高考物理23磁场对运动电荷的作用含答案

匠心文档，专属精品。考点23磁场对运动电荷的作用两年高考真题演练1.（2015•新课标全国卷1,14）两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的（）A.轨道半径减小，角速度增大B.轨道半径减小，角速度减小C.轨道半径增大，角速度增大D.轨道半径增大，角速度减小2.（2015•新课标全国卷H,19）（多选）有两个匀强磁场区域I和H,I中的磁感应强度是n中的k倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与I中运动的电子相比，II中的电子（）A.运动轨迹的半径是I中的k倍B.加速度的大小是I中的k倍C.做圆周运动的周期是I中的k倍D.做圆周运动的角速度与I中的相等3.（2015•重庆理综，1）图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是（）A.a、b为B粒子的径迹B.a、b为丫粒子的径迹C.c、d为a粒子的径迹D.c、d为B粒子的径迹4.（2015-海南单科，1）如图，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P,且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点。在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向（）A.向上B.向下C.向左D.向右5.（2015•四川理综，7）（多选）如图所示，S处有一电子源，可向纸面内任意方向发射电子，平板MN垂直于纸面，在纸面内的长度L=9.1cm,中点O与S间的距离d=4.55cm,MN与SO直线的夹角为0,板所在平面有电子源的一侧区域有方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B=2.0X10-4T.电子质量m=9.1X10-31kg,电量e=—1.6X10,9C,不计电子重力。电子源发射速度v=1.6X106m/s的一个电子，该电子打在板上可能位置的区域的长度为1,则（）匠心教育文档系列

匠心文档，专属精品。A.0=90°时，l=9.1cmB.0=60°时，l=9.1cmC.0=45°时，l=4.55cmD.0=30°时，l=4.55cm6.（2014•新课标全国卷I,16）如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出）。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点0,已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为（）A.2B.\,|l2 C.1D.g7.(2015-山东理综，24）如图所示，直径分别为D和2D的同心圆处于同一竖直面内，0为圆心，GH为大圆的水平直径。两圆之间的环形区域（I区）和小圆内部（II区）均存在垂直圆面向里的匀强磁场。间距为d的两平行金属极板间有一匀强电场，上极板开有一小孔。一质量为m、电量为十q的粒子由小孔下方d处静止释放，加速后粒子以竖直向上的速度v射出电场，由H2点紧靠大圆内侧射入磁场。不计粒子的重力。（1）求极板间电场强度的大小；（2）若粒子运动轨迹与小圆相切，求I区磁感应强度的大小；2mv4mv（3）若I区、II区磁感应强度的大小分别为而、而，粒子运动一段时间后再次经过H点，求这段时间粒子运动的路程。匠心教育文档系列

