2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí)熱點題型專練專題8.2磁吃運動電荷的作用含解析.docx

專題8.2磁場對運動電荷的作用 1.圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長直導(dǎo)線，其橫截面位于正方形的四個頂點上，導(dǎo)線中通有大小相同的電流，方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心O點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是 ()A向上B向下C向左D向右答案：B2一個重力不計的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強磁場，在與磁場垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運動。則下列能表示運動周期T與半徑R之間的關(guān)系圖象的是 ()答案：D解析：帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時，qvBmR，由圓周運動規(guī)律，T，可見粒子運動周期與半徑無關(guān)，故D項正確。3圖為云室中某粒子穿過鉛板P前后的軌跡(粒子穿過鉛板后電荷量、質(zhì)量不變)，室中勻強磁場的方向與軌道所在平面垂直(圖中垂直于紙面向內(nèi))，由此可知此粒子 ()A一定帶正電B一定帶負(fù)電C不帶電D可能帶正電，也可能帶負(fù)電答案：A解析：粒子穿過鉛板的過程中，動能減小，軌道半徑減小，根據(jù)題圖中粒子的運動軌跡可以確定粒子從下向上穿過鉛板，再由左手定則可判斷出粒子一定帶正電。選項A正確。4.如圖所示，在第一象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，一對正、負(fù)電子分別以相同速度沿與x軸成30角從原點射入磁場，則正、負(fù)電子在磁場中運動時間之比為 ()A12B21C1D11答案：B5.如圖所示圓形區(qū)域內(nèi)，有垂直于紙面方向的勻強磁場，一束質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子，以不同的速率，沿著相同的方向，對準(zhǔn)圓心O射入勻強磁場，又都從該磁場中射出，這些粒子在磁場中的運動時間有的較長，有的較短，若帶電粒子在磁場中只受磁場力的作用，則在磁場中運動時間越長的帶電粒子 ()A速率一定越小B速率一定越大C在磁場中通過的路程越長D在磁場中的周期一定越大答案：A解析：根據(jù)公式T可知，粒子的比荷相同，它們進(jìn)入勻強磁場后做勻速圓周運動的周期相同，選項D錯誤；如圖所示，設(shè)這些粒子在磁場中的運動圓弧所對應(yīng)的圓心角為，則運動時間tT，在磁場中運動時間越長的帶電粒子，圓心角越大，運動半徑越小，根據(jù)r可知，速率一定越小，選項A正確，B錯誤；當(dāng)圓心角趨近180時，粒子在磁場中通過的路程趨近于0，所以選項C錯誤。 6某一空間充滿垂直紙面方向的勻強磁場，其方向隨時間做周期性變化，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖所示，規(guī)定B0時磁場的方向穿出紙面?，F(xiàn)有一電荷量為q5107C、質(zhì)量為m51010kg的帶電粒子在t0時刻以初速度v0沿垂直磁場方向開始運動，不計重力，則磁場變化一個周期的時間內(nèi)帶電粒子的平均速度的大小與初速度大小的比值是 ()A1B.C.D.答案：C7.如圖所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，不加磁場時，不計重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過此區(qū)域的時間為t。若加上磁感應(yīng)強度為B、垂直紙面向外的勻強磁場，帶電粒子仍以原來的初速度入射，粒子飛出磁場時偏離原方向60。