2020届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动

1、2020 届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动1.（2019河南开封联考）如图是比荷相同的 a、b 两粒子从 O 点垂直匀强磁场进入正方形区域的运动轨迹，则（）计粒子的重力，则（）3.如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形 abed 区域内，O 点是 cd 边的中点.一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下，从 O 点沿纸面以垂直于 cd 边的速度射入正方形内，经过时间t。后刚好从 c 点射出磁场.现设法使该带电粒子从 O 点沿纸面以与 Od 成 30角的方向，以大小不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是A . a 的质量比 b 的质量

2、大B. a 带正电荷，b 带负电荷C. a 在磁场中的运动速率比 b 的大D. a 在磁场中的运动时间比 b 的短2.如图所示，平面直角坐标系的第I象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度B.一质量为 m、电荷量为q 的粒子以速度v 从 O 点沿着与 y 轴夹角为30 勺方向进入磁场，运动到A 点时速度方向与 x 轴的正方向相同，不0A.该粒子带正电B . A 点与 x 轴的距离为mv2qBc.粒子由 o 到A经历时间 t=D .运动过程中粒子的速度不变X XXXa ( )2020 届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动2 / 9A .若该带电粒子在磁场中经历的时间是B

3、 .若该带电粒子在磁场中经历的时间是C.若该带电粒子在磁场中经历的时间是D .若该带电粒子在磁场中经历的时间是5尹，则它一定从 cd 边射出磁场2|t0,则它一定从 ad 边射出磁场5t0,则它一定从 bc 边射出磁场4t,则它一定从 ab 边射出磁场4.（2019 北京海淀区模拟）如图来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是（2020 届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动3 / 95.人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不 与装置器壁碰撞.已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T 成正比，为约束

4、更高温度的等离子体,则需要更强的磁场，以使带电粒子在磁场中的运动半径不变由此可判断所需的磁感应强度A. TB. TC. .T3D. T26.（2019 湖南长沙模拟）如图所示，一个理想边界为 PQ、MN 的匀强磁场区域，磁场宽度为d，方向垂直纸面向里一电子从 O 点沿纸面垂直 PQ 以速度 vo进入磁场若电子在磁场中运动的轨道半径为且 OO 与 MN 垂直.下列判断正确的是（）P-?识左X X XX】右X X X；X X jA 电子将向右偏转B 电子打在 MN 上的点与 O 点的距离为 dC.电子打在 MN 上的点与 O 点的距离为,3dD .电子在磁场中运动的时间为 盘7.（2019 山东潍

5、坊检测）如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入横截面是一正方形的匀强磁场区域，下列判断正确的是（）A .电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长B .电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大C.在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线不一定重合D .电子的速率不同，它们在磁场中运动时间一定不相同8.（2019 鞍山一中期末）如图所示，在MN 上方存在匀强磁场，带同种电荷的粒子a、b 以相同的动能同时从O 点射入匀强磁场中，两粒子的入射方向与磁场边界MN 的夹角分别为 30 和 60 且同时到达 P 点，已知OP= d，贝 U()C.若小球带负电荷，小球会落在更远的b 点B

6、无论小球带何种电荷，小球下落时间都会延长D .若小球带正电荷，小球会落在更远的b 点B 正比于（2d.O 在 MN 上,w2020 届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动4 / 9XXX XXXXXXXX XXXXX冥冥X XXXXXXXX. XXXXXXXXX1 raXXXX02020 届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动5 / 9A . a、b 两粒子运动半径之比为 1 ：2B . a、b 两粒子的初速率之比为5 : 23C. a、b 两粒子的质量之比为 4： 75D. a、b 两粒子的电荷量之比为2 : 159.(2019 山东潍坊检测)如图所示

7、，虚线所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B束电子沿圆形区域的直径方向以速度 v 射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动的方向与原入射方向成B角设电子质量为 m,电荷量为 e,不计电子之间的相互作用力及所受的重力求:(1)磁场的磁感应强度大小；磁场区域的圆心 01的坐标;(3)电子在磁场中运动的时间.(1) 电子在磁场中运动轨迹的半径R;(2) 电子在磁场中运动的时间t;圆形磁场区域的半径 r.10. (2019 陕西咸阳模拟)如图所示，A 点距坐标原点的距离为L,坐标平面内有边界过A 点和坐标原点 O的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于坐标平面向里.有一电子(质量为 m、电荷量为

