高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 第二講 磁場對運(yùn)動電荷的作用課時(shí)作業(yè)

第二講 磁場對運(yùn)動電荷的作用A組基礎(chǔ)題一、單項(xiàng)選擇題1.初速度為v0的電子，沿平行于通電長直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運(yùn)動方向如圖所示，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：由安培定則判定直線電流右側(cè)磁場的方向垂直紙面向里，再根據(jù)左手定則判定電子所受洛倫茲力向右，所以電子向右偏，由于洛倫茲力不做功，電子動能不變，即速率不變答案：A2.如圖所示，有界勻強(qiáng)磁場邊界線SPMN，速率不同的同種帶電粒子從S點(diǎn)沿SP方向同時(shí)射入磁場，粒子的帶電量相同，其中穿過a點(diǎn)的粒子速度v1與MN垂直；穿過b點(diǎn)的粒子速度v2與MN成60角，設(shè)兩粒子從S到a、b所需時(shí)間分別為t1和t2，則t1t2為(重力不計(jì))()A13B43C11 D32解析：粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如圖所示，可求出從a點(diǎn)射出的粒子對應(yīng)的圓心角為90，從b點(diǎn)射出的粒子對應(yīng)的圓心角為60，由t可得t1t2906032，D正確答案：D3.如圖所示，M、N和P是以MN為直徑的半圓弧上的三點(diǎn)，O為半圓弧的圓心，在O點(diǎn)存在的垂直紙面向里運(yùn)動的勻速電子束MOP60，在M、N處各有一條長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，導(dǎo)線中通有大小相等的恒定電流，方向如圖所示，這時(shí)O點(diǎn)的電子受到的洛倫茲力大小為F1.若將M處長直導(dǎo)線移至P處，則O點(diǎn)的電子受到的洛倫茲力大小為F2.那么F2與F1之比為()A.1 B.2C11 D12解析：長直導(dǎo)線在M、N、P處時(shí)在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相等，M、N處的導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向都向下，合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B12B，P、N處的導(dǎo)線在O點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度夾角為60，合磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2B，可得，B2B12，又因?yàn)镕洛qvB，所以F2F12，選項(xiàng)B正確答案：B4.(2017陜西渭南教學(xué)質(zhì)量檢測)如圖，半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場區(qū)域的橫截面(紙面)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向里一電荷量為q(q>0)、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為.已知粒子射出磁場與射入磁場時(shí)運(yùn)動方向間的夾角為60，則粒子的速率為(不計(jì)重力)()A. B.C. D.解析：設(shè)帶電粒子的軌跡半徑為r，由粒子的運(yùn)動軌跡可知，帶電粒子的軌跡半徑為rR，由qvB，解得v，B正確答案：B二、多項(xiàng)選擇題5一電子以與磁場垂直的速度v從P處沿PQ方向進(jìn)入長為d、寬為h的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，從N點(diǎn)射出，如圖所示若電子質(zhì)量為m，電荷量為e，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則()AhdB電子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為C電子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為D洛倫茲力對電子做的功為零解析：過P點(diǎn)和N點(diǎn)作速度的垂線，兩垂線的交點(diǎn)即為電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動時(shí)的圓心O，由勾股定理可得(Rh)2d2R2，整理知d，而R，故d ，所以A錯(cuò)誤由帶電粒子在有界磁場中做勻速圓周運(yùn)動，得t，故B錯(cuò)誤，C正確又由于洛倫茲力方向和粒子運(yùn)動的速度方向總垂直，對粒子永遠(yuǎn)也不做功，故D正確答案：CD6.