2022屆高考物理一輪復習 第九章 磁場 第二節(jié) 磁場對運動電荷的作用課后達標 新人教版

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1、2022屆高考物理一輪復習 第九章 磁場 第二節(jié) 磁場對運動電荷的作用課后達標 新人教版一、單項選擇題1(2018北京海淀區(qū)期末)如圖所示，在赤道處，將一小球向東水平拋出，落地點為a；給小球帶上電荷后，仍以原來的速度拋出，考慮地磁場的影響，下列說法正確的是()A無論小球帶何種電荷，小球仍會落在a點B無論小球帶何種電荷，小球下落時間都會延長C若小球帶負電荷，小球會落在更遠的b點D若小球帶正電荷，小球會落在更遠的b點解析：選D.地磁場在赤道上空水平由南向北，從南向北觀察，如果小球帶正電荷，則洛倫茲力斜向右上方，該洛倫茲力在豎直向上的方向和水平向右方向均有分力，因此，小球落地時間會變長，水平位移會變

2、大；同理，若小球帶負電，則小球落地時間會變短，水平位移會變小，故D正確2“人造小太陽”托卡馬克裝置使用強磁場約束高溫等離子體，使其中的帶電粒子被盡可能限制在裝置內(nèi)部，而不與裝置器壁碰撞已知等離子體中帶電粒子的平均動能與等離子體的溫度T成正比，為約束更高溫度的等離子體，則需要更強的磁場，以使帶電粒子在磁場中的運動半徑不變由此可判斷所需的磁感應強度B正比于()A.BTC. DT2解析：選A.考查帶電粒子在磁場中的圓周運動問題由題意知，帶電粒子的平均動能Ekmv2T，故v.由qvB整理得：B，故選項A正確3.初速度為v0的電子，沿平行于通電長直導線的方向射出，直導線中電流方向與電子的初始運動方向如圖

3、所示，則()A電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變B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：選A.由安培定則可知，通電導線右方磁場方向垂直紙面向里，則電子受洛倫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4.如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的勻強磁場，三個質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c，以不同的速率對準圓心O沿著AO方向射入磁場，其運動軌跡如圖若帶電粒子只受磁場力的作用，則下列說法正確的是()Aa粒子速率最大，在磁場中運動時間最長Bc粒子速率最大，在磁場中運動時間最短Ca粒子速率最小，在磁場中運動時間最短Dc粒子速率最小

4、，在磁場中運動時間最短解析：選B.由題圖可知，粒子a的運動半徑最小，圓心角最大，粒子c的運動半徑最大，圓心角最小，由洛倫茲力提供粒子做圓周運動的向心力可得：qvBm，故半徑公式r，T，故在質(zhì)量、帶電荷量、磁場的磁感應強度都相同的情況下，速率越小，半徑越小，所以粒子a的運動速率最小，粒子c的運動速率最大，而帶電粒子在磁場中的運動時間只取決于運動所對應的圓心角，所以粒子a的運動時間最長，粒子c的運動時間最短5.(2018北京朝陽質(zhì)檢)如圖所示，ABC為與勻強磁場垂直的邊長為a的等邊三角形，磁場垂直于紙面向外，比荷為的電子以速度v0從A點沿AB方向射入，欲使電子能經(jīng)過BC邊，則磁感應強度B的取值應為

5、()AB BBCB解析：選C.由題意，若電子正好經(jīng)過C點，其運動軌跡如圖所示，此時其圓周運動的半徑R，要想電子從BC邊經(jīng)過，圓周運動的半徑要大于，由帶電粒子在磁場中運動的半徑公式r，有，即Bmg，桿對球有向下的壓力，由Bqv0mgFN知壓力隨球速度的減小而減小，再由maFfFN知小球做加速度逐漸減小的減速運動，對應速度圖線的斜率逐漸減小，直到速度減小到使洛倫茲力等于重力后小球勻速運動，題目中無與此情況對應的圖象；若Bqv0mg，桿對球產(chǎn)生向上的支持力作用，Bqv0FNmg，此情況下支持力隨速度的減小而增大，仍由maFfFN知小球做加速度逐漸增大的減速運動，對應速度圖線的斜率逐漸增大，直到速度為

6、零，此情況與D圖對應，故B、D正確8(2015高考四川卷)如圖所示，S處有一電子源，可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子，平板MN垂直于紙面，在紙面內(nèi)的長度L9.1 cm，中點O與S間的距離d4.55 cm，MN與SO直線的夾角為，板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度B2.0104 T，電子質(zhì)量m9.11031 kg，電量e1.61019 C，不計電子重力，電子源發(fā)射速度v1.6106 m/s的一個電子，該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長度為l，則()A90時，l9.1 cmB60時，l9.1 cmC45時，l4.55 cm D30時，l4.55 cm解析：選AD.電子在

