【走向高考】（2013春季出版）高考物理總復(fù)習(xí) 8-2磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用同步練習(xí) 新人教版

1、8-2磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用一、選擇題1帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用。下列表述正確的是()A洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功B洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能C洛倫茲力的大小與速度無關(guān)D洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向答案B解析根據(jù)洛倫茲力的特點(diǎn)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，A錯(cuò)B對(duì)；根據(jù)FqvB，可知洛倫茲力大小與速度有關(guān)，C錯(cuò)；洛倫茲力的作用效果就是改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向，不改變速度的大小，D錯(cuò)。2(2012·北京理綜)處于勻強(qiáng)磁場中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值()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

2、正比 D與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比答案D解析在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的粒子，有qvB，且v，則T。由電流的定義式I，得表達(dá)式I，可知選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，D正確；電流值與速率無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。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(dòng)應(yīng)該是()A當(dāng)從a端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B當(dāng)從b端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運(yùn)動(dòng)D不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)答案C解析通電螺線管內(nèi)部磁感線方向與螺線管軸線平行，電子束不受洛倫茲力，故做勻速直線運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)正確。4(2013·福建廈門)顯像管的原理示意圖如圖所示，當(dāng)沒有磁場時(shí)

3、，電子束將打在熒光屏正中的O點(diǎn)，安裝在管徑上的偏轉(zhuǎn)線圈可以產(chǎn)生磁場，使電子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。設(shè)垂直紙面向里的磁場方向?yàn)檎较?，若使高速電子流打在熒光屏上的位置由a點(diǎn)逐漸移動(dòng)到b點(diǎn)，下列變化的磁場能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是()答案A解析電子流打在熒光屏上的位置由a點(diǎn)逐漸移動(dòng)到b點(diǎn)，洛倫茲力先向上后向下，由左手定則，磁場方向先向外后向里；由a點(diǎn)逐漸移動(dòng)到b點(diǎn)，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑先增大再減小，由r，則磁感應(yīng)強(qiáng)度減小再增大，故選A項(xiàng)。5.(2012·湖南株洲模擬)如圖所示，為一圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場，在O點(diǎn)處有一放射源，沿半徑方向射出速率為v的不同帶電粒子，其中帶電粒子1從A點(diǎn)飛出磁場，帶電粒子2從

4、B點(diǎn)飛出磁場，不考慮帶電粒子的重力，則()A帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的荷質(zhì)比比值為3 1B帶電粒子1的比荷與帶電粒子2的荷質(zhì)比比值為 1C帶電粒子1與帶電粒子2在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比值為2 1D帶電粒子1與帶電粒子2在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比值為1 2答案A解析帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)，r，設(shè)圓形磁場區(qū)域的半徑為R，由幾何關(guān)系得，tan60°，tan30°，聯(lián)立解得帶電粒子1的荷質(zhì)比與帶電粒子2的荷質(zhì)比比值為3 1，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；帶電粒子1與帶電粒子2在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間比值為22 3，選項(xiàng)C、D均錯(cuò)。6.(2012·江蘇揚(yáng)州檢測)利用如圖所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的

5、帶電粒子。圖中板MN上方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，板上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端相距為L，一些質(zhì)量為m、電荷量為q，具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MN進(jìn)入磁場，對(duì)于能夠從寬度為d的縫射出的粒子，下列說法正確的是()A粒子帶正電B射出粒子的最大速度為C保持d和L不變，增大B，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大D保持d和B不變，增大L，射出粒子的最大速度與最小速度之差不變答案BCD解析根據(jù)左手定則可判斷粒子帶負(fù)電，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系得，粒子的最大半徑rmax、粒子的最小半徑rmin，由Bvq得v，所以vmax、vmin，則vmaxvmin，選

6、項(xiàng)B、C、D正確。7.(2012·浙江金華)如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在xOy平面內(nèi)，從原點(diǎn)O處沿與x軸正方向成角(0<<)以速率v發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))。則下列說法正確的是()A若一定，v越大，則粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短B若一定，v越大，則粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的角速度越大C若v一定，越大，則粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短D若v一定，越大，則粒子在離開磁場的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn) 答案C解析粒子運(yùn)動(dòng)周期T，當(dāng)一定時(shí)，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間tTT，。由于 t、均與v無關(guān)，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。 當(dāng)v一定時(shí)，由r知，r一定；當(dāng)從0變至的過

7、程中，越大，粒子離開磁場的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn)；當(dāng)大于時(shí)，越大，粒子離開磁場的位置距O點(diǎn)越近，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。8(2013·浙江寧波)如圖所示，寬d4cm的有界勻強(qiáng)磁場，縱向范圍足夠大，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向內(nèi)，現(xiàn)有一群正粒子從O點(diǎn)以相同的速率沿紙面不同方向進(jìn)入磁場，若粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑均為r10cm，則()A右邊界：8cm<y<8cm有粒子射出B右邊界：y<8cm有粒子射出C左邊界：y>8cm有粒子射出D左邊界：0<y<16cm有粒子射出答案AD解析當(dāng)粒子沿x軸正方向和y軸負(fù)方向射入磁場時(shí)，粒子從右邊界射出的邊界最大，畫出粒子的運(yùn)動(dòng)