(2017湖南懷化模擬)如圖所示為圓柱形區(qū)域的橫截面，在沒有磁場的情況下，帶電粒子(不計(jì)重力)以某一初速度沿截面直徑方向入射時(shí)，穿過此區(qū)域的時(shí)間為t；若該區(qū)域加沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，帶電粒子仍以同一初速度沿截面直徑入射，粒子飛出此區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)了.根據(jù)上述條件可求得的物理量有()A帶電粒子的初速度B帶電粒子在磁場中運(yùn)動的半徑C帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期D帶電粒子的比荷解析：無磁場時(shí)，帶電粒子做勻速直線運(yùn)動，設(shè)圓柱形區(qū)域橫截面的半徑為R0，則有v，而有磁場時(shí)，帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，由半徑公式可得R，由幾何關(guān)系得RR0，聯(lián)立各式可得；帶電粒子在磁場中運(yùn)動的周期為Tt，由于不知R0，因此帶電粒子的運(yùn)動半徑也無法求出，初速度無法求出，故C、D正確答案：CD7.(2017安徽蚌埠期末)如圖所示，ABCA為一個(gè)半圓形的有界勻強(qiáng)磁場，O為圓心，F(xiàn)、G分別為半徑OA和OC的中點(diǎn)，D、E點(diǎn)位于邊界圓弧上，且DFEGBO.現(xiàn)有三個(gè)相同的帶電粒子(不計(jì)重力)以相同的速度分別從B、D、E三點(diǎn)沿平行BO方向射入磁場，其中由B點(diǎn)射入磁場的粒子1恰好從C點(diǎn)射出，由D、E兩點(diǎn)射入的粒子2和粒子3從磁場某處射出，則下列說法正確的是()A粒子2從O點(diǎn)射出磁場B粒子3從C點(diǎn)射出磁場C粒子1、2、3在磁場的運(yùn)動時(shí)間之比為323D粒子2、3經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)角相同解析：從B點(diǎn)射入磁場的粒子1恰好從C點(diǎn)射出，可知帶電粒子運(yùn)動的軌跡半徑等于磁場的半徑，由D點(diǎn)射入的粒子2的圓心為E點(diǎn)，由幾何關(guān)系可知該粒子從O點(diǎn)射出，同理可知粒子3從C點(diǎn)射出，A、B正確；1、2、3三個(gè)粒子在磁場中運(yùn)動軌跡的圓心角為90、60、60，運(yùn)動時(shí)間之比為322，C錯(cuò)誤，D正確答案：ABD8.(2017山東濟(jì)寧模擬)如圖所示，勻強(qiáng)磁場分布在半徑為R的圓形區(qū)域MON內(nèi)，Q為半徑ON上的一點(diǎn)且OQR，P點(diǎn)為邊界上一點(diǎn)，且PQ與OM平行現(xiàn)有兩個(gè)完全相同的帶電粒子以相同的速度射入磁場(不計(jì)粒子重力及粒子間的相互作用)，其中粒子1從M點(diǎn)正對圓心射入，恰從N點(diǎn)射出，粒子2從P點(diǎn)沿PQ射入，下列說法正確的是()A粒子2一定從N點(diǎn)射出磁場B粒子2在P、N之間某點(diǎn)射出磁場C粒子1與粒子2在磁場中的運(yùn)動時(shí)間之比為32D粒子1與粒子2在磁場中的運(yùn)動時(shí)間之比為21解析：兩帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的軌道半徑是相同的，粒子1恰好從N點(diǎn)射出，它們的軌跡半徑為R，如圖，O1是粒子1的軌跡圓心，O2是粒子2的軌跡圓心，連接OP，R，因?yàn)镺QO2A，NAPQ，所以R，則粒子2一定過N點(diǎn)，A正確，B錯(cuò)誤粒子1在磁場中運(yùn)動的時(shí)間t1，而NO2A45，所以t2，粒子1與粒子2在磁場中的運(yùn)動時(shí)間之比為21，C錯(cuò)誤，D正確答案：ADB組能力題一、選擇題9.(多選)(2017湖北荊門元月調(diào)考)如圖所示，空間有一邊長為L的正方形勻強(qiáng)磁場區(qū)域abcd，一帶電粒子以垂直于磁場的速度v從a處沿ab方向進(jìn)入磁場，后從bc邊的點(diǎn)p離開磁場，L，若磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則以下說法中正確的是()A粒子帶負(fù)電B粒子的比荷為C粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為tD粒子在p處的速度方向與bc邊的夾角為30解析：粒子軌跡如圖：由左手定則知，粒子帶負(fù)電，A正確；設(shè)粒子軌跡圓心為O，由圖在abp中，tan ，30，由勾股定理有apL，過O作ap的垂線交ap于e，則在aOe中，sin ，r，解得粒子的比荷為，B錯(cuò)誤；因粒子的軌跡所對應(yīng)的圓心角為260，故粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為tT，C正確；因粒子速度偏向角260，則粒子在p處的速度方向與bc邊的夾角為30，D正確答案：ACD10.