2018屆高考物理總復習第9單元磁場作業(yè)手冊（25）磁場對運動電荷的作用

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精課時作業(yè)（二十五）第25講磁場對運動電荷的作用時間 / 40分鐘基礎(chǔ)鞏固1。下列關(guān)于洛倫茲力的說法中正確的是(）a.只要速度大小相同,所受洛倫茲力就相同b。如果把+q改為q，且速度反向,大小不變，則洛倫茲力的大小、方向均不變c。洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場方向一定與電荷運動方向垂直d.帶電粒子在只受到洛倫茲力作用下運動時,動能、速度均不變2。（多選)物理課堂教學中的洛倫茲力演示儀由勵磁線圈、玻璃泡、電子槍等部分組成。勵磁線圈是一對彼此平行的共軸的圓形線圈,兩線圈之間能產(chǎn)生勻強磁場。玻璃泡內(nèi)充有稀薄的氣體，電子槍在加速電壓下發(fā)射電子,電子束通過泡內(nèi)氣體時能夠

2、顯示出電子運動的徑跡.若電子槍垂直磁場方向發(fā)射電子,給勵磁線圈通電后，能看到電子束的徑跡呈圓形。若只增大電子槍的加速電壓或勵磁線圈中的電流,下列說法正確的是()圖k251a.增大電子槍的加速電壓，電子束的軌道半徑變大b。增大電子槍的加速電壓,電子束的軌道半徑不變c.增大勵磁線圈中的電流，電子束的軌道半徑變小d。增大勵磁線圈中的電流,電子束的軌道半徑不變3.2017貴州遵義航天中學模擬 一個帶電粒子沿垂直于磁場方向射入勻強磁場中,粒子的一段徑跡如圖k25-2所示,徑跡上的每一小段都可以近似看成圓弧.由于帶電粒子使周圍的空氣電離，粒子的能量逐漸減小而帶電荷量不變。不計粒子重力，從圖中情況可以確定（

3、）圖k25-2a.粒子是帶正電的,它所受的洛倫茲力大小不變b。粒子是帶正電的,它由a點運動到b點c.粒子是帶負電的,它所受的洛倫茲力大小逐漸增大d。粒子是帶負電的,它由a點運動到b點4。2017湖北八校二聯(lián) 已知粒子（即氦原子核）質(zhì)量約為質(zhì)子的4倍，帶正電荷，電荷量為元電荷的2倍。質(zhì)子和粒子在同一勻強磁場中做勻速圓周運動.下列說法正確的是（)a.若它們的動量大小相同，則質(zhì)子和粒子的運動半徑之比約為21b.若它們的速度大小相同,則質(zhì)子和粒子的運動半徑之比約為14c.若它們的動能大小相同，則質(zhì)子和粒子的運動半徑之比約為12d.若它們由靜止經(jīng)過相同的加速電場加速后垂直進入磁場,則質(zhì)子和粒子的運動半徑

4、之比約為12技能提升5。2017蘭州診斷 如圖k25-3所示,一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以速度v垂直射入一有界勻強磁場區(qū)域內(nèi),速度方向跟磁場左邊界垂直，從右邊界離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)角=30,磁場區(qū)域的寬度為d，則下列說法正確的是（)圖k253a.該粒子帶正電b.磁感應強度b=c.粒子在磁場中做圓周運動的半徑r=dd.粒子在磁場中運動的時間t=6。2017北京朝陽區(qū)模擬 如圖k254所示,在mnqp中有一垂直紙面向里的勻強磁場。質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子a、b、c以不同的速率從o點沿垂直于pq的方向射入磁場,圖中實線是它們的軌跡。已知o是pq的中點，不計粒子重力。下列說法中正確的是（）圖

5、k254a。粒子a帶負電，粒子b、c帶正電b.射入磁場時粒子a的速率最小c.射出磁場時粒子b的動能最小d。粒子c在磁場中運動的時間最長7。（多選)2017北京西城區(qū)期末 如圖k255所示，兩個半徑相同的半圓形光滑軌道置于豎直平面內(nèi)，左、右兩端點等高，分別處于沿水平方向的勻強磁場和勻強電場中.兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點由靜止釋放,m、n為軌道的最低點，則下列分析正確的是()圖k255a。兩個小球到達軌道最低點的速度vmfnc.小球第一次到達m點的時間小于小球第一次到達n點的時間d。磁場中小球能到達軌道另一端最高處，電場中小球不能到達軌道另一端最高處8。(多選)2017河南百校聯(lián)盟

6、質(zhì)檢 如圖k256所示,一單邊有界勻強磁場的邊界上有一粒子源,其以與水平方向成角的不同速率向磁場中射入兩個相同的粒子1和2，粒子1經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從邊界上a點射出磁場,粒子2經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從邊界上b點射出磁場,oa=ab,則(）圖k25-6a.粒子1與粒子2的速度之比為12b。粒子1與粒子2的速度之比為14c。粒子1與粒子2在磁場中運動的時間之比為11d.粒子1與粒子2在磁場中運動的時間之比為129。（多選）2017鄭州一中入學考試 如圖k257所示,aob為一邊界為圓的勻強磁場，o點為圓心,d點為邊界ob的中點,c點為邊界上一點，且cdao.現(xiàn)有兩個完全相同的帶電粒子以相同的速度射入磁場(不計粒子