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一年模拟试题精练1.（2015•成都一诊）如图所示，匀强磁场分布在平面直角坐标系的整个第I象限内，磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里。一质量为m、电荷量绝对值为q、不计重力的粒子，以某速度从O点沿着与y轴夹角为30°的方向进入磁场，运动到A点时，粒子速度沿x轴正方向。下列判断正确的是（）A.粒子带正电B.运动过程中，粒子的速度不变c.粒子由o到a经历的时间为t=nm3qBD.离开第I象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为30°2.（2015•南昌调研）两个质量相同，所带电荷量相等的带电粒子a、b,以不同的速率对准圆心0沿着AO方向射入垂直纸面向里的圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图，不计粒子的重力，则下列说法正确的是（）A.a粒子带正电，b粒子带负电B.b粒子动能较大a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大b粒子在磁场中运动时间较长3.（2015•湖南株洲模拟）如图所示，为一圆形区域的匀强磁场，在0点处有一放射源，沿半径方向射出速率为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，则（）A.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为3：：1B.带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷比值为飞与：1C.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2：1D.带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为1：2匠心教育文档系列匠心文档，专属精品。4.（2015•广东揭阳一模）（多选）如图所示，在x轴上方存在磁感应强度为B的匀强磁场，一个电子（质量为m,电荷量为q）从x轴上的O点以速度v斜向上射入磁场中，速度方向与x轴的夹角为45°并与磁场方向垂直。电子在磁场中运动一段时间后，从x轴上的P点射出磁场。则（）A.电子在磁场中运动的时间为就B.电子在磁场中运动的时间为常O、P两点间的距离为吟vqBO、P两点间的距离为第qB5.（2015•株洲质检）如图所示，在xOy平面内，在0<x<1.5l的范围内充满垂直纸面向里的匀强磁场I,在xN1.5l、y>0的区域内充满垂直纸面向外的匀强磁场H,两磁场的磁感应强度大小都为B。有一质量为m、电荷量为+q的带电粒子，从坐标原点O以某一初速度沿与x轴正向成0=30°射入磁场I,粒子刚好经过P点进入磁场H,后经过x轴上的M点射出磁场^。已知P 五、 二,点坐标为（1.51,卞l）,不计重力的影响，求：（1）粒子的初速度大小；（2）M点在x轴上的位置。6.（2015•浙江六校联考）如图所示，在水平放置的足够大荧光屏PQMN上方存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向平行于水平面且与边MQ垂直。某时刻从与该平面相距为h的S点（S在平面上的投影位置为A）向垂直磁场的平面内的各个方向同时发射大量相5Bqh同带正电的粒子，粒子质量均为m,电荷量为q,速度大小均为v=^，方向均在同一竖8m直平面内。观察发现，荧光屏上OF之间有发光，其余位置均无发光，且OF间某些位置只有一次发光，某些位置有两次发光，试求：匠心教育文档系列匠心文档，专属精品。⑴发光区域OF的长度；⑵荧光屏上一次发光的区域长度与两次发光的区域长度之比。参考答案考点23磁场对运动电荷的作用两年高考真题演练D［由于速度方向与磁场方向垂直，粒子受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，即qvBmv2 mv=3，轨道半径「=血，从较强磁场进入较弱磁场后，速度大小不变，轨道半径r变大，根据角速度3=V=平可知角速度变小，选项D正确。］AC［设电子的质量为m,速率为v，电荷量为q,设KE4=出则由牛顿第二定律得：mv2qvB=①R由①②得：R端」=牛所以R2=k,T2=k1 1,一v2v.a1 3 1根据a=R，3=R可知a2=k,32=k11所以选项A、C正确，选项B、D错误。］D［Y粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B错误；a粒子为氮核带正电，由左手定则知向上偏转，选项A、C错误；B粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D正确。］A［条形磁铁的磁感线在a点垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上，A正确。］mvAD［电子在匀强磁场运动的轨道半径为R=-^=4.55cm。电子沿逆时针方向做匀qB速圆周运动，当。=90°时，竖直向下发射的粒子恰好打到N点，水平向右发射的粒子恰匠心教育文档系列匠心文档，专属精品。好打到M好打到M点，如图甲所示，故l=L=9.1cm,A正确；当0=30°时，竖直向下发射的粒子，恰好打到N点，由几何关系知，另一临界运动轨迹恰好与MN相切于O点，如图乙所示，故粒子只能打在NO范围内，故l=L=4.55cm,D正确；进而可分析知当0=45°或0=60°时，粒子打到板上的范围大于ON小于NM,即4.55cm<l<9.1cm,故B、C错误。］D［由题图可知，带电粒子在铝板上方的轨迹半径为下方轨迹半径的2倍；由洛伦mv2 qBR 1Q2B2R2 2mEB兹力提供向心力口丫8=而得v=t；其动能E尸方丫2=%,故磁感应强度B=\.：'忘，R m k2 2m 02R2b_ u 2='：''|^・］=¥，选项D正确。］-k21解析（1）设极板间电场强度的大小为E,对粒子在电场中的加速运动，由动能定理qE•„2①解得f②⑵设I区磁感应强度的大小为B,粒子做圆周运动的半径为R,由牛顿第二定律得如图甲所示，粒子运动轨迹与小圆相切有两种情况。若粒子轨迹与小圆外切，由几何关系得R=D④联立③④式得匠心教育文档系列

