2011屆高考物理一輪復(fù)習(xí)隨堂練習(xí) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 新人教版

1、 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用圖82151如圖8215，沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，顯像管內(nèi)電子束打在熒光屏正中的O點(diǎn)，加磁場(chǎng)后電子束打在熒光屏O點(diǎn)上方的P點(diǎn)，則所加磁場(chǎng)的方向可能是()A垂直于紙面向內(nèi) B垂直于紙面向外C平行于紙面向上 D平行于紙面向下解析：電子受到的洛倫茲力的方向向上，由左手定則，可判定磁場(chǎng)方向可能垂直于紙面向外，B項(xiàng)正確答案：B2.圖8216如圖8216所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于圓平面(未畫出)一群比荷為的負(fù)離子體以相同速率v0(較大)，由P點(diǎn)在紙平面內(nèi)向不同方向射入磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，又飛出磁場(chǎng)，則下列說(shuō)法正確的是(不計(jì)重力)()A離子飛出磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能一

2、定相等B離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑一定相等C由Q點(diǎn)飛出的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)D沿PQ方向射入的離子飛出時(shí)偏轉(zhuǎn)角最大解析：射入磁場(chǎng)的粒子比荷相等，但質(zhì)量不一定相等，故射入時(shí)初動(dòng)能可能不等，又因?yàn)榇艌?chǎng)對(duì)電荷的洛倫茲力不做功，故這些粒子從射入到射出動(dòng)能不變，但不同粒子的動(dòng)能可能不等，A項(xiàng)錯(cuò)誤粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的半徑為r，由于比荷和速度都相等，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為定值，故所有粒子的偏轉(zhuǎn)半徑都相等，B正確同時(shí)各粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，也相等，根據(jù)幾何規(guī)律：圓內(nèi)，較長(zhǎng)的弦對(duì)應(yīng)較大的圓心角，所以從Q點(diǎn)射出的粒子偏轉(zhuǎn)角最大，在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，C對(duì)沿PQ方向射入的粒子不可能從Q點(diǎn)射出，故偏角不最大，D錯(cuò)，

3、選BC.答案：BC圖82173(2009·北京西城模擬)如圖8217所示，在x軸上方的空間存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.許多相同的離子，以相同的速率v，由O點(diǎn)沿紙面向各個(gè)方向(y>0)射入磁場(chǎng)區(qū)域不計(jì)離子所受重力，不計(jì)離子間的相互影響圖中曲線表示離子運(yùn)動(dòng)的區(qū)域邊界，其中邊界與y軸交點(diǎn)為M，邊界與x軸交點(diǎn)為N，且OMONL.由此可判斷()A這些離子是帶負(fù)電的 B這些離子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為L(zhǎng)C這些離子的荷質(zhì)比為 D當(dāng)離子沿y軸正方向射入磁場(chǎng)時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)N點(diǎn)解析：根據(jù)左手定則，離子帶正電，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由圖可知，粒子軌道半徑為L(zhǎng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；再根據(jù)qvB，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于O

4、NL，粒子半徑為L(zhǎng)，ON恰好為粒子圓周運(yùn)動(dòng)直徑，故D項(xiàng)正確答案：D圖82184(2009·東營(yíng)模擬)如圖8218所示，在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有三個(gè)帶電粒子，其中1和2為質(zhì)子，3為粒子(He)的徑跡它們?cè)谕黄矫鎯?nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，三者軌道半徑r1>r2>r3并相切于P點(diǎn)，設(shè)T、v、a、t分別表示它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期、線速度、向心加速度以及各自從經(jīng)過(guò)P點(diǎn)算起到第一次通過(guò)圖中虛線MN所經(jīng)歷的時(shí)間，則() AT1T2<T3 Bv1v2>v3Ca1>a2>a3 Dt1<t2<t3解析：各粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，根據(jù)粒子的比荷大小可知：T1T2

