高考物理一輪復(fù)習(xí)磁場(chǎng)《洛倫茲力、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》典型題精排版(含答案)

1、高考物理一輪復(fù)習(xí)洛倫茲力、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)典型題1不計(jì)重力的帶電粒子在電場(chǎng)或者磁場(chǎng)中只受電場(chǎng)力或磁場(chǎng)力作用 ，帶電粒 子所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是 ( )a 在電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)b 在磁場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)c 在電場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)d 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)2電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是 ( )a 速度越大，周期越大b 速度越小，周期越大c 速度方向與磁場(chǎng)方向平行d 速度方向與磁場(chǎng)方向垂直3粒子甲的質(zhì)量與電荷量分別是粒子乙的 4 倍與 2 倍，兩粒子均帶正電，讓 它們?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中同一點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)已知磁場(chǎng)方向 垂直紙面向里以下四個(gè)圖中，能正確表示兩粒

2、子運(yùn)動(dòng)軌跡的是 ( )4. 地球再次受到“太陽(yáng)風(fēng)暴”襲擊，如圖所示，在“太陽(yáng)風(fēng)暴”中若有一個(gè)質(zhì)子以 3.6105km/h 速度垂直射向北緯 60的水平地 面，經(jīng)過(guò)此地面上空 100 km 處時(shí)，質(zhì)子速度方向與該處地磁場(chǎng)方向間的夾角為 30，該處磁感 應(yīng)強(qiáng)度 b6105t(e1.610 19c)，則( )a該質(zhì)子在此處受洛倫茲力方向向東，大小約為 51019nb 該質(zhì)子一定會(huì)落到北緯 60的地面上c “太陽(yáng)風(fēng)暴”中射向地球的大多數(shù)帶電粒子可被 地磁場(chǎng)“擋住”而不落到地面上d 該質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌跡與磁感線方向相同5在高緯度地區(qū)的高空，大氣稀薄，常出現(xiàn)五顏六色的弧狀、帶狀或幕狀的 極其美麗壯觀的發(fā)光現(xiàn)象

3、，這就是我們常說(shuō)的“極光”“極光”是由太陽(yáng)發(fā)射 的高速帶電粒子受地磁場(chǎng)的影響，進(jìn)入兩極附 近時(shí)，撞擊并激發(fā)高空中的空氣分 子和原子引起的假如我們?cè)诒睒O地區(qū)忽然發(fā)現(xiàn)正上方的高空出現(xiàn)了射向地球的 沿順時(shí)針?lè)较蛏傻淖仙顦O光 ( 顯示帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡 )則關(guān)于引起這一 現(xiàn)象的高速帶電粒子的電性及弧狀極光的彎曲程度的說(shuō)法中，正確的是 ( )a高速粒子帶負(fù)電c軌跡半徑逐漸減小6如圖所示為一個(gè)質(zhì)量為 m、電荷b高速粒子帶正電 d軌跡半 徑逐漸增大量為q 的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長(zhǎng)的粗糙的細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，不計(jì)空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度 v ，在以后0的運(yùn)動(dòng)過(guò)程

4、中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能是圖中的 ( )2ab2ab2ab7如圖所示，質(zhì)子以一定的初速度 v 從邊界 ab 上的 a0點(diǎn)水平向右射入豎直、狹長(zhǎng)的矩形區(qū)域 abcd(不計(jì)質(zhì)子的重 力)當(dāng)該區(qū)域內(nèi)只加豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子經(jīng)過(guò) t1時(shí)間從邊界 cd 射出；當(dāng)該區(qū)域內(nèi)只加水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng) 時(shí)，質(zhì)子經(jīng)過(guò) t 時(shí)間從邊界 cd 射出，則 ( )2at t1 2bt 0) 的粒子以平行于 x 軸的速度從 y 軸上的 p 點(diǎn)處射入電場(chǎng)，在 x 軸上的 q 點(diǎn)處進(jìn)入 磁場(chǎng)，并從坐標(biāo)原點(diǎn) o 離開(kāi)磁場(chǎng)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與 y 軸交于 m 點(diǎn)已 知 opl，oq2 3l.不計(jì)重力求(1) m 點(diǎn)與坐標(biāo)

5、原點(diǎn) o 間的距離；(2) 粒子從 p 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 m 點(diǎn)所用的時(shí)間qbqb高考物理一輪復(fù)習(xí)洛倫茲力、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)典型題1解析：帶電粒子在電場(chǎng)中必定受電場(chǎng)力作用，因而不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)， a 錯(cuò)帶電粒子在電場(chǎng)中可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如 電 子繞原子核運(yùn)動(dòng)，庫(kù)侖力提 供向心力，c 對(duì)帶電粒子在磁場(chǎng)中不一定受磁場(chǎng)力作用，如當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方 向平行時(shí)，洛倫茲力為零，粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，b 對(duì)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中不 可能做勻變速運(yùn)動(dòng)因速度變化時(shí)，洛倫茲力變化，加速度變化，d 錯(cuò)，故選 b、 c.答案：bc2解析：電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期 t2m，與速率無(wú)關(guān)，a、b 均錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向與