利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的 ()A帶電粒子的比荷B帶電粒子在磁場中運動的周期C帶電粒子的初速度D帶電粒子在磁場中運動的半徑答案：AB8如圖所示，寬d4cm的有界勻強磁場，縱向范圍足夠大，磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向內(nèi)，現(xiàn)有一群正粒子從O點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動的軌道半徑均為r10cm，則 ()A右邊界：8cmy8cm有粒子射出B右邊界：y8cm有粒子射出D左邊界：0y16cm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，粒子從右邊界射出的邊界最大，畫出粒子的運動軌跡(如圖所示)并根據(jù)幾何關(guān)系可求出，在右邊界8cmy0，y0的空間中有恒定的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，從x軸上的某點P沿著與x軸正方向成30角的方向射入磁場不計重力的影響，則下列有關(guān)說法中正確的是()圖9223A只要粒子的速率合適，粒子就可能通過坐標(biāo)原點B粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間一定為C粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間可能為D粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間可能為【答案】C【解析】帶正電的粒子從P點沿與x軸正方向成30角的方向射入磁場中，則圓心在過P點與速度方向垂直的直線上，如圖所示，粒子在磁場中要想到達(dá)O點，轉(zhuǎn)過的圓心角肯定大于180，因磁場有邊界，故粒子不可能通過坐標(biāo)原點，故選項A錯誤；由于P點的位置不確定，所以粒子在磁場中運動的圓弧對應(yīng)的圓心角也不同，最大的圓心角是圓弧與y軸相切時即300，運動時間為T，而最小的圓心角為P點在坐標(biāo)原點即120，運動時間為T，而T，故粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間最長為，最短為，選項C正確，B、D錯誤 16. (多選)如圖所示，兩方向相反、磁感應(yīng)強度大小均為B的勻強磁場被邊長為L的等邊三角形ABC理想分開，三角形內(nèi)磁場垂直紙面向里，三角形頂點A處有一質(zhì)子源，能沿BAC的角平分線發(fā)射速度不同的質(zhì)子(質(zhì)子重力不計)，所有質(zhì)子均能通過C點，質(zhì)子比荷k，則質(zhì)子的速度可能為()A2BkL B.C. D.17(多選)如圖所示，xOy平面的一、二、三象限內(nèi)存在垂直紙面向外，磁感應(yīng)強度B1 T的勻強磁場，ON為處于y軸負(fù)方向的彈性絕緣薄擋板，長度為9 m，M點為x軸正方向上一點，OM3 m現(xiàn)有一個比荷大小為1.0 C/kg可視為質(zhì)點帶正電的小球(重力不計)從擋板下端N處小孔以不同的速度向x軸負(fù)方向射入磁場，若與擋板相碰就以原速率彈回，且碰撞時間不計，碰撞時電荷量不變，小球最后都能經(jīng)過M點，則小球射入的速度大小可能是() 圖9225A3 m/s B3.75 m/sC4 m/s D5 m/s18如圖所示，矩形虛線框MNPQ內(nèi)有一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里a、b、c是三個質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子，它們從PQ邊上的中點沿垂直于磁場的方向射入磁場，圖中畫出了它們在磁場中的運動軌跡粒子重力不計下列說法正確的是()A粒子a帶負(fù)電B粒子c的動能最大C粒子b在磁場中運動的時間最長D粒子b在磁場中運動時的向心力最大【答案】D【解析】由左手定則可知，a粒子帶正電，故A錯誤；由qvBm，可得r，由題圖可知粒子c的軌跡半徑最小，粒子b的軌跡半徑最大，又m、q、B相同，所以粒子c的速度最小，粒子b的速度最大，由Ekmv2，知粒子c的動能最小，根據(jù)洛倫茲力提供向心力有f向qvB，則可知粒子b的向心力最大，故D正確，B錯誤；由T，可知粒子a、b、c的周期相同，但是粒子b的軌跡所對的圓心角最小，則粒子b在磁場中運動的時間最短，故C錯誤 