5、<T3，故A項(xiàng)正確；由于r1>r2>r3結(jié)合r及粒子比荷關(guān)系可知v1>v2>v3，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；粒子運(yùn)動(dòng)的向心加速度a，結(jié)合各粒子的比荷關(guān)系及v1>v2>v3可得：a1>a2>a3，故C項(xiàng)正確；由題圖可知，粒子運(yùn)動(dòng)到MN時(shí)所對(duì)應(yīng)的圓心角的大小關(guān)系為1<2<3，而T1T2，因此t1<t2，由T2<T3，且2<3，可知t2<t3，故D項(xiàng)正確答案：ACD圖82195如圖8219所示，在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，x軸下方存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一帶負(fù)電的粒子從原點(diǎn)O以與x軸

6、成30°角斜向上射入磁場(chǎng)，且在上方運(yùn)動(dòng)半徑為R.則()A粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點(diǎn)OB粒子在x軸上方和下方兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為21C粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為D粒子第二次射入x軸上方磁場(chǎng)時(shí)，沿x軸前進(jìn)3R解析：由r可知，粒子在x軸上方和下方兩磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為12，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；粒子完成一次周期性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tT1T2，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤；粒子第二次射入x軸上方磁場(chǎng)時(shí)沿x軸前進(jìn)lR2R3R，則粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)不能回到原點(diǎn)O，所以A項(xiàng)不正確，D項(xiàng)正確答案：D1帶電荷量為q的粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A只要速度大小相同，所受洛倫茲力就相同B如果把q改為q，且速度反向，大小不

7、變，則洛倫茲力的大小、方向均不變C洛倫茲力方向一定與電荷速度方向垂直，磁場(chǎng)方向一定與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直D粒子在只受到洛倫茲力作用下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能、速度均不變解析：因?yàn)槁鍌惼澚Φ拇笮〔坏c粒子速度大小有關(guān)，而且與粒子速度的方向有關(guān)，如當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)垂直時(shí)FqvB，當(dāng)粒子速度與磁場(chǎng)平行時(shí)F0.又由于洛倫茲力的方向永遠(yuǎn)與粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同時(shí)，洛倫茲力的方向也不同，所以A選項(xiàng)錯(cuò)因?yàn)閝改為q且速度反向時(shí)所形成的電流方向與原q運(yùn)動(dòng)形成的電流方向相同，由左手定則可知洛倫茲力方向不變，再由FqvB知大小不變，所以B項(xiàng)正確因?yàn)殡姾蛇M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向可以與磁場(chǎng)方向成任意夾角，所以C選項(xiàng)錯(cuò)因?yàn)槁鍌惼?/p>

8、力總與速度方向垂直，因此洛倫茲力不做功，粒子動(dòng)能不變，但洛倫茲力可改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向，使粒子速度的方向不斷改變，所以D項(xiàng)錯(cuò)答案：B圖82202初速為v0的電子，沿平行于通電長(zhǎng)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(dòng)方向如圖8220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：由安培定則可知，通電導(dǎo)線右方磁場(chǎng)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，所以電子速率不變答案：A圖82213如圖8221所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，不加磁場(chǎng)時(shí)，不計(jì)重力的帶電粒子以某一

9、初速度垂直左邊界射入，穿過(guò)此區(qū)域的時(shí)間為t.若加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B水平向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒子仍以原來(lái)的初速度入射，粒子飛出時(shí)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期C帶電粒子的初速度 D帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑解析：由帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的偏向角，可知帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓心角為60°，因此由幾何關(guān)系得磁場(chǎng)寬度lRsin 60°sin 60°，又未加磁場(chǎng)時(shí)有l(wèi)v0t，所以可求得比荷，A項(xiàng)對(duì)；周期T可求出，B項(xiàng)對(duì)；但初速度未知，所以C、D項(xiàng)錯(cuò)答案：AB4.圖8222如右圖8222所示為圓柱形區(qū)