7、重力)，其中粒子1從a點正對圓心射入，恰從b點射出,粒子2從c點沿cd射入,從某點離開磁場,則可判斷(）圖k25-7a.粒子2在ab圓弧之間某點射出磁場b。粒子2必在b點射出磁場c.粒子1與粒子2在磁場中的運行時間之比為32d.粒子1與粒子2的速度偏轉(zhuǎn)角度相同挑戰(zhàn)自我10.(多選)2017廣西桂林、崇左聯(lián)合調(diào)研 如圖k25-8所示,在真空中，半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應強度為b,一束質(zhì)子在紙面內(nèi)以相同的速度射向磁場區(qū)域，質(zhì)子的電荷量為e，質(zhì)量為m,速度為v=,則以下說法正確的是（)圖k25-8a。對著圓心入射的質(zhì)子的出射方向的反向延長線一定過圓心b.從a點比從b點進

8、入磁場的質(zhì)子在磁場中運動時間短c.所有質(zhì)子都在磁場邊緣同一點射出磁場d.若質(zhì)子以相等的速率v=從同一點沿各個方向射入磁場，則它們離開磁場的出射方向可能垂直11.2017紹興高三模擬 如圖k259所示,在矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為b。在ad邊中點o的粒子源在t=0時刻垂直于磁場發(fā)射出大量的同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同,方向與od的夾角分布在0180范圍內(nèi)。已知沿od方向發(fā)射的粒子在t=t0時刻剛好從磁場邊界cd上的p點離開磁場,ab=1。5l,bc=l，粒子在磁場中做圓周運動的半徑r=l,不計粒子的重力和粒子間的相互作用，求:(1)粒子在磁場中的運動周期

9、t;(2)粒子的比荷；(3）粒子在磁場中運動的最長時間。圖k25-912.2017陜西咸陽模擬 如圖k2510所示，a點距坐標原點的距離為l,坐標平面內(nèi)有邊界過a點和坐標原點o的圓形勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直于坐標平面向里。有一電子（質(zhì)量為m、電荷量為e）從a點以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場區(qū)域，在磁場中運動，從x軸上的b點射出磁場區(qū)域，此時速度方向與x軸的正方向之間的夾角為60，求：(1)磁場的磁感應強度大??；（2)磁場區(qū)域的圓心o1的坐標；(3）電子在磁場中運動的時間。圖k25-10課時作業(yè)（二十五）1。b解析 因為洛倫茲力的大小不但與粒子速度大小有關(guān),而且與粒子速度的方向有關(guān),如當

10、粒子速度與磁場垂直時f=qvb,當粒子速度與磁場平行時f=0，又由于洛倫茲力的方向永遠與粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同時,洛倫茲力的方向也不同，選項a錯誤;將+q改為q且速度反向,由左手定則可知洛倫茲力方向不變,再由f=qvb知其大小也不變,選項b正確；電荷進入磁場時的速度方向可以與磁場方向成任意夾角,選項c錯誤；因為洛倫茲力總與速度方向垂直，因此，洛倫茲力不做功，粒子動能不變,但洛倫茲力可改變粒子的運動方向，使粒子速度的方向不斷改變，選項d錯誤.2.ac解析 若只增大電子槍的加速電壓，電子速度增大,由r=mv2可知,電子束的軌道半徑變大，選項a正確，b錯誤.若只增大勵磁線圈中的電流,磁

11、感應強度增大，由r=mv2可知，電子束的軌道半徑變小,選項c正確,d錯誤。3。d解析 因為粒子的能量逐漸減小而帶電荷量不變,根據(jù)半徑公式r=可得粒子的運動半徑逐漸減小,即粒子是從a運動到b的,根據(jù)f=bqv可得粒子受到的洛倫茲力減小，根據(jù)左手定則,粒子帶負電,故選項d正確.4。a解析 設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m,電荷量為q,則粒子的質(zhì)量為4m，電荷量為2q,它們在同一勻強磁場中做勻速圓周運動過程中,洛倫茲力充當向心力，故bqv=m,解得r=,若它們的動量大小相同，即mv相同,則r,所以運動半徑之比為21,a正確;若它們的速度相同，則,b錯誤;若它們的動能大小相同，根據(jù)p=1，c錯誤;若它們由靜止經(jīng)過相同