19如圖所示，橫截面為正方形abcd的有界勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里一束電子以大小不同、方向垂直ad邊界的速度飛入該磁場，不計電子重力及相互之間的作用，對于從不同邊界射出的電子，下列判斷錯誤的是()A從ad邊射出的電子在磁場中運動的時間都相等B從c點離開的電子在磁場中運動時間最長C電子在磁場中運動的速度偏轉(zhuǎn)角最大為D從bc邊射出的電子的速度一定大于從ad邊射出的電子的速度20(多選)圖中的虛線為半徑為R、磁感應(yīng)強度大小為B的圓形勻強磁場的邊界，磁場的方向垂直圓平面向里大量的比荷均為的相同粒子由磁場邊界的最低點A向圓平面內(nèi)的不同方向以相同的速度v0射入磁場，粒子在磁場中做半徑為r的圓周運動，經(jīng)一段時間的偏轉(zhuǎn)，所有的粒子均由圓邊界離開，所有粒子的出射點的連線為虛線邊界的，粒子在圓形磁場中運行的最長時間用tm表示，假設(shè)、R、v0為已知量，其余的量均為未知量，忽略粒子的重力以及粒子間的相互作用則() AB BBCr Dtm21如圖所示，中軸線PQ將矩形區(qū)域MNDC分成上下兩部分，上部分充滿垂直于紙面向外的勻強磁場，下部分充滿垂直于紙面向內(nèi)的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小均為B.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電粒子從P點進(jìn)入磁場，速度與邊MC的夾角30.MC邊長為a，MN邊長為8a，不計粒子重力求： (1)若要該粒子不從MN邊射出磁場，其速度最大值是多少？(2)若要該粒子恰從Q點射出磁場，其在磁場中的運行時間最短是多少？【解析】(1)設(shè)該粒子恰好不從MN邊射出磁場時的軌跡半徑為r，則由幾何關(guān)系得rcos 60r，解得ra又由qvBm，解得最大速度為vmax.【答案】(1)(2)22如圖所示，在圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場邊界上的一粒子源A，向磁場區(qū)域發(fā)射出質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q0)的粒子，其速度大小均為v，方向垂直于磁場且分布在AO右側(cè)角的范圍內(nèi)(為銳角)磁場區(qū)域的半徑為，其左側(cè)有與AO平行的接收屏，不計帶電粒子所受重力和相互作用力，求：(1)沿AO方向入射的粒子離開磁場時的方向與入射方向的夾角；(2)接收屏上能接收到帶電粒子區(qū)域的寬度. 【解析】(1)根據(jù)帶電粒子在磁場中的運動規(guī)律，可知粒子在磁場中沿逆時針方向做圓周運動，設(shè)其半徑為R，有qBv，得R可知，帶電粒子運動半徑與磁場區(qū)域半徑相等沿AO射入磁場的粒子離開磁場時的方向與入射方向之間的夾角為，如圖所示(2)設(shè)粒子入射方向與AO的夾角為，粒子離開磁場的位置為A，粒子做圓周運動的圓心為O.根據(jù)題意可知四邊形AOAO四條邊長度均為，是菱形，有OAOA，故粒子出射方向必然垂直于OA，然后做勻速直線運動垂直擊中接收屏，如圖所示【答案】(1)(2)23.如圖所示，在空間有一坐標(biāo)系xOy，直線OP與x軸正方向的夾角為30，第一象限內(nèi)有兩個大小不同、方向都垂直紙面向外的勻強磁場區(qū)域和，直線OP是它們的邊界，OP上方區(qū)域中磁場的磁感應(yīng)強度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子(不計重力)以速度v從O點沿與OP成30角的方向垂直于磁場進(jìn)入?yún)^(qū)域，質(zhì)子先后通過磁場區(qū)域和后，恰好垂直打在x軸上的Q點(圖中未畫出)，試求：(1)區(qū)域中磁場的磁感應(yīng)強度大?。?2)Q點的坐標(biāo)。答案：(1)2B(2)解析：(1)設(shè)質(zhì)子在磁場和中做圓周運動的軌道半徑分別為r1和r2，區(qū)域中磁感應(yīng)強度為B，由牛頓第二定律知qvBqvB(2)Q點坐標(biāo)xOAcos30r2故x()。 24.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(yīng)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。答案：(1)(2)(3)tan解析：(1)由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得evB解得R。25.如圖，虛線OL與y軸的夾角60，在此角范圍內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子從左側(cè)平行于x軸射入磁場，入射點為M。粒子在磁場中運動的軌道半徑為R。粒子離開磁場