8、 e)从 A 点以初速度 v0平行于 x 轴正方向射入磁场区域，在磁场中运动，从x 轴上的B 点射出磁场区域，此时速度方向与x 轴的正方向之间的夹角为 60求:* X X“、/ B/X X xr X *2020 届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动(16 / 9参考答案1.（2019 河南开封联考）如图是比荷相同的 a、b 两粒子从 O 点垂直匀强磁场进入正方形区域的运动轨迹，则（）A . a 的质量比 b 的质量大B. a 带正电荷，b 带负电荷C. a 在磁场中的运动速率比 b 的大D. a 在磁场中的运动时间比 b 的短【答案】CD【解析】比荷相同的 a、b 两粒子

9、，因电荷量无法确定，则质量大小无法比较，故A 错误；初始时刻两粒子所受的洛伦兹力方向都是竖直向下，根据左手定则知，两粒子都带负电荷，故B 错误；根据题图可知，a 粒子的半径大于2b 粒子的，根据 qvB= m得, r =今，则=吕，因它们比荷相同，即半径越大时，速率越大，故C 正确；粒子在rqB m Br磁场中的运动周期 T=牛，比荷相同，两粒子运动周期相同，由题图可知，a 粒子对应的圆心角小于 b 粒子的，则qB知 a 在磁场中的运动时间比 b 的短，故 D 正确.2.如图所示，平面直角坐标系的第I象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为 q 的粒子以速度 v 从 O 点沿着与 y 轴

10、夹角为 30。的方向进入磁场，运动到 A 点时速度方向与 x 轴的正方向相同，不计粒子的重力，则（-cos 60=猛，选项 B 正确；t=27=nB，选项 C 正确；运动过程中粒子速度大小不变，方向时刻改变，选项D 错误.B.一质量为 m、电荷量为A .该粒子带正电C.粒子由O到A经历时间 t=3nB【答案】BCB. A 点与 x 轴的距离为 2qBD .运动过程中粒子的速度不变【解析】由左手定则可判断该粒子带负电,选项 A错误；A 点离 x 轴的距离为一亠mvr(1cos0)=BqX X X XXXX4-XXXX7 / 9磁场力的作用下，从0 点沿纸面以垂直于ed 边的速度射入正方形内，经过

11、时间t。后刚好从 e 点射出磁场现设法使该带电粒子从 0 点沿纸面以与 Od 成 30角的方向，以大小不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是A .若该带电粒子在磁场中经历的时间是B .若该带电粒子在磁场中经历的时间是C .若该带电粒子在磁场中经历的时间是D .若该带电粒子在磁场中经历的时间是5卞。，则它一定从 ed 边射出磁场2孑0,则它一定从 ad 边射出磁场5to,则它一定从 be 边射出磁场to,则它一定从 ab 边射出磁场【答案】AC【解析】如图所示，作出刚好从ab 边射出的轨迹、刚好从be 边射出的轨迹、从 ed 边射出的轨迹和刚好从带电粒子在磁场中做圆周运动的周期是12to

12、,可知，从 ad 边射出磁场经历的时间一定小于-to；从 ab 边射出磁场经15历的时间一定大于等于-to,小于建0；从 be 边射出磁场经历的时3.如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abed 区域内，0 点是 cd 边的中点.一个带正电的粒子仅在( )2020 届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动8 / 9545间一定大于等于专忆，小于to；从 ed 边射出磁场经历的时间一定是訓.故选项 A、C 正确，B、D 错误.4.（2019 北京海淀区模拟）如图所示，在赤道处，将一小球向东水平抛出，落地点为a;给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下

13、列说法正确的是（）叫一东A .无论小球带何种电荷，小球仍会落在a 点B .无论小球带何种电荷，小球下落时间都会延长9 / 9C .若小球带负电荷，小球会落在更远的b 点D .若小球带正电荷，小球会落在更远的b 点【答案】D.【解析】地磁场在赤道上空水平由南向北，从南向北观察，如果小球带正电荷，则洛伦兹力斜向右上方，该洛伦兹 力在竖直向上的方向和水平向右方向均有分力，因此，小球落地时间会变长，水平位移会变大；同理，若小球带负 电，则小球落地时间会变短，水平位移会变小，故D 正确.5.人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞.已

14、知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T 成正比，为约束更高温度的等离子体，则需要更强的磁场，以使带电粒子在磁场中的运动半径不变由此可判断所需的磁感应强度B 正比于（）A . .TB. TC. . T3D. T2【答案】A1【解析】考查带电粒子在磁场中的圆周运动冋题.由题意知，带电粒子的平均动能Ek= ?mv2xT,故 v* T.由 qvB2=mv整理得：B* T,故选项 A 正确.R6. （2019 湖南长沙模拟）如图所示，一个理想边界为 PQ、MN 的匀强磁场区域，磁场宽度为 d，方向垂直纸面向里.一电子从 O 点沿纸面垂直 PQ 以速度 vo进入磁场.若电子在磁场中运动的轨道半径

