適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復習第10單元磁場作業(yè)27磁吃運動電荷的作用新人教版

作業(yè)27磁場對運動電荷的作用A組基礎達標微練一洛倫茲力的理解與計算1.(2024浙江溫州聯(lián)考)顯像管原理的示意圖如圖所示,當沒有磁場時,電子束將打在熒光屏正中的O點,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)。設垂直紙面對里的磁場方向為正方向,若要使電子打在熒光屏上的位置由a點漸漸移動到b點,下列變更的磁場能夠使電子發(fā)生上述偏轉(zhuǎn)的是()2.科學家曾預言,自然界存在只有一個磁極的磁單極子,磁單極子N的磁場分布如圖甲所示,它與如圖乙所示正點電荷Q的電場分布相像。假設磁單極子N和正點電荷Q均固定,有相同的帶電小球分別在N和Q旁邊(圖示位置)沿水平面做勻速圓周運動,則下列說法正確的是()A.從上往下看,圖甲中帶電小球沿逆時針方向運動B.從上往下看,圖甲中帶電小球沿順時針方向運動C.從上往下看,圖乙中帶電小球沿順時針方向運動D.從上往下看,圖乙中帶電小球沿逆時針方向運動微練二帶電粒子在有界勻強磁場中的運動3.(多選)(2024浙江杭州模擬)如圖所示,a、b是直線上間距為4d的兩點,也是半圓直徑的兩個端點,c位于ab上,且lac=d,直線上方存在著磁感應強度大小為B、垂直于半圓平面的勻強磁場(未畫出),其中半圓內(nèi)部沒有磁場。一群比荷為k的同種帶電粒子從ac之間以相同的速率垂直于ab射入圓弧區(qū)域,全部粒子都能通過b點,不計粒子間的相互作用和粒子的重力,則()A.粒子的速率為2dBkB.粒子的速率為dBkC.從c點射入的粒子在磁場中運動的時間為2D.從c點射入的粒子在磁場中運動的時間為44.(2024浙江麗水模擬)如圖所示,虛線MN的右側(cè)有垂直紙面對里的勻強磁場,在圖示平面內(nèi)兩比荷相同的帶正電粒子a、b從MN上的同一點沿不同方向射入勻強磁場后,又從MN上的同一點射出磁場。已知a粒子初速度的方向垂直虛線MN,粒子的重力和粒子間的相互作用忽視不計,則下列描述兩粒子速度大小的關(guān)系圖像正確的是()微練三帶電粒子在磁場中運動的臨界和多解問題5.真空中有一勻強磁場,磁場邊界為兩個半徑分別為a和3a的同軸圓柱面,磁場的方向與圓柱軸線平行,其橫截面如圖所示。一速率為v的電子從圓心沿半徑方向進入磁場。已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,忽視重力。為使該電子的運動被限制在圖中實線圓圍成的區(qū)域內(nèi),磁場的磁感應強度最小為()A.3mv2C.3mv46.(多選)如圖所示,在直角三角形abc區(qū)域內(nèi)有磁感應強度為B、方向垂直紙面對里的勻強磁場,直角邊ab上的O點有一粒子放射源,該放射源可以沿紙面與ab邊垂直的方向放射速率不同的帶電粒子,已知全部粒子在磁場中運動的時間均相同,粒子比荷為k,Oa長為d,Ob長為3d,θ=30°,不計粒子的重力以及粒子間的相互作用,則()A.粒子在磁場中的運動時間為πB.帶正電粒子的軌跡半徑最大為dC.帶負電粒子的軌跡半徑最大為3D.帶負電粒子運動的最大速度為kBdB組綜合提升7.(多選)如圖所示,一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電小球以速度v0從距地面高為h的光滑水平平臺上射入豎直向上的勻強磁場中(磁場緊靠平臺右邊緣),以地面上水平向右為x軸正方向、垂直紙面對里為y軸正方向、平臺右邊緣飛出點在地面上的投影為原點建立直角坐標系,小球的落地點的坐標為(0,h),重力加速度為g,那么()A.經(jīng)時間t=2hgB.磁場的磁感應強度大小B=πC.小球的入射速度大小v0=πD.小球的落地速度大小v=28.等邊三角形的三個頂點上垂直紙面放置3根長直導線,導線中通以大小相同的電流,電流方向如圖所示,一束帶正電的粒子垂直紙面對里射入三角形中心,關(guān)于粒子束所受洛倫茲力方向,下列示意圖正確的是 ()9.(多選)(2024浙江模擬)如圖所示,半徑為R、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直紙面對里的勻強磁場,直徑ab水平。電子電荷量為-e、質(zhì)量為m,以速率v從a處始終沿紙面射入磁場,當電子在a處的速度方向與aO夾角為30°、斜向下時,離開磁場時的速度方向相比進入時的變更了60°,不計電子的重力,下列說法正確的是()A.