8、軌跡(如圖所示)并根據(jù)幾何關(guān)系可求出，在右邊界8cm<y<8cm范圍內(nèi)有粒子射出，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)粒子斜向上進(jìn)入磁場，運(yùn)動(dòng)軌跡與右邊界相切時(shí)，可求出，粒子從左邊界y16cm處射出，這也是最大邊界處，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。本題答案為A、D兩項(xiàng)。二、非選擇題9.如圖MN表示垂直紙面的平板，它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板的初速度v射入磁場區(qū)域，最后到達(dá)平板上的P點(diǎn)。已知B、v以及P到O的距離l。不計(jì)重力，則此粒子的比荷為_。答案解析因粒子經(jīng)O點(diǎn)時(shí)的速度垂直于OP，故OP2R，又R，所以。10水平絕緣桿MN套有

9、質(zhì)量為m, 電荷量為q的帶電小球，小球與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為，將該裝置置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，給小球一水平初速度v0，則小球的最終速度可能為_。答案0、v0、解析給小球初速度后，其所受洛倫茲力向上，如果洛倫茲力qv0B<mg，則小球一直減速到速度為零；如果洛倫茲力qv0Bmg，小球一直做勻速運(yùn)動(dòng)；如果洛倫茲力qv0B>mg，小球先做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)qvBmg時(shí)，小球開始做勻速運(yùn)動(dòng)。11(2012·長春畢業(yè)班調(diào)研一)在光滑絕緣的水平面上建有如圖所示的平面直角坐標(biāo)系?？臻g存在著范圍足夠大方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場。在此水平面上有均可視為質(zhì)點(diǎn)的不帶電小球a和帶正

10、電的小球b?，F(xiàn)給a球以某一速度使其沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a球通過坐標(biāo)系原點(diǎn)O瞬間，同時(shí)使b球從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正向以速度v0使其在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最終b球能與a球相遇(a，b小球彼此不接觸，且小球b在運(yùn)動(dòng)過程中電荷量保持不變)。求：滿足上述條件a球速度的大小。答案v；k0,1,2,3，解析b球在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所以有qv0Bm得R周期Tb球只能與a球相遇在圖中S處，相遇所需時(shí)間為tT；k0,1,2,3，a球通過的路程為OS2R；所以可得a球的速度大小v故v；k0,1,2,3，。12(2012·河南洛陽、安陽高三統(tǒng)考)如圖所示，一勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，其邊界

11、是半徑為R的圓，AB為圓的一直徑。在A點(diǎn)有一粒子源向圓平面內(nèi)的各個(gè)方向發(fā)射質(zhì)量為m，電量為q的粒子，粒子重力不計(jì)。(1)有一帶電粒子以v1的速度垂直磁場進(jìn)入圓形區(qū)域，恰從B點(diǎn)射出。求此粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)若磁場的邊界是絕緣彈性邊界(粒子與邊界碰撞后將以原速率反彈)，某粒子沿半徑方向射入磁場，經(jīng)過2次碰撞后回到A點(diǎn)，則該粒子的速度為多大？答案(1)(2)解析(1)根據(jù)牛頓第二定律，有qv1Bm解得r12R粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖甲所示，則粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tT(2)粒子運(yùn)動(dòng)情況如圖乙所示，則又r2RtanR根據(jù)牛頓第二定律，有qv2Bm解得v2。13(2012·長沙模擬)一足夠

12、長的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，矩形區(qū)域的左邊界ad長為L，現(xiàn)從ad中點(diǎn)O垂直于磁場射入一速度方向與ad邊夾角為30°、大小為v0的帶正電粒子，如圖所示。已知粒子電荷量為q，質(zhì)量為m(重力不計(jì))，問：(1)若要求粒子能從ab邊射出磁場，v0應(yīng)滿足什么條件？(2)若要求粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長，粒子應(yīng)從哪一條邊界處射出，出射點(diǎn)位于該邊界上何處？最長時(shí)間是多少？答案(1)<v0(2)cd邊出射點(diǎn)到O的距離不超過解析(1)當(dāng)粒子軌跡恰好與cd邊相切時(shí)，是粒子能從ab邊射出磁場區(qū)域時(shí)軌跡圓半徑最大的情況，設(shè)此半徑為R1，如圖甲所示。則有R1cos60°R1可得：R1L當(dāng)粒子軌跡恰好與ab邊相切時(shí)是粒子能從ab邊射出磁場區(qū)域時(shí)軌跡圓半徑最小的情況，設(shè)此半徑為R2，如圖乙所示則有：R2sin30°R2得：R2故粒子從ab邊射出的條件為R2<RR1，即<RL根據(jù)qv0Bm，得v0所以<v0(2)因?yàn)閠T所以粒子運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過的圓心角越大，粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長，從圖中可以看出，如果粒子從cd邊射出，則圓心角最大為60°，若粒子從ab邊射出