《磁場對運動電荷的作用——洛倫茲力》同步練習(xí)3.doc

磁場對運動電荷的作用洛倫茲力同步練習(xí)一、選擇題(每小題至少有一個選項正確，選對得5分，選不全得3分，錯選不得分，共40分)1如圖1所示，速度相同的電子和質(zhì)子從細(xì)縫O處射入勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，入射的方向在紙面內(nèi)并與cdOab垂直，圖中畫出了四個圓弧(其中有一個是電子的軌跡，有一個是質(zhì)子的軌跡)，和所對應(yīng)圓的半徑相同，和所對應(yīng)圓的半徑相同，則電子的軌跡是() 圖1A. B. C. D. 解析：由左手定則判斷可知，質(zhì)子向上偏轉(zhuǎn)，電子向下偏轉(zhuǎn)，又由r知，m質(zhì)子m電子，q質(zhì)子q電子，故r質(zhì)子r電子，由此可判斷出為質(zhì)子軌跡，為電子軌跡。答案：A2如圖2所示，一個帶負(fù)電的物體從粗糙斜面頂端由靜止滑到斜面底端時的速度為v，若加上一個垂直于紙面向外的磁場，則滑到底端時() 圖2Av變大 Bv變小Cv不變 D不能確定解析：洛倫茲力雖然不做功，但其方向垂直斜面向下，使物體與斜面間的壓力變大，故摩擦力變大，損失的機械能增加。答案：B3圖3是電子射線管示意圖。接通電源后，電子射線由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會看到一條亮線。要使熒光屏上的亮線向下(z軸負(fù)方向)偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是()圖3A加一磁場，磁場方向沿z軸負(fù)方向B加一磁場，磁場方向沿y軸正方向C加一電場，電場方向沿z軸負(fù)方向D加一電場，電場方向沿y軸正方向解析：要使熒光屏上亮線向下偏轉(zhuǎn)，即電子所受的洛倫茲力方向向下，電子運動方向沿x軸正方向，由左手定則可知，磁場方向應(yīng)沿y軸正方向，所以A錯B對。也可使電子受電場方向向下，應(yīng)加一沿z軸正方向的電場，故C、D錯。答案：B4環(huán)形對撞機是研究高能離子的重要裝置，如圖4所示，正、負(fù)離子由靜止經(jīng)過電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對撞機的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動，從而在碰撞區(qū)迎面相撞。為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運動，下列說法正確的是()圖4A對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，磁感應(yīng)強度B越大B對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷越大，磁感應(yīng)強度B越小C對于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運動的周期越小D對于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運動的周期都不變解析：在加速器中qUmv2，在環(huán)狀空腔內(nèi)做勻速圓周運動的半徑r，即r ，所以對于給定的加速電壓，在半徑不變的條件下越大，B越小，選項A錯誤，B正確；粒子在空腔內(nèi)的周期T，故加速電壓越大，粒子的速率v越大，而半徑不變，其周期越小，選項D錯誤，C正確。答案：BC5如圖5所示，矩形MNPQ區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強磁場，有5個帶電粒子從圖中箭頭所示位置垂直于磁場邊界進入磁場，在紙面內(nèi)做勻速圓周運動，運動軌跡為相應(yīng)的圓弧。這些粒子的質(zhì)量、電荷量以及速度大小如下表所示。圖5粒子編號質(zhì)量電荷量(q0)速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqv由以上信息可知，從圖中a、b、c處進入的粒子對應(yīng)表中的編號分別為()A3、5、4 B4、2、5C5、3、2 D2、4、5解析：由帶電粒子在勻強磁場中的運動軌跡并結(jié)合左手定則可知，a、b、c三個帶電粒子分別帶正、正、負(fù)電荷，而a、b、c三個帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑之比為 r1r2r3232，由R可知五個帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑之比為2332，所以a、b、c三個帶電粒子分別是編號2、4、5三個，D正確。答案：D6如圖6所示，有界勻強磁場邊界線SPMN，速度不同的同種帶電粒子從S點沿SP方向同時射入磁場，其中穿過a點的粒子速度v1與MN垂直，穿過b點的粒子，其速度方向與MN成60角。設(shè)兩粒子從S到a、b所需時間分別為t1、t2，則t1t2為() 圖6A13 B43C11 D32解析：a粒子的偏向角90，b離子的偏向角為60，即a、b離子做圓周運動的圓心角分別為90、60，由t T知，D項正確。答案：D7下列有關(guān)帶電粒子運動的說法中正確的是(不計重力)()A沿著電場線方向飛入勻強電場，動能、速度都變化B沿著磁感線方向飛入勻強磁場，動能、速度都變化C垂直于電場線方向飛入勻強電場，動能、速度都變化D垂直于磁感線方向飛入勻強磁場，動能不變、速度變化解析：粒子沿電場線和垂直電場線飛入勻強電場，電場力對粒子做功，粒子動能變化；電場力產(chǎn)生加速度，粒子速度變化，A、C正確。粒子沿磁感線方向飛入勻強磁場，不受洛倫茲力，做勻速直線運動，動能、速度均不變化；粒子垂直于磁感線飛入勻強磁場受到洛倫茲力，洛倫茲力垂直于速度方向，不做功，動能不變，但有加速度，速度方向發(fā)生變化，B錯誤，D正確。答案：ACD8(2011浙江高考)利用如圖7所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子。圖中板 MN 上方是磁感應(yīng)強度大小為 B、方向垂直紙面向里的勻強磁場，板上有兩條寬度分別為 2d 和 d 的縫，兩縫近端相距為L。一群質(zhì)量為 m、電荷量為 q，具有不同速度的粒子從寬度為 2d 的縫垂直于板 MN 進入磁場，對于能夠從寬度為 d 的縫射出的粒子，下列說法正確的是() 圖7 A粒子帶正電B射出粒子的最大速度為C保持 d 和 L 不變，增大 B，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大D保持 d 和 B 不變，增大L，射出粒子的最大速度與最小速度之差增大解析：由左手定則和粒子的偏轉(zhuǎn)情況可以判斷粒子帶負(fù)電，選項A錯；根據(jù)洛倫茲力提供向心力qvB可得v，r越大v越大，由圖可知r最大值為rmax，選項B正確；又r最小值為rmin，將r的最大值和最小值代入v的表達(dá)式后得出速度之差為v，可見選項C正確、D錯誤。答案：BC二、非選擇題(共20分)9(8分)一磁場寬度為L，磁感應(yīng)強度為B，如圖8所示，一電荷質(zhì)量為m，帶電荷量為q，不計重力，以一速度(方向如圖)射入磁場。若不使其從右邊界飛出，則電荷的速度應(yīng)為多大？解析：若要粒子不從右邊界飛出，當(dāng)達(dá)最大速度時運動軌跡如圖，由幾何知識可求得半徑r，圖8即rrcosLr又Bqv，所以v。答案：10(12分)(2012茂名高二檢測)一細(xì)棒處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，棒與磁場方向垂直，與水平方向夾角為。磁感線水平指向紙里，如圖9所示，棒上套一個可在其上滑動的帶負(fù)電的小球C，小球質(zhì)量為m，帶電量為q，球與棒間的動摩擦因數(shù)為，讓小球從棒上端靜止下滑，求：(1)小球的最大速度；圖9(2)動摩擦因數(shù)應(yīng)具備的條件。解析：(1)小球速度最大時，棒對它的彈力垂直于棒向下，