圓形區(qū)域中磁場的磁感應強度大小為mvB.變更入射方向,當電子經(jīng)過O點時,電子在磁場中的運動時間為2C.變更入射方向,電子離開磁場時的速度方向不變D.變更入射方向,電子離開磁場時的速度方向可能變更10.一段粗細勻整的導體長為L,橫截面積為S,如圖所示,導體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,電子電荷量為e,通電后,電子定向運動的速度大小為v。(1)求該段導體自由電子的總個數(shù)N;(2)請用n、e、S、v表示流過導體的電流大小I;(3)若在垂直導體的方向上再加一個空間足夠大的勻強磁場,磁感應強度大小為B,試依據(jù)導體所受安培力推導出導體中某一自由電子所受的洛倫茲力大小的表達式。

參考答案作業(yè)27磁場對運動電荷的作用1.A解析電子偏轉(zhuǎn)到a點時,依據(jù)左手定則可知,磁場方向垂直紙面對外,對應的B-t圖像在t軸下方;電子偏轉(zhuǎn)到b點時,依據(jù)左手定則可知,磁場方向垂直紙面對里,對應的B-t圖像在t軸上方,故選A。2.A解析依據(jù)圓周運動受力條件可以從圖乙中推斷出帶電小球帶負電,在電場中小球的運動方向與靜電力的方向無關(guān),由圖甲中帶電小球做勻速圓周運動,可知洛倫茲力方向,依據(jù)左手定則可知帶電小球沿逆時針方向運動,故A正確。3.AD解析畫出粒子的運動軌跡如圖甲所示,由幾何關(guān)系可知,粒子運動的軌道半徑R=2d,依據(jù)洛倫茲力供應向心力qvB=mv2R,粒子速率v=2dBk,故A正確,B錯誤;從c點射入的粒子,由幾何關(guān)系,粒子運動軌跡圓心正好在圓周ab上,如圖乙所示,粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的角度為240°,則運動時間t=240°360°T=4甲乙4.A解析兩粒子在磁場中均做勻速圓周運動,洛倫茲力供應向心力,qvB=mv2r,設a、b粒子在磁場中做圓周運動的軌跡半徑為ra、rb,兩粒子初速度間的夾角為θ,兩粒子的運動軌跡如圖所示,由幾何關(guān)系可知,ra=rbcosθ,又因為ra=mavaBqa,rb=mbvbBqb,兩粒子比荷相同,故有r5.C解析依據(jù)題意,電子的運動被限制在實線圓區(qū)域內(nèi)的條件是軌跡圓與實線圓相切,畫出臨界狀態(tài)電子的運動軌跡如圖所示,依據(jù)圖中幾何關(guān)系可得r2+a2+r=3a,解得r=43a;電子在勻強磁場中做圓周運動,洛倫茲力供應向心力,evB=mv6.BD解析由于粒子在磁場中的運動時間均相同,可知粒子均由ab邊出射,運動時間均為周期的一半,周期T=2πmqB=2πkB,所以t=12T=πkB,故A錯誤;如圖甲所示,帶正電粒子向上偏轉(zhuǎn),當其半徑最大時與ac邊切于e點,由幾何關(guān)系可知laO1=2r1,即r1+2r1=d,所以帶正電粒子的軌跡半徑最大為d3,B正確;如圖乙所示,帶負電粒子向下偏轉(zhuǎn),當其半徑最大時與ac邊切于f點,由幾何關(guān)系可知laO2=2r2,其中l(wèi)aO2=r7.ABC解析因為豎直方向只受重力,所以小球下落的時間t=2hg,小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,且只運動了半周,所以半徑R=12h,t=2hg=πmqB,則B=πmqg2h,又qv0B=mv02R8.A解析帶正電的粒子束與垂直紙面對內(nèi)的電流等效,依據(jù)同向電流相吸,異向電流相斥,可以推斷粒子受力方向如圖A所示,故A正確,B、C、D錯誤。9.BC解析設電子在磁場中做勻速圓周運動的軌跡圓心為C,出射點為d,如圖甲所示,由于電子離開磁場時的速度方向相比進入時的速度方向變更了60°,可知∠aCd=60°,由三角形全等可知∠aCO=∠dCO=30°,電子從d點射出時的速度方向豎直向下,可知Cd∥aO,∠aOC=30°,△aCO為等腰三角形,可知電子在磁場中做勻速圓周運動的軌跡半徑r=R,由r=mveB,代入可得B=mveR,故A錯誤。變更電子在a處的入射方向,當電子經(jīng)過O點時,如圖乙所示,軌跡圓心在圓形邊界上的D點,出射點在e點,可知四邊形aOeD為菱形,三角形aOD、eOD為等邊三角形,電子從e點射出時速度方向仍豎直向下,在磁場中運動軌跡對應的圓心角為120°,電子在