场时运动方向间的夹角为60，故圆弧enm对应圆心角为60，所以emo2为等边三角形由于o1d，所以eo1d60，o1me为等边三角形，所以可得到粒子做圆周运动的半径eo2o1er，由qbvm，可得v，b项正确答案b9(2015山西忻州市)如图所示，边界oa与oc之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界oa上有一粒子源s.某一时刻，从s平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所以粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界oc射出磁场已知aoc60，从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于t/6(t为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界oc射出的粒子在磁场中运动的时间可能为()a. b.c. d.解析粒子在磁场中运动做匀速圆周运动，入射点是s，出射点在oc直线上，出射点与s点的连线为轨迹的一条弦当从边界oc射出的粒子在磁场中运动的时间最短时，轨迹的弦最短，根据几何知识，作esoc，则es为最短的弦，粒子从s到e的时间即最短由题，粒子运动的最短时间等于，则60设osd，则esd由几何知识，得粒子运动的轨迹半径为resd，直径dd当粒子轨迹的弦是直径时运动时间最长，根据几何知识，轨迹sd如图可见粒子在磁场中运动的最长时间为tmax故选a、b项答案ab设置目的考查在有界磁场中的运动时间与圆心角10.(2015长沙模拟)如图所示，在半径为r的圆形区域内(圆心为o)有匀强磁场，磁感应强度为b，方向垂直于圆平面(未画出)一群具有相同比荷的负离子以相同的速率由p点在纸平面内向不同方向射入磁场中，发生偏转后又飞出磁场，若离子在磁场中运动的轨道半径大于r，则下列说法中正确的是(不计离子的重力)()a从q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长b沿pq方向射入的离子飞出时偏转角最大c所有离子飞出磁场时的动能一定相等d在磁场中运动时间最长的离子不可能经过圆心o点解析a项，由圆的性质可知，轨迹圆与磁场圆相交，当轨迹圆的弦长最大时偏向角最大，故应该使弦长为pq，故此时粒子一定不会沿pq飞出，由q点飞出的粒子圆心角最大，故所对应的时间最长，轨迹不可能经过圆心o点故a、d项正确，b项错误c项，因洛伦兹力永不做功，故粒子在磁场中运动时动能保持不变，但由于不知离子的初动能，故飞出时的动能不一定相同，故c项错误答案ad设置目的带电粒子在匀强磁场中的运动11(2013浙江)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子p和p3，经电压为u的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为b、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示已知离子p在磁场中转过30后从磁场右边界射出在电场和磁场中运动时，离子p和p3()a在电场中的加速度之比为11b在磁场中运动的半径之比为1c在磁场中转过的角度之比为12d离开电场区域时的动能之比为13解析粒子的质量质子数中子数，故磷离子p和p3的质量相同，设为m，p的电荷量设为q，则p3的电荷量为3q，在电场中由a知，加速度之比为所带电荷量之比，即为13，a项错误；由qumv2，得ekq，即离开电场区域时的动能之比为13，d项正确；又由qbvm，所以r，得r，所以rprp31，b项正确；由几何关系，可得p3在磁场中转过60角后从磁场右边界射出，c项正确答案bcd设置目的考查带电粒子在磁场中的偏转12(2013广东)如图所示，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从o点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏p上不计重力，下列说法正确的有()aa、b均带正电ba在磁场中飞行的时间比b的短ca在磁场中飞行的路程比b的短da在p上的落点与o点的距离比b的近解析由左手定则可知，离子圆弧向下弯曲，打到屏p上，a、b粒子均带正电，a项正确；因为是同种粒子，且粒子的速度大小相等，所以它们在匀强磁场中做圆周运动的轨迹半径r相同，周期t也相同，画出粒子的运动轨迹图可知，b在磁场中运动轨迹是半个圆周，a在磁场中运动轨迹大于半个圆周，a、d选项正确，b、c选项错误答案ad设置目的考查粒子的圆周运动轨迹由左手定则判断、利用规范作图判断运动时间二、非选择题13(2015深圳高三模拟)如图所示，内圆半径为r、外圆半径为3r的圆环区域内有垂直纸面向里、磁感应强度为b的匀强磁场圆环左侧的平行板电容器两板间电压为u，靠近m板处静止释放质量为m、电量为q的正离子，经过电场加速后从n板小孔射出，并沿圆环直径方向射入磁场，不计离子的重力，忽略平行板外的电场求：(1)离子从n板小孔射出时的速率；(2)离子在磁场中做圆周运动的周期；(3)要使离子不进入小圆区域，电压u的取值范围解析(1)设离子射入匀强磁场时的速率为v，由动能定理得：qumv2v(2)设离子在磁场中做圆周运动的半径为r，离子所受洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得：qvbm由t，得t(3)若离子恰好不进入小圆，设离子与小圆相切时轨道半径为r0，此时轨迹如图所示由几何关系得：r02(3r)2(r0r)2解得：r04r又rr0qvbmqumv2联立解得u.设置目的考查带电粒子在磁场中的偏转方向、半径14(2015湖北八校高三联考)如图所示，在无限长的水平边界ab和cd间有一匀强电场，同时在aefc、befd区域分别存在水平向里和向外的匀强磁场，磁感应强度大小相同，ef为左右磁场的分界线ab边界上的p点到边界ef的距离为(2)l.一带正电微粒从p点的正上方的o点由静止释放，从p点垂直ab边界进入电、磁场区域，且恰好不从ab边界飞出电、磁场已知微粒在电、磁场中的运动轨迹为圆弧，重力加速度大小为g，电场强度大小e(e未知)和磁感应强度大小b(b未知)满足e/b2，不考虑空气阻力，求：(1)o点距离p点的高度h多大；(2)若微粒从o点以v0水平向左平抛，且恰好垂直下边界cd射出电、磁场，则微粒在电、磁场中运动的时间t多长？解析(1)微粒带电量为q、质量为m，轨迹为圆弧，有qemg.微粒在磁场中运动速率v1时恰好与ab相切，如图所示，o1、o2为微粒运动的圆心，o1o2与竖直方向夹角为，由几何知识知sin/2.微粒半径r1，由几何关系有r1r1sin(2)l，得r12l.由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有qv1b，由动能定理有mghmv12，已知e/b2，得hl/2(2)微粒平抛到ab边界上的m点的时间为t1，水平距离x1，由运动学公式有x1v0t1，hgt12，代入v0、hl/2，得t1、x1l.微粒在m点时竖直分速度v1，速度为v2、与ab夹角为30.微粒在磁场中运动半径r24l.由几何关系知微粒从m点运动30垂直到达ef边界微粒在磁场中运动周期t2r2/v4.由题意有微粒运动时间tt/3kt/2，(k0，1，2，)微粒运动时间t2(k).(k0，1，2，)答案(1)(2)2(k).(k0，1，