7、磁場中運動，洛倫茲力提供向心力：evB，R4.55102 m4.55 cm，90時，擊中板的范圍如圖1，l2R9.1 cm，選項A正確60時，擊中板的范圍如圖2所示，l2R9.1 cm，選項B錯誤30，如圖3所示，lR4.55 cm，當45時，擊中板的范圍如圖4所示，lR(R4.55 cm)，故選項D正確，C錯誤9. (2018內(nèi)蒙古杭錦后旗奮斗中學高三考試)如圖所示，直角三角形ABC區(qū)域中存在一勻強磁場，比荷相同的兩個粒子(不計重力)沿AB方向射入磁場，分別從AC邊上的P、Q兩點射出，則()A從P點射出的粒子速度大B從Q點射出的粒子向心力加速度大C從P點射出的粒子角速度大D兩個粒子在磁場中運

8、動的時間一樣長解析：選BD.粒子的運動軌跡如圖所示，粒子在磁場中做圓周運動，分別從P點和Q點射出，洛倫茲力提供向心力：qvBm，軌跡半徑r，兩粒子比荷相等，rPrQ，所以vPvQ，故A錯誤；向心加速度a，vPvQ，所以aPaQ，故B正確；粒子在磁場中圓周運動的周期T，角速度，兩粒子比荷相等，所以周期相等、角速度相等，故C錯誤；根據(jù)幾何關(guān)系可知，粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)的圓心角相等，粒子在磁場中運動的時間tT，所以粒子在磁場中運動的時間相等，故D正確10.(2018河南百校聯(lián)盟質(zhì)檢)如圖所示，一單邊有界磁場的邊界上有一粒子源，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)

9、后從邊界上A點出磁場，粒子2經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從邊界上B點出磁場，OAAB，則()A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12解析：選AC.粒子進入磁場時的速度的垂線與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r1r212，由r可知，粒子1與粒子2的速度之比為12，A項正確，B項錯誤；由于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

10、做圓周運動的軌跡所對的圓心角相同，因此粒子在磁場中運動的時間相同，即C項正確，D項錯誤三、非選擇題11如圖所示，虛線圓所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B.一束電子沿圓形區(qū)域的直徑方向以速度v射入磁場，電子束經(jīng)過磁場區(qū)后，其運動方向與原入射方向成角設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e、不計電子之間相互作用力及所受的重力，求：(1)電子在磁場中運動軌跡的半徑R；(2)電子在磁場中運動的時間t；(3)圓形磁場區(qū)域的半徑r.解析：(1)由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得evB解得R.(2)設(shè)電子做勻速圓周運動的周期為T，則T由如圖所示的幾何關(guān)系得圓心角，所以tT.(3)如圖所示幾何關(guān)系可知，ta

11、n ，所以rtan .答案：(1)(2)(3)tan 12.如圖所示，在屏蔽裝置底部中心位置O點放一醫(yī)用放射源，可通過細縫沿扇形區(qū)域向外輻射速率為v3.2106 m/s的 粒子已知屏蔽裝置寬AB9 cm，縫長AD18 cm，粒子的質(zhì)量m6.641027kg，電荷量q3.21019 C若在屏蔽裝置右側(cè)條形區(qū)域內(nèi)加一勻強磁場來隔離輻射，磁感應強度B0.332 T，方向垂直于紙面向里，整個裝置放于真空環(huán)境中(1)若所有的粒子均不能從條形磁場隔離區(qū)的右側(cè)穿出，則磁場的寬度d至少是多少？(2)若條形磁場的寬度d20 cm，則射出屏蔽裝置的粒子在磁場中運動的最長時間和最短時間各是多少？(結(jié)果保留2位有效數(shù)

12、字)解析：(1)由題意：AB9 cm，AD18 cm，可得BAOODC45所有粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑相同，設(shè)為R，根據(jù)牛頓第二定律有Bqv解得R0.2 m20 cm由題意及幾何關(guān)系可知：若條形磁場區(qū)域的右邊界與沿OD方向進入磁場的粒子的圓周軌跡相切，則所有粒子均不能從條形磁場隔離區(qū)右側(cè)穿出，此時磁場的寬度最小，如圖甲所示設(shè)此時磁場寬度dd0，由幾何關(guān)系得d0RRcos 45(2010)cm0.34 m.甲乙(2)設(shè)粒子在磁場內(nèi)做勻速圓周運動的周期為T，則T106 s設(shè)速度方向垂直于AD進入磁場區(qū)域的粒子的入射點為E，如圖乙所示因磁場寬度d20 cmd0，且R20 cm，則在EOD間輻射進入磁場區(qū)域的粒子均能穿出磁場右邊界，在EOA間輻射進入磁場區(qū)域的粒子均不能穿出磁場右邊界，沿OE方向進入磁場區(qū)域的粒子運動軌跡與磁場右邊界相切，在磁場中運動時間最長設(shè)在磁場中運動的最長時間為tmax，則tmax106 s2.0107 s若粒子在磁場中做勻速圓周運動對應的圓弧軌跡的弦最短，則粒子在磁場中運動的時間最短最短的弦長為磁場寬度d.設(shè)在磁場中運動的最短時間為tmin，軌跡如圖乙所示，因Rd，則圓弧對應的圓心角為60，故tmin106 s6.5108 s.答案：(1)0.34 m(2)2.0107s6.5108 s