匠心文档，专属精品。匠心文档，专属精品。4mvqD若粒子轨迹与小圆内切，由几何关系得R=R=3D

T联立③⑥式得B—4mv今B=3qD⑦(3)设粒子在I区和n区做圆周运动的半径分别为R「R2，由题意可知，i区和n区磁TOC\o"1-5"\h\z2mv 4mv感应强度的大小分别为目=心、B,=而，由牛顿第二定律得1qD2qDn V2 「 V2qvB]=mR-,qvB2=mR-⑧1 2代入数据得DD5=2,R2=4⑨设粒子在I区和n区做圆周运动的周期分别为T0T2，由运动学公式得T=*

iv2nT=*

iv2nR乙据题意分析，粒子两次与大圆相切的时间间隔内，运动轨迹如图乙所示，根据对称可知，I区两段圆弧所对圆心角相同，设为0「n区内圆弧所对圆心角设为。2,圆弧和大圆的两个切点与圆心0连线间的夹角设为a,由几何关系得0]=120°⑪02=180°⑫a=60°⑬匠心教育文档系列匠心文档，专属精品。粒子重复上述交替运动回到h点，轨迹如图丙所示，设粒子在I区和n区做圆周运动的时间分别为t1、t2可得TOC\o"1-5"\h\z360° 0X2小t= X-1 Tti aX360。"360° 0卜二aX360°T2⑭设粒子运动的路程为s,由运动学公式得s=v(t1+t2)⑮联立⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮式得s=5.5nD⑯/、mv2/、4mv34mv/、答案(1) (2) 或， (3)5.5nDqdqD3qD一年模拟试题精练1.C2.B［由左手定则可知，a粒子带负电、b粒子带正电，A项错；带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由轨迹可以判断，a粒子轨迹半径小于b粒子轨迹半径，由半径公式Rmv可知，a粒子速度较小，而两粒子质量相等，故b粒子动能较大，B项正确；由洛伦兹qB.„ - _，， 2nm. .、一，一一力F=qvB可知，b粒子受洛伦兹力较大，C项错；由周期公式T=一可知，两粒子在磁场qB0中运动周期相同，粒子在磁场中运动时间t=「T,由于粒子轨迹所对圆心角0等于其偏2n向角，故粒子a的轨迹所对圆心角较大，故a粒子在磁场中运动时间较长，D项错。］mv3.A［带电粒子在匀强磁场中运动的半径为r=而，设圆形磁场区域的半径为R,由几qB何关系得，tan60°=f,tan30°=9,联立解得带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷12比值为3：1,选项A正确，B错误；带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为;=2n--r12r2丁=丁=9选项C、D均错。］—r 2324.AC［画出电子的运动轨迹如图：匠心教育文档系列

匠心文档，专属精品。匠心文档，专属精品。nOf22nmnmt=27T=27X^B-=2qB,A正确,B错误;设电子在磁场中做圆周运动的半径为R,根据mv2, mv ,一，qvB=方得R=而，由几何关系得R qBOP=2Rsin45°=工2mv,C正确，D错误。］qB5.5.解析（1）连接OP,过P作y轴垂线交y轴于点A,过O做初速度垂线OO1交PA于点O1,根据P点的坐标值及初速度方向可得：ZAPO=ZOOP=3G°1故Q为粒子在磁场中做圆周运动的圆心，。。］即为圆周半径r。由几何关系可得：r+rcos6G°=1.5l解得r=l根据牛顿运动定律有V2qvB=m-解得v解得v=qBl⑵由对称性可知OM=2X1.5l=3l答案（口岑（2）3lEFEF匠心教育文档系