10、域的橫截面，在該區(qū)域加沿圓柱軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)帶電粒子(不計(jì)重力)第一次以速度v1沿截面直徑入射，粒子飛入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)60°角；該帶電粒子第二次以速度v2從同一點(diǎn)沿同一方向入射，粒子飛出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)90°角則帶電粒子第一次和第二次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的()A半徑之比為1 B速度之比為1C時(shí)間之比為23 D時(shí)間之比為32答案：AC5.圖8223如圖8223是三個(gè)從O點(diǎn)同時(shí)發(fā)出的正、負(fù)電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，可以判定()Aa、b是正電子，c是負(fù)電子，a、b、c同時(shí)回到O點(diǎn)Ba、b是負(fù)電子，c是正電子，a首先回到O點(diǎn)Ca、b是負(fù)電子，c是正電子，

11、b首先回到O點(diǎn)Da、b是負(fù)電子，c是正電子，a、b、c同時(shí)回到O點(diǎn)解析：考查帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電子所受洛倫茲力的方向指向曲線彎曲的方向，速度方向?yàn)榍€的切線方向，故結(jié)合左手定則判斷可知，a、b為負(fù)電子，c為正電子，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，與電子帶電的正負(fù)無(wú)關(guān)，故a、b、c同時(shí)回到O點(diǎn)，故D項(xiàng)正確答案：D圖82246如圖8224所示，在x>0、y>0的空間有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B，現(xiàn)有四個(gè)質(zhì)量及電荷量均相同的帶電粒子，由x軸上的P點(diǎn)以不同的初速度平行于y軸射入此磁場(chǎng)，其出射方向如圖所示，不計(jì)重力的影響，則()A初速度最大的粒子是沿方向射出的

12、粒子B初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子C在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的是沿方向射出的粒子D在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的是沿方向射出的粒子解析：顯然圖中四條圓弧中對(duì)應(yīng)的半徑最大，由半徑公式R可知，質(zhì)量和電荷量相同的帶電粒子在同一個(gè)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度越大，半徑越大，A項(xiàng)對(duì)B項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)周期公式T知，當(dāng)圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為時(shí)，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，圓心角越大則運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，圓心均在x軸上，由半徑大小關(guān)系可知的圓心角為，且最大，故在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的是沿方向出射的粒子，D對(duì)，C錯(cuò)答案：AD7.圖8225如圖8225所示，在屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里P為屏上的一個(gè)小

13、孔PC與MN垂直一群質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子(不計(jì)重力)，以相同的速率v，從P處沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域粒子入射方向在與磁場(chǎng)B垂直的平面內(nèi)，且散開(kāi)在與PC夾角為的范圍內(nèi)則在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為()A. B.C. D.解析：由圖可知，沿PC方向射入磁場(chǎng)中的帶負(fù)電的粒子打在MN上的點(diǎn)離P點(diǎn)最遠(yuǎn)，為PR，沿兩邊界線射入磁場(chǎng)中的帶負(fù)電的粒子打在MN上的點(diǎn)離P點(diǎn)最近為：PQcos ，故在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為：QRPRPQ，選項(xiàng)D正確答案：D圖82268如圖8226所示為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中

14、，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0，在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能是下圖中的()解析：給圓環(huán)向右的初速度v0，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)有三種可能性，若Bv0qmg時(shí)，圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確若v>v0時(shí)，圓環(huán)與桿下邊有摩擦力作用，摩擦力逐漸減小，運(yùn)動(dòng)加速度逐漸減小，最終為零，Bvqmg時(shí)，圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D項(xiàng)正確若v<v0時(shí)，圓環(huán)與桿上邊有摩擦力作用，洛倫茲力減小，摩擦力增大，加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，直至停止，故C項(xiàng)錯(cuò)答案：AD9.圖8227如圖8227所示，為電視機(jī)顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈L的示意圖如果發(fā)現(xiàn)電視畫面的幅度比正常時(shí)偏小，不可能是下列哪些原因引起的()A電子槍發(fā)射能力減弱

