2013屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁 場(chǎng)第2講 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用限時(shí)訓(xùn)練 教科版選修3-1

1、2013屆高考物理一輪復(fù)習(xí)選修3-1第八章磁 場(chǎng)第2講磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用限時(shí)訓(xùn)練（教科版）1帶電荷量為q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是()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(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直D粒子在只受到洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、速度均不變解析因?yàn)槁鍌惼澚Φ拇笮〔坏c粒子速度大小有關(guān)，而且與粒子速度的方向有關(guān)，如當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)垂直時(shí)FqvB，當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)平行時(shí)F0.又由于洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同時(shí)，洛倫茲力的方向也不同，所

2、以A選項(xiàng)錯(cuò)因?yàn)閝改為q且速度反向，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，再由fqvB知大小不變，所以B項(xiàng)正確因?yàn)殡姾蛇M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向可以與磁場(chǎng)方向成任意夾角，所以C選項(xiàng)錯(cuò)因?yàn)槁鍌惼澚偱c速度方向垂直，因此洛倫茲力不做功，粒子動(dòng)能不變，但洛倫茲力可改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使粒子速度的方向不斷改變，所以D項(xiàng)錯(cuò)答案B2初速為v0的電子，沿平行于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如圖8218所示，則 ()A電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變圖8218B電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變C電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變D電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變解析由安培定則可知，通電導(dǎo)線右方磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，則電子受洛倫

3、茲力方向由左手定則可判知向右，所以電子向右偏；由于洛倫茲力不做功，所以電子速率不變答案A圖82193如圖8219所示，一個(gè)帶負(fù)電的物體從絕緣粗糙斜面頂端滑到底端時(shí)的速度為v，若加上一個(gè)垂直紙面向外的磁場(chǎng)，則滑到底端時(shí) ()Av變大Bv變小Cv不變D不能確定v的變化解析物體受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下，物體受到的摩擦力變大，到達(dá)底端時(shí)克服摩擦力做功增加，動(dòng)能減少，速度變小，B正確答案B4垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域里，一離子從原點(diǎn)O沿紙面向x軸正方向飛出，其運(yùn)動(dòng)軌跡可能是下圖中的()解析題中既沒給出離子所帶電性，又沒給出勻強(qiáng)磁場(chǎng)的具體方向，因此可能有多個(gè)解假設(shè)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，當(dāng)離子帶正電時(shí)，由

4、左手定則可以判斷離子剛飛入時(shí)所受洛倫茲力方向沿y軸負(fù)方向，離子運(yùn)動(dòng)軌跡是B；同理可以判斷當(dāng)離子帶負(fù)電時(shí)，運(yùn)動(dòng)軌跡是C，無論哪種情況，離子的運(yùn)動(dòng)軌跡都是和x軸相切的，A、D錯(cuò)誤答案BC圖82205(2011·山東兗州檢測(cè))兩個(gè)帶電粒子以同一速度、同一位置進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中它們的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖8220所示粒子a的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為r1，粒子b的運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為r2，且r22r1，q1、q2分別是粒子a、b所帶的電荷量，則()Aa帶負(fù)電、b帶正電，比荷之比為21Ba帶負(fù)電、b帶正電，比荷之比為12Ca帶正電、b帶負(fù)電，比荷之比為21Da帶正電、b帶負(fù)電，比荷之比為11解析根據(jù)磁場(chǎng)方向及兩粒子在

5、磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)方向可判斷出a、b分別帶正、負(fù)電，根據(jù)半徑之比可計(jì)算出比荷之比為21.(單直線邊界模型)答案C圖82216如圖8221所示，一半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m，電量為q的正電荷(重力忽略不計(jì))以速度v沿正對(duì)著圓心O的方向射入磁場(chǎng)，從磁場(chǎng)中射出時(shí)速度方向改變了角磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為()A. B.C. D.解析本題考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)根據(jù)畫軌跡、找圓心、定半徑思路分析注意兩點(diǎn)，一是找圓心的兩種方法：(1)根據(jù)初末速度方向垂線的交點(diǎn)(2)根據(jù)已知速度方向的垂線和弦的垂直平分線交點(diǎn)二是根據(jù)洛倫茲力提供向心力和三角形邊角關(guān)系，確定半徑qvB，rRcot ，B

6、.B選項(xiàng)正確(圓邊界模型)答案B圖82227如圖8222所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，三個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c以不同的速率對(duì)準(zhǔn)圓心O沿 著AO方向射入磁場(chǎng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，若帶電粒子只受磁場(chǎng)力的作用，則下列說法正確的是 ()Aa粒子速率最大Bc粒子速率最大Cc粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)D它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期Ta<Tb<Tc解析做出三個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的圓心和半徑，如圖所示，半徑最大的是c粒子，最小的是a粒子，圓心角最大的是 a粒子，最小的是c粒子，所以速率最大的是c粒子，最小的是a粒子；因?yàn)槿齻€(gè)粒子的電荷量與質(zhì)量都相同，所以運(yùn)動(dòng)的周期是相同的，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的

7、是a粒子，最短的是c粒子答案B8如圖8223所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界為平行四邊形ABDC，其中AC邊與對(duì)角線BC垂直，一束電子以大小不同的速度沿BC從B點(diǎn)射入磁場(chǎng)，不計(jì)電子的重力和電子之間的相互作用，關(guān)于電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的情況，下列說法中正確的是 ()圖8223A入射速度越大的電子，其運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)B入射速度越大的電子，其運(yùn)動(dòng)軌跡越長(zhǎng)C從AB邊出射的電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相等D從AC邊出射的電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都相等解析電子以不同的速度沿BC從B點(diǎn)射入磁場(chǎng)，若電子從AB邊射出，畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡由幾何關(guān)系可知在AB邊射出的粒子軌跡所對(duì)的圓心角相等，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，與速度無關(guān)，C對(duì)，A錯(cuò)；從AC邊射出的電子軌

