【導(dǎo)與練】（浙江專用）高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 第八章 第2課時 運(yùn)動電荷在磁場中受到的力知能達(dá)標(biāo)訓(xùn)練(1).doc

第2課時運(yùn)動電荷在磁場中受到的力【測控導(dǎo)航】知識點(diǎn)題號1.洛倫茲力1、3、42.帶電粒子在磁場中的運(yùn)動5、6、73.綜合應(yīng)用2、8、9、10、11一、單項(xiàng)選擇題1. (2013年安徽理綜)圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線,其橫截面位于正方形的四個頂點(diǎn)上,導(dǎo)線中通有大小相同的電流,方向如圖所示.一帶正電的粒子從正方形中心o點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動,它所受洛倫茲力的方向是(b)a.向上b.向下c.向左d.向右解析:d、b導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加后抵消,a、c導(dǎo)線在o點(diǎn)產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加后水平向左,再依據(jù)左手定則判斷帶正電的粒子所受洛倫茲力的方向向下,選項(xiàng)b正確.2.(2012年北京理綜)處于勻強(qiáng)磁場中的一個帶電粒子,僅在磁場力作用下做勻速圓周運(yùn)動.將該粒子的運(yùn)動等效為環(huán)形電流,那么此電流值(d)a.與粒子電荷量成正比b.與粒子速率成正比c.與粒子質(zhì)量成正比d.與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比解析:粒子僅在磁場力作用下做勻速圓周運(yùn)動有qvb=mv2r,得r=mvqb,周期t=2rv=2mqb,其等效環(huán)形電流i=qt=q2b2m,故選項(xiàng)d正確.3.如圖所示,一束電子流沿管的軸線進(jìn)入螺線管,忽略重力,電子在管內(nèi)的運(yùn)動應(yīng)該是(c)a.當(dāng)從a端通入電流時,電子做勻加速直線運(yùn)動b.當(dāng)從b端通入電流時,電子做勻加速直線運(yùn)動c.不管從哪端通入電流,電子都做勻速直線運(yùn)動d.不管從哪端通入電流,電子都做勻速圓周運(yùn)動解析:由于通電螺線管內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場,電子運(yùn)動方向與磁感線平行,所以不管從哪端通入電流,電子都做勻速直線運(yùn)動.4.來自宇宙的質(zhì)子流,以與地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一點(diǎn),則這些質(zhì)子在進(jìn)入地球周圍的空間時,將(b)a.豎直向下沿直線射向地面b.相對于預(yù)定地點(diǎn),稍向東偏轉(zhuǎn)c.相對于預(yù)定地點(diǎn),稍向西偏轉(zhuǎn)d.相對于預(yù)定地點(diǎn),稍向北偏轉(zhuǎn)解析:地球表面地磁場方向由南向北,質(zhì)子是氫原子核,帶正電,根據(jù)左手定則可判定,質(zhì)子自赤道上空豎直下落過程中受洛倫茲力方向向東.(1)解答本題首先要明確磁場的分布情況,地磁的北極在地理的南極附近,地磁的南極在地理的北極附近.(2)應(yīng)用左手定則時要注意粒子的電性以及運(yùn)動的方向.5. 如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為e的電子的初速度為零,經(jīng)電壓為u的加速電場加速后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的偏轉(zhuǎn)磁場(磁場方向垂直紙面),其運(yùn)動軌跡如圖所示.以下說法中正確的是(d)a.加速電場的場強(qiáng)方向向上b.偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里c.電子在電場中運(yùn)動和在磁場中運(yùn)動時,加速度都不變,都是勻變速運(yùn)動d.電子在磁場中所受的洛倫茲力的大小為f=ebm2eum 解析:電子帶負(fù)電,向上加速運(yùn)動,因此加速電場的方向應(yīng)為豎直向下,選項(xiàng)a錯誤;電子剛進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場時受水平向左的洛倫茲力,根據(jù)左手定則知偏轉(zhuǎn)磁場的方向垂直紙面向外,選項(xiàng)b錯誤;電子在電場中運(yùn)動時加速度可能變化,在磁場中運(yùn)動時,加速度變化,選項(xiàng)c錯誤;根據(jù)動能定理可知,電子進(jìn)入磁場時的速度為v,ue=12mv2,洛倫茲力的大小為f=bev,得f=ebm2eum,選項(xiàng)d正確.6.(2013年新課標(biāo)全國理綜)空間有一圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域,該區(qū)域的橫截面的半徑為r,磁場方向垂直于橫截面.一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子以速率v0沿橫截面的某直徑射入磁場,離開磁場時速度方向偏離入射方向60.不計重力,該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(a)a.3mv03qrb.mv0qrc.3mv0qrd.3mv0qr解析: 帶電粒子射入磁場其軌跡及各量的幾何關(guān)系如圖所示.粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動,洛倫茲力提供向心力,即qv0b=mv02r,粒子在磁場中的軌道半徑r=rtan 60=3r,則b=mv0qr=3mv03qr,選項(xiàng)a正確.7.(2012年廣東理綜)質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子m和n,以不同的速率經(jīng)小孔s垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,運(yùn)行的半圓軌跡如圖中虛線所示.下列表述正確的是(a)a.m帶負(fù)電,n帶正電b.m的速率小于n的速率c.洛倫茲力對m、n做正功d.m的運(yùn)行時間大于n的運(yùn)行時間解析:由左手定則判斷得m帶負(fù)電、n帶正電,選項(xiàng)a正確.由題圖可知m、n半徑關(guān)系為rmrn,由半徑r=mvqb可知,vmvn,選項(xiàng)b錯誤.因洛倫茲力與速度方向時刻垂直,故不做功,選項(xiàng)c錯誤.由周期公式t=2mqb及t=12t可知,tm=tn,選項(xiàng)d錯誤.二、不定項(xiàng)選擇題8.空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,圖中的正方形為其邊界.一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從o點(diǎn)入射.這兩種粒子帶同種電荷,它們的電荷量、質(zhì)量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子.不計重力.下列說法中正確的是(bd)a.入射速度不同的粒子在磁場中的運(yùn)動時間一定不同b.入射速度相同的粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡一定相同c.在磁場中運(yùn)動時間相同的粒子,其運(yùn)動軌跡一定相同d.在磁場中運(yùn)動時間越長的粒子,其軌跡所對的圓心角一定越大解析:粒子進(jìn)入磁場后做勻速圓周運(yùn)動,洛倫茲力提供向心力,即qvb=mv2r,則軌跡半徑r=mvqb,周期t=2rv=2mqb.由于粒子的比荷相同,入射速度相同的粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡一定相同,選項(xiàng)b正確.入射速度不同的粒子,在磁場中的運(yùn)動軌跡不同,但運(yùn)動時間可能相同,比如,速度較小的粒子會從磁場的左邊界飛出,都運(yùn)動半個周期,而它們的周期相同,故選項(xiàng)a錯誤,進(jìn)而可知選項(xiàng)c錯誤.由于所有粒子做圓周運(yùn)動的周期相同,故在磁場中運(yùn)動時間越長的,其軌跡所對的圓心角一定越大,選項(xiàng)d正確.一般處理帶電粒子在磁場中運(yùn)動問題的方法步驟如下:找圓心,在粗略畫出粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡的基礎(chǔ)上,找出圓心的位置;確定半徑,主要由三角形幾何關(guān)系求出(一般是三角形的邊邊關(guān)系、邊角關(guān)系、全等、相似等);確定偏轉(zhuǎn)角度,求時間.9.(2012年江蘇高考)如圖所示,mn是磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場的邊界.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子在紙面內(nèi)從o點(diǎn)射入磁場.若粒子速度為v0,最遠(yuǎn)能落在邊界上的a點(diǎn).下列說法正確的有(bc)a.若粒子落在a點(diǎn)的左側(cè),其速度一定小于v0b.若粒子落在a點(diǎn)的右側(cè),其速度一定大于v0c.若粒子落在a點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),其速度不可能小于v0-qbd2md.若粒子落在a點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),其速度不可能大于v0+qbd2m解析:當(dāng)粒子從o點(diǎn)以速度v0垂直于mn進(jìn)入磁場時,落在mn上的點(diǎn)離o點(diǎn)最遠(yuǎn),設(shè)o、a間的距離為d+x,則有:d+x2=mv0bq當(dāng)v0大小不變、方向改變時,粒子就落在a點(diǎn)的左側(cè),故選項(xiàng)a錯誤.若粒子落在a點(diǎn)的右側(cè),由r=mvbq可知,v一定大于v0,故選項(xiàng)b正確.若粒子落在a點(diǎn)左側(cè)d處時,粒子的最小速度vmin一定滿足:x2=mvminbq解兩式可得:vmin=v0-qbd2m,故選項(xiàng)c正確.當(dāng)vv0+qbd2m時,只要改變速度的方向,也可以使粒子落在a點(diǎn)左右兩側(cè)d的范圍內(nèi),故選項(xiàng)d錯誤.三、非選擇題10.(2013杭州一模)如圖所示,在坐標(biāo)系xoy內(nèi)有一半徑為a的圓形區(qū)域,圓心坐標(biāo)為o1(a,0),圓內(nèi)分布有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出).一質(zhì)量為m、電荷量為+q(q0)的粒子以速度v從o點(diǎn)垂直于磁場方向射入,當(dāng)入射速度方向沿x軸正方向時,粒子恰好從o1點(diǎn)正上方的a點(diǎn)射出磁場,不計粒子重力.(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小;(2)若帶電粒子以沿x軸正方向成角(0r,要使粒子在磁場中運(yùn)動的時間最長,則粒子在磁場中運(yùn)動的圓弧所對應(yīng)的弧長最長,從圖中可以看出,以直徑ab為弦、r為半徑所作的圓周,粒子