15、，電子數(shù)減小B加速電場(chǎng)的電壓過(guò)高，電子速率偏大C偏轉(zhuǎn)線圈匝間短路，線圈匝數(shù)減小D偏轉(zhuǎn)線圈的電流過(guò)小，偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)減弱解析：畫面變小是由于電子束的偏轉(zhuǎn)角減小，即偏轉(zhuǎn)軌道半徑變大造成的根據(jù)軌道半徑公式R，因?yàn)榧铀匐妷涸龃螅瑢⒁饁增大，而偏轉(zhuǎn)線圈匝數(shù)或電流減小，都會(huì)引起B(yǎng)減小，從而使軌道半徑增大，偏轉(zhuǎn)角減小畫面變小答案：A10.圖8228如圖8228所示是某離子速度選擇器的原理示意圖，在橫截面半徑r10 cm的圓形區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度B1×104 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向平行于柱形圓筒的軸線，在圓柱形筒壁上某一直徑兩端開(kāi)有兩個(gè)小孔a、b，分別作為離子的入射孔和出射孔現(xiàn)有一束比荷為2×1

16、011 C/kg的正離子，從a孔射入，正離子射入的角度不同，最后能從b孔射出的離子速度大小就不同，其中入射角30°，且不與筒壁碰撞而從出射孔射出的離子的速度大小為()A4×105 m/s B2×105 m/sC4×106 m/s D2×106 m/s解析：畫出離子運(yùn)動(dòng)軌跡所在的圓，如右圖所示作半徑R、圓心O，由圓的性質(zhì)可知三角形abO是等邊三角形，即半徑R2r0.2 m，由qvBm得v2×1011×1×104×0.2 m/s4×106 m/s.答案：C11.圖8229(2009·江蘇，

17、14)1932年，勞倫斯和利文斯頓設(shè)計(jì)出了回旋加速器回旋加速器的工作原理如圖8229所示，置于高真空中的D形金屬盒半徑為R，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過(guò)的時(shí)間可以忽略不計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直A處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m、電荷量為q，在加速器中被加速，加速電壓為U.加速過(guò)程中不考慮相對(duì)論效應(yīng)和重力作用(1)求粒子第2次和第1次經(jīng)過(guò)兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；(2)求粒子從靜止開(kāi)始加速到出口處所需的時(shí)間t；(3)實(shí)際使用中，磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率都有最大值的限制若某一加速器磁感應(yīng)強(qiáng)度和加速電場(chǎng)頻率的最大值分別為Bm、fm，試討論粒子能獲得的最大動(dòng)能Ekm.解析：(1)設(shè)粒子第

18、1次經(jīng)過(guò)狹縫后的半徑為r1，速度為v1qUmv，qv1Bm，解得r1 同理，粒子第2次經(jīng)過(guò)狹縫后的半徑r2 ，則r2r11.(2)設(shè)粒子到出口處被加速了n圈2nqUmv2，qvBm，T，tnT，解得t.(3)加速電場(chǎng)的頻率應(yīng)等于粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率，即f當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為Bm時(shí)，加速電場(chǎng)的頻率應(yīng)為fBm，粒子的動(dòng)能Ekmv2當(dāng)fBmfm時(shí)，粒子的最大動(dòng)能由Bm決定，qvmBmm)，解得Ekm.當(dāng)fBmfm時(shí)，粒子的最大動(dòng)能由fm決定，vm2fmR，解得Ekm22mfR2.答案：(1)1(2)(3)當(dāng)fBmfm時(shí)，Ekm；當(dāng)fBmfm時(shí)，Ekm22mfR2圖823012如圖8230所示，在真空中半徑r3.0×102 m的圓形區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.2 T，方向如圖的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一批帶正電的粒子以初速度v01.0×106 m/s，從磁場(chǎng)邊界上直徑ab的一端a沿著各個(gè)方向射入磁場(chǎng)，且初速度方向與磁場(chǎng)方向都垂直，該粒子的比荷為q/m1.0×108 C/kg，不計(jì)粒子重力求：(1)粒子的軌跡半徑；(2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；(3)若射入磁場(chǎng)的速度改為v03.0×105 m/s，其他條件不變，試用斜線畫出該批粒子在磁場(chǎng)中可能出現(xiàn)的區(qū)域(sin 37°0.6，cos 37