15、为2d.O 在 MN 上，且 OO 与 MN 垂直.下列判断正确的是（）右A .电子将向右偏转B .电子打在 MN 上的点与 O 点的距离为 dC .电子打在 MN 上的点与 O 点的距离为.3dD.电子在磁场中运动的时间为 證【答案】D【解析】电子带负电，进入磁场后，根据左手定则判断可知，所受的洛伦兹力方向向左，电子 将向左偏转，如图所示，A 错误；设电子打在 MN 上的点与 O 点的距离为 x,则由几何知识得：x=r .r2 d2= 2d （2d）2-d2= （23）d，故 B、C 错误；设轨迹对应的圆心角为0,由几何知识得：sin0=0.5，得0=-,贝 U 电子在磁场中运动的时间为上=

16、01严，故 D 正确.2d6V。3V02020 届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动10 / 97.（2019 山东潍坊检测）如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入横截面是一正方形的匀强11 / 92020 届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动 磁场区域，下列判断正确的是（）B .电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长B .电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大C .在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线不一定重合D .电子的速率不同，它们在磁场中运动时间一定不相同【答案】BC【解析】由周期公式T=智知，周期与电子的速率无关

17、，所以在磁场中的运动周期相同，由t=知，电子在磁qB2n场中运动时间与轨迹对应的圆心角成正比，所以电子在磁场中运动的时间越长，其轨迹线所对应的圆心角B越大,电子飞入匀强磁场中做匀速圆周运动，由半径公式r =爲知，轨迹半径与速率成正比，则电子的速率越大，在磁场中的运动轨迹半径越大，故 A 错误，B 正确；若它们在磁场中运动时间相同，但轨迹不一定重合，比如：轨迹3、4 与 5,它们的运动时间相同，但它们的轨迹对应的半径不同，即它们的速率不同，故C 正确，D 错误.故选 BC.8. （2019 鞍山一中期末）如图所示，在 MN 上方存在匀强磁场，带同种电荷的粒子a、b 以相同的动能同时从O 点射入匀

18、强磁场中，两粒子的入射方向与磁场边界MN 的夹角分别为 30 和 60 且同时到达 P 点，已知OP = d，贝 U （）x-SXX XXXXXX XX XXXXXX XX XXXXXX X,X xXxXXX X： X X X X7汹X X冥M 0F NA . a、b 两粒子运动半径之比为 1 : 2B . a、b 两粒子的初速率之比为 5 : 2.3C. a、b 两粒子的质量之比为 4： 75D . a、b 两粒子的电荷量之比为 2 : 15【答案】CDdd【解析】设 a 的轨迹半径为 Ra, sin 30= 解得 Ra= d，设 b 的轨迹半径为 Rb, sin 60 =吕，解得 Rb=3

19、d, a、RaRb3b 两粒子运动半径之比为，3： 1, A 错误；带电粒子在磁场中的运动时间t = T = ,时间相同，a、b 两粒子的一之2nqBq比为 120 : 300= 2 : 5,再由 R= mV 得：v= 壘，a、b 两粒子的初速率之比为 5 ,3 : 2, B 错误；由动能 Ek=mv2,qBm2得 m =寻，a、b 两粒子的质量之比为 4： 75, C 正确；根据m之比为舟和ma=4，联立解得q=2, D 正确.vq5 mb75qb159. （2019 山东潍坊检测）如图所示，虚线所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B束电子沿圆形区域的直径方向以速度 v 射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动的方向与原入射方向成B角设2020 届高三物理一轮复习同步练习题卷：带电粒子在匀强磁场中的运动12 / 9电子质量为 m,电荷量为 e,不计电子之间的相互作用力及所受的重力求:fijr/Yeo0 x(1) 电子在磁场中运动轨迹的半径R;(2) 电子在磁场中运动的时间t;圆形磁场区域的半径 r.【答案】mV踣mvtan扌【解析】电子在磁场中受到的洛伦兹力提供电子做匀速圆周运动的向心力即:2VevB= m由此可得电子做圆周运动的半径=器如图根据几何关系，可以知道电子在磁场中做圆周运动时转过的圆心角a= 0则电子在磁场中运动的时间:七=角=厂込恥=2n2nv v e