(多選)(2017安徽合肥一中等六校聯(lián)考)如圖在x軸上方存在垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，x軸下方存在垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場一帶負(fù)電的粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，從原點(diǎn)O以與x軸成30角斜向上射入磁場，且在x軸上方運(yùn)動半徑為R(不計(jì)重力)，則()A粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點(diǎn)OB粒子完成一次周期性運(yùn)動的時(shí)間為C粒子在x軸上方和下方兩磁場中運(yùn)動的半徑之比為12D粒子第二次射入x軸上方磁場時(shí)，沿x軸方向前進(jìn)了3R解析：根據(jù)左手定則判斷可知，粒子在第一象限沿順時(shí)針方向運(yùn)動，而在第四象限沿逆時(shí)針方向運(yùn)動，故不可能回到原點(diǎn)O，故A錯(cuò)誤因第四象限中磁感應(yīng)強(qiáng)度為第一象限中的一半，故第四象限中的軌跡半徑為第一象限中軌跡半徑的2倍，如圖所示，由幾何關(guān)系可知，負(fù)電荷在第一象限軌跡所對應(yīng)的圓心角為60，在第四象限軌跡所對應(yīng)的圓心角也為60，在一個(gè)周期內(nèi)，粒子在第一象限運(yùn)動的時(shí)間為t1T；同理，在第四象限運(yùn)動的時(shí)間為t2T；完成一次周期性運(yùn)動的時(shí)間為t1t2，故B正確由r，知粒子圓周運(yùn)動的半徑與B成反比，則粒子在x軸上方和下方兩磁場中運(yùn)動的半徑之比為12，故C正確根據(jù)幾何知識得：粒子第二次射入x軸上方磁場時(shí)，沿x軸前進(jìn)的距離為xR2R3R，故D正確答案：BCD二、非選擇題11.(2017江蘇南京、鹽城模擬)如圖所示，在以O(shè)為圓心的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0.2 TAO、CO為圓的兩條半徑，夾角為120.一個(gè)質(zhì)量為m3.21026 kg、電荷量q1.61019 C的粒子經(jīng)電場加速后，從圖中A點(diǎn)沿AO方向進(jìn)入磁場，最后以v1.0105 m/s的速度從C點(diǎn)離開磁場不計(jì)粒子的重力，求：(1)加速電場的電壓；(2)粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間；(3)圓形有界磁場區(qū)域的半徑解析：(1)在加速電場中qUmv2，U1 000 V.(2)粒子在磁場中運(yùn)動的周期T，tT1.0106 s.(3)由Bqvm可知，粒子運(yùn)動的軌跡半徑R0.10 m，圓形磁場的半徑為rRtan 300.058 m.答案：(1)1 000 V(2)1.0106 s(3)0.058 m12.(2017陜西咸陽模擬)如圖所示，A點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為L，坐標(biāo)平面內(nèi)有邊界過A點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn)O的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場方向垂直于坐標(biāo)平面向里有一電子(質(zhì)量為m、電荷量為e)從A點(diǎn)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(yùn)動，從x軸上的B點(diǎn)射出磁場區(qū)域，此時(shí)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(yīng)強(qiáng)度大??；(2)磁場區(qū)域的圓心O1的坐標(biāo)；(3)電子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間解析：(1)由題意得電子在有界圓形磁場區(qū)域內(nèi)受洛倫茲力做圓周運(yùn)動，設(shè)圓周運(yùn)動軌跡半徑為r，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則有ev0Bm過A、B點(diǎn)分別作速度的垂線交于C點(diǎn)，則C點(diǎn)為軌跡圓的圓心，已知B點(diǎn)速度與x軸夾角為60，由幾何關(guān)系得，軌跡圓的圓心角C60ACBCr，已知OAL，得OCrL由幾何知識得r2L由得B(2)由于ABO在有界圓周上，AOB90，得AB為有界磁場圓的直徑，故AB的中點(diǎn)為磁場區(qū)域的圓心O1，由易得ABC為等邊三角形，磁場區(qū)域的圓心O1的坐標(biāo)為(L，)(3)電子做勻速圓周運(yùn)動，則圓周運(yùn)動的周期為T由得電子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間t.答案：(1)(2)(L，)(3)6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375