12、的加速電場加速后垂直進入磁場，根據(jù)動能定理可得進入磁場的速度為v=，即v=vh，故半徑之比為，d錯誤.5。d解析 由左手定則可知,該粒子帶負電,a錯誤；分別作出入射方向和出射方向的垂線，交點為圓周運動的圓心o，由幾何關(guān)系可得,圓心角=30,半徑r=2d，c錯誤;由洛倫茲力提供向心力，有qvb=m,得r=,將r=2d代入可得b=，b錯誤;粒子做圓周運動的周期t=,將b=，則運動時間t=，d正確。6。d解析 根據(jù)左手定則可知a粒子帶正電，b、c粒子帶負電,所以選項a錯誤；由洛倫茲力提供向心力,有bvq=m，得v=,可知b的速度最大，c的速度最小，動能最小，選項b、c錯誤;根據(jù)bvq=m可知,t=，

13、即各粒子的周期一樣,粒子c的軌跡對應的圓心角最大,所以粒子c在磁場中運動的時間最長,選項d正確。7。bcd解析 小球在磁場中運動時受到洛倫茲力的作用,洛倫茲力對小球不做功，故小球運動到m點的過程只有重力做功,而小球在電場中運動到n點的過程中除了重力做功外，電場力對它做負功,故小球到n點時的速度小于到m點時的速度,選項a錯誤;因為小球在最低點時的向心力向上,而vmvn,故小球在m點的向心加速度大于小球在n點的向心加速度,且小球第一次經(jīng)過m點時還受到向下的洛倫茲力，所以軌道的m點對小球的支持力較大，即小球?qū)壍續(xù)點的壓力也較大,選項b正確;在甲圖中小球受到的洛倫茲力總與速度的方向垂直，洛倫茲力不做

14、功，而在乙圖中,其受到的電場力總是水平向左，對小球的運動起到了阻礙的作用,故選項c正確;在甲圖中洛倫茲力不做功,故小球能夠到達右側(cè)最高點,而乙圖中電場力對小球做負功，故小球不能到達右側(cè)最高點，選項d正確。8。ac解析 粒子1進入磁場時速度的垂線與oa的垂直平分線的交點為粒子1在磁場中做圓周運動的圓心,同理，粒子2進入磁場時速度的垂線與ob的垂直平分線的交點為粒子2在磁場中做圓周運動的圓心。由幾何關(guān)系可知,兩個粒子在磁場中做圓周運動的半徑之比為r1r2=12，由r=可知，粒子1和2的速度之比為12，a正確,b錯誤；由粒子在磁場中做圓周運動的周期均為t=,且兩粒子在磁場中做圓周運動的軌跡所對圓心角

15、相同,可知粒子1和2在磁場中運動的時間相同，c正確,d錯誤。9。bc解析 粒子1從a點正對圓心射入，恰從b點射出,粒子在磁場中運動的圓心角為90,粒子軌道半徑等于bo，粒子2從c點沿cd射入,其運動軌跡如圖所示，設(shè)對應的圓心為o1，運動軌道半徑也為bo=r,連接o1c、o1b，o1cob是平行四邊形，o1b=co，則粒子2一定從b點射出磁場，故a錯誤,b正確;粒子的速度偏轉(zhuǎn)角即粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角，1=90，過b點作o1c的垂線交o1c于p點，可知p為o1c的中點，由數(shù)學知識可知，2=bo1p=60,兩粒子的速度偏轉(zhuǎn)角不同,粒子在磁場中運動的周期t=，兩粒子的周期相等,粒子在磁場中的運動時

16、間t=t，故運動時間之比t1t2=12=9060=32，故c正確，d錯誤。10。ac解析 質(zhì)子做圓周運動的半徑為r=r，對著圓心入射的質(zhì)子的出射方向的反向延長線一定過圓心，選項a正確;質(zhì)子射入磁場中，受到向下的洛倫茲力而向下偏轉(zhuǎn)，因質(zhì)子的運動半徑相同,故從a點比從b點進入磁場的質(zhì)子在磁場中運動經(jīng)過的弧長更長，則時間長，選項b錯誤;所有質(zhì)子做圓周運動的半徑都等于r，畫出各個質(zhì)子的運動軌跡，由幾何關(guān)系可知，所有質(zhì)子都在o點的正下方同一點射出磁場，選項c正確；質(zhì)子的速度為v=時，質(zhì)子運動的半徑r=r，若質(zhì)子從同一點沿各個方向射入磁場,畫出各個質(zhì)子的運動軌跡,由幾何關(guān)系可知,不存在離開磁場的出射方向垂直的情況,選項d錯誤。11.(1)6t0(2)（3)2t0解析 （1）初速度沿od方向發(fā)射的粒子在磁場中運動的軌跡如圖所示，設(shè)其圓心角為由幾何關(guān)系有sin =所以=60解得t=6t0(2)粒子做圓周運動的向心力由洛倫茲力提供，根據(jù)牛頓第二定律得qvb=mv=t=解得(3)在磁場中運動時間最長的粒子的軌跡的弦ob=l，圓軌跡的直徑為2l,所以ob弦對應的圓心角為120,粒子在磁場中運動的最長時間tmax=2t012.（1)（2）（3)解析 （1）由題意得電子在圓形磁場區(qū)域內(nèi)受洛倫茲力做