8、跡所對(duì)圓心角不相等，且入射速度越大，其運(yùn)動(dòng)軌跡越短，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不相等，B、D錯(cuò)(雙直線界模型)答案C9如圖8224是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下列表述正確的是 ()A質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具圖8224B速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外C能通過狹縫P的帶電粒子的速率等于D粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P，粒子的荷質(zhì)比越小解析本題考查質(zhì)譜儀的工作原理，意在考查考生分析帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的受力和運(yùn)

9、動(dòng)的能力粒子先在電場(chǎng)中加速，進(jìn)入速度選擇器做勻速直線運(yùn)動(dòng)，最后進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)在速度選擇器中受力平衡：qEqvB得v，方向由左手定則可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，B、C選項(xiàng)正確進(jìn)入磁場(chǎng)后，洛倫茲力提供向心力，由qvB0得，R，所以比荷不同的粒子偏轉(zhuǎn)半徑不一樣，所以，A項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)答案ABC10(2012·合肥質(zhì)檢)如圖8225所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN是一豎直放置的感光板從圓形磁場(chǎng)最高點(diǎn)P垂直磁場(chǎng)射入大量的帶正電，電荷量為q，質(zhì)量為m，速度為v的粒子，不考慮粒子間的相互作用力，關(guān)于這些粒子的運(yùn)動(dòng)以下說法正確的是 ()圖8225A只要對(duì)著圓心入射

10、，出射后均可垂直打在MN上B對(duì)著圓心入射的粒子，其出射方向的反向延長(zhǎng)線不一定過圓心C對(duì)著圓心入射的粒子，速度越大在磁場(chǎng)中通過的弧長(zhǎng)越長(zhǎng)，時(shí)間也越長(zhǎng)D只要速度滿足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上解析當(dāng)vB時(shí)，粒子所受洛倫茲力充當(dāng)向心力，做半徑和周期分別為R、T的勻速圓周運(yùn)動(dòng)；只要速度滿足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，選項(xiàng)D正確答案D圖822611如圖8226所示，直角三角形OAC(30°)區(qū)域內(nèi)有B0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如圖所示兩平行極板M，N接在電壓為U的直流電源上，左板為高電勢(shì)一帶正電的粒子從靠近M板由靜止開始加速，從N板的小孔射出電場(chǎng)后，垂

11、直O(jiān)A的方向從P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)中帶電粒子的比荷為105C/kg，OP間距離為L(zhǎng)0.3 m全過程不計(jì)粒子所受的重力，則：(1)若加速電壓U120 V，通過計(jì)算說明粒子從三角形OAC的哪一邊離開磁場(chǎng)？(2)求粒子分別從OA、OC邊離開磁場(chǎng)時(shí)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間解析(1)如圖所示，當(dāng)帶電粒子的軌跡與OC邊相切時(shí)為臨界狀態(tài)，設(shè)臨界半徑為R，加速電壓U0，則有：RL，解得R0.1 m，qU0mv2，qvBm，U0125 V，U<U0，則r<R，粒子從OA邊射出(2)帶電粒子在磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T4×105s當(dāng)粒子從OA邊射出時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中恰好運(yùn)動(dòng)了半個(gè)周期t12×10

12、5s當(dāng)粒子從OC邊射出時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間小于周期，即t2×105s.答案(1)OA邊(2)2×105s小于等于×105s圖822712受控?zé)岷司圩円迅叨燃儍舻碾?、氚混合材料加熱?億度以上，即達(dá)到所謂熱核溫度在這樣的超高溫度下，氘、氚混合氣體已完全電離，成為氘、氚原子核和自由電子混合而成的等離子體從常溫下處于分子狀態(tài)的氘、氚材料開始，一直到上述熱核溫度的整個(gè)加熱過程中，必須把這個(gè)尺寸有限的等離子體約束起來，使組成等離子體的原子核在發(fā)生足夠多的聚變反應(yīng)之前不至于失散，可一般的容器無法使用，因?yàn)槿魏尾牧系娜萜鞅诙疾豢赡艹惺苓@樣的高溫而磁約束是目前的重點(diǎn)研究方

13、案，利用磁場(chǎng)可以約束帶電粒子這一特性，構(gòu)造一個(gè)特殊的磁容器建成聚變反應(yīng)堆圖8227所示是一種簡(jiǎn)化示意圖，有一個(gè)環(huán)形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的截面內(nèi)半徑R1 m，外半徑R23 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T，被約束的粒子的比荷4.0×107 C/kg，不計(jì)粒子重力和粒子間相互作用(1)若帶電粒子從中間區(qū)域沿半徑方向射入磁場(chǎng)，則粒子不能穿越磁場(chǎng)外邊界的最大速率vm是多少？(2)若帶電粒子以(1)問中最大速率vm從圓心O出發(fā)沿圓環(huán)半徑方向射入磁場(chǎng)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出其運(yùn)動(dòng)軌跡，并求出粒子從出發(fā)到第一次回到出發(fā)點(diǎn)所用的時(shí)間解析(1)設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)的最大半徑為r，由牛頓第二定律有：mqvmB如圖所示，R12r2(R2r)2解得：r1.0 m，vm2×107 m/s.(2)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如下答案圖所示，由幾何關(guān)系可知：30°由對(duì)稱性可知，粒子進(jìn)入