6、磁場(chǎng)方向垂直，c 錯(cuò)，d 對(duì)答案：d3 解析：由于 m m 41，q q 21，v v 11，故 r r甲 乙 甲 乙 甲 乙 甲乙21.由于帶電粒子只受洛倫茲力的作用，而洛倫茲力充當(dāng)粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向 心力，由左手定則判斷，甲、乙所受洛倫茲力方向相反，則可判斷，a 選項(xiàng)正確答案：a4. 解析：因?yàn)榈卮艌?chǎng)沿平行地面的分量是從南向北，利用左手定則可知，質(zhì)子所受的洛倫茲力向東，所受的洛倫茲力 fqvbsin 30，約為 51019n，a 正確；由于質(zhì)子在洛倫茲力作用下發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，故該質(zhì)子不一定會(huì)落到北緯 60的 地面上，b 錯(cuò)誤；“太陽(yáng)風(fēng)暴”中射向地球的大多數(shù)帶電粒子，由于受地磁場(chǎng)的影 響而發(fā)生磁

7、偏轉(zhuǎn)，可能被地磁場(chǎng)“擋住”而不落到地面上，c 正確；質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)軌 跡并不會(huì)與磁感線方向相同，d 錯(cuò)誤答案：ac5解析：北極是地磁南極，磁場(chǎng)方向豎直向下，靠近地面磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，由 rmv可知 c 正確；用左手定則判斷當(dāng)粒子帶正電時(shí)自下向上看是順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的，故 b 正確 答案：bcqb m 2ab6解析：帶電圓環(huán)在磁場(chǎng)中受到向上的洛倫茲力，當(dāng)重力與洛倫茲力相等時(shí)， 圓環(huán)將做勻速直線運(yùn)動(dòng)，a 正確；當(dāng)洛倫茲力大于重 力時(shí)，圓環(huán)受到摩擦力的作用， 并且隨著速度的減小而減小，圓環(huán)將做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)， d 正確；如果重力大于洛倫茲力，圓環(huán)也受摩擦力作用，且摩擦力越來(lái)越大，圓環(huán) 將做

8、加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，故 b、c 錯(cuò)誤答案：ad7解析：只加豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在水平 方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度大小始終等于初速度 v ，如果只加水平向里的勻強(qiáng)0磁場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，沿水平方向的速度逐漸 減小，如圖所示，vv cos ，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沿水平方向的平均速度小于 v ，0 0所以當(dāng)加磁場(chǎng)時(shí)，用的時(shí)間長(zhǎng)，故 a、c、d 錯(cuò)誤，b 項(xiàng)正確答案：b8 解析：從“粒子穿過(guò) y 軸正半軸后”可知粒子向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力指向運(yùn)動(dòng)方向的右側(cè)，由左手定則可判定粒子帶負(fù)電，作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖如圖根據(jù)幾何關(guān)系有 rrsin 30a，再結(jié)合

9、半徑表達(dá)式 rmv q 3v可得 ，故 c 正確答案：c9解析：解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵在于分析出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，并畫(huà)出運(yùn)動(dòng)圓弧，由 rmv可以得出軌跡的半徑是 r0.3 m，由幾何關(guān)系可以得到 從 od 邊射 bq入的粒子將全部從 ab 邊穿過(guò)邊界，從 ao 邊射入的粒子將一部分從 ab 邊穿過(guò)邊界， 一部分從 be 邊穿過(guò)邊界，故選項(xiàng) d 正確答案：d10解析：(1)設(shè)小球在最高點(diǎn)的速度為 v，則小球在最高點(diǎn)所受洛倫茲力 fqvb方向豎直向上；由于小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)，故小球在最高點(diǎn)由洛倫茲力和 重力共同提供向心力，即mgfmv2r01vv將代入式求解可得 v1 m/s，f8104n(2)由

10、于無(wú)摩擦力，且洛倫茲力不做功，所以小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒， 由機(jī)械能守恒定律可得1 1 mv2mgh mv2 2 0 2其中 h2r求解可得 v 21 m/s.0答案：(1)8104 n (2) 21 m/s11解析：(1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，在 y 軸負(fù)方向上做初速度為 零的勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度的大小為 a；在 x 軸正方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度 為 v ；粒子從 p 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 q 點(diǎn)所用的時(shí)間 t ，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與 x 軸正方向0 1的夾角為 ，則qea mt 12y0axv 0 t1其中 x 2 3l，y l，又有 0 0tan at0聯(lián)立式，得 30因?yàn)?m、o、q 點(diǎn)在圓周上，moq90，所以 m