2014年高考物理一轮复习 章节训练 磁场对运动电荷的作用

1 20142014 年高考一轮复习章节训练之磁场对运动电荷的作用年高考一轮复习章节训练之磁场对运动电荷的作用 时间 45 分钟 满分 100 分 一 选择题 8 8 64 1 一电子以垂直于匀强磁场的速度vA 从A处进入长为d宽为h的磁场区域如下图所 示 发生偏移而从B处离开磁场 若电荷量为e 磁感应强度为B 圆弧AB的长为L 则 A 电子在磁场中运动的时间为t d vA B 电子在磁场中运动的时间为t L vA C 洛仑兹力对电子做功是BevA h D 电子在A B两处的速度相同 解析 电子在磁场中只受洛仑兹力的作用 做匀速圆周运动 认为运动时间为t 是 d vA 把电子作为类平抛运动了 圆周运动时可用t 来计算 洛仑兹力与电子的运动方向始终 L vA 垂直 故一定不做功 速度是矢量 电子在A B两点速度的大小相等 而方向并不相同 答案 B 2 一个质子和一个 粒子沿垂直于磁感线方向从同一点射入一个匀强磁场中 若它们 在磁场中的运动轨迹是重合的 如下图所示 则它们在磁场中 2 A 运动的时间相等 B 加速度的大小相等 C 速度的大小相等 D 动能的大小相等 解析 因m 4mH q 2qH 据T 2 知t 2tH 据R 知vH 2v 据a m qB mv qB 知a aH 据Ek mv2 知Ek EkH 只有 D 项正确 v2 R 1 4 1 2 答案 D 3 在匀强磁场中 一个带电粒子做匀速圆周运动 如果又顺利地垂直进入另一磁感应 强度为原来 2 倍的匀强磁场 则 A 粒子的速率加倍 周期减半 B 粒子的速率不变 轨道半径减半 C 粒子的速率减半 轨道半径为原来的 1 4 D 粒子的速率不变 周期减半 解析 粒子速率不变 因r B加倍 r减半 B 正确 C 错误 因T B加倍 mv qB 2 m qB T减半 A 错误 D 正确 答案 BD 4 带电粒子进入云室会使云室中的气体电离 从而显示其运动轨迹 下图所示是在有 匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹 a和b是轨迹上的两点 匀强磁场B垂直于纸面向 里 该粒子在运动时 其质量和电荷量不变 而动能逐渐减少 下列说法正确的是 A 粒子先经过a点 再经过b点 B 粒子先经过b点 再经过a点 C 粒子带负电 D 粒子带正电 解析 由于粒子的速度减小 所以轨道半径不断减小 所以 A 对 B 错 由左手定则得粒 3 子应带负电 C 对 D 错 答案 AC 5 如下图所示 摆球带负电荷的单摆 在一匀强磁场中摆动 匀强磁场的方向垂直纸 面向里 摆球在AB间摆动过程中 由A摆到最低点C时 摆线拉力的大小为F1 摆球加速 度大小为a1 由B摆到最低点C时 摆线拉力的大小为F2 摆球加速度大小为a2 则 A F1 F2 a1 a2 B F1F2 a1 a2 D F1 F2 a1 a2 解析 绳的拉力 洛仑兹力始终与单摆的运动方向垂直 不做功 只有重力做功 所以 a1 a2 当单摆由A摆到最低点C时 绳的拉力和洛仑兹力方向相同 由B摆到最低点C时 绳的拉力与洛仑兹力方向相反 故F1 F2 答案 B 6 随着生活水平的提高 电视机已进入千家万户 显像管是电视机的重要组成部 分 如下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 4 解析 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r 知 mv qB 因为加速电压增大 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 画面变小 综上所述 只有 A 项符合题意 答案 A 7 如下图所示 直径为R的绝缘筒中为匀强磁场区域 磁感应强度为B 磁感线垂直纸 面向里 一个质量为m 电荷量为q的正离子 以速度v从圆筒上C孔处沿直径方向射入筒 内 如果离子与圆筒碰撞三次 碰撞时不损失能量 且时间不计 又从C孔飞出 则离子在 磁场中运动的时间为 A B 2 R v R v C D 2 m qB m qB 解析 根据题意画出离子运动轨迹 由对称性可知离子运动的轨迹为四个 圆 半径等 1 4 于圆筒的半径 总时间等于一个圆的周期 所以 A C 正确 答案 AC 8 长为L的水平极板间 有垂直纸面向内的匀强磁场 如下图所示 磁感应强度为B 板间距离也为L 板不带电 现有质量为m 电荷量为q的带正电粒子 不计重力 从左边 极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场 欲使粒子不打在极板上 可采用的办法是 5 A 使粒子的速度v 5BqL 4m C 使粒子的速度v BqL m D 使粒子速度 v时粒子能从右边穿出 5qBL 4m 粒子擦着上板从左边穿出时 圆心在O 点 有r2 L 4 又由r2 得v2 mv2 qB qBL 4m v 时粒子能从左边穿出 qBL 4m 综上可得正确选项是 A B 答案 AB 二 计算题 3 12 36 9 电子质量为m 电荷量为q 以与x轴成 角的速度v0射入磁感应强度为B的匀强 磁场中 最后从x轴上的P点射出 如右图所示 求 6 1 OP的长度 2 电子由O点射入到从P点射出所需的时间t 解析 1 过O点和P点做速度方向的垂线 两线交点即电子做圆周运动的圆心 由几 何关系知 OP 2rsin 又Bqv0 m v0 2 r 由 式解得OP sin 2mv0 Bq 2 由T 得所需时间为 2 r v0 2 m Bq t 2 2 2 m Bq 2 m Bq 答案 1 sin 2 2mv0 Bq 2 m Bq 10 如下图所示 一束电子 电荷量为e 以速度v垂直射入磁感应强度为B 宽度为d 的匀强磁场中 穿过磁场的速度方向与电子原来的入射方向的夹角为 30 求 1 电子的质量是多少 2 穿过磁场的时间是多少 3 若改变初速度大小 使电子刚好不能从A边射出 则此时速度v 是多少 7 解析 1 作出速度方向的垂线 如上图所示 设电子在磁场中运动轨道半径为r 电子 的质量是m 由几何关系得r 2d d sin30 电子在磁场中运动Bqv m v2 r 即r mv Bq 所以m 2dBq v 2 电子运动轨迹对应的圆心角 30 6 电子运动的周期T 2 m Bq 电子穿过磁场的时间t T 2 T 12 d 3v 3 电子刚好不能从A边射出 与右边界相切 此时电子的轨道半径为r d 由r 得v mv Bq Bqd m v 2 答案 1 2 3 2dBq v d 3v v 2 11 如下图所示 相距为R的两块平行金属板M N正对着放置 S1 S2分别为M N板 上的小孔 S1 S2 O三点共线 它们的连线垂直M N 且S2O R 以O为圆心 R为半径的 圆形区域内存在磁感应强度为B 方向垂直纸面向外的匀强磁场 D为收集板 板上各点到 O点的距离以及板两端点的距离都为 2R 板两端点的连线垂直M N板 质量为m 带电荷量 为 q的粒子经S1进入M N间的电场后 通过S2进入磁场 粒子在S1处的速度和粒子所受 的重力均不计 8 1 当M N间的电压为U时 求粒子进入磁场时速度的大小v 2 若粒子恰好打在收集板D的中点上 求M N间的电压值U0 3 当M N间的电压不同时 粒子从S1到打在D上经历的时间t会不同 求t的最小 值 解析 1 粒子从S1到达S2的过程中 根据动能定理得qU mv2 1 2 解得粒子进入磁场时速度的大小v 2qU m 2 粒子进入磁场后在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动 有 qvB m v2 r 由 得 加速电压U与轨迹半径r的关系为U 当粒子打在收集板D的中点时 qB2r2 2m 粒子在磁场中运动的半径r0 R 对应电压U0 qB2R2 2m 3 M N间的电压越大 粒子进入磁场时的速度越大 粒子在极板间经历的时间越短 同时在磁场中运动轨迹的半径越大 在磁场中运动的时间也会越短 出磁场后匀速运动的时 间也越短 所以当粒子打在收集板D的右端时 对应时间t最短 根据几何关系可以求得 对应粒子在磁场中运动的半径r R 3 由 得粒子进入磁场时速度的大小v