2011屆高考物理一輪復習單元練習：第08章.第2講 磁場對運動電荷的作用

1、第八章第二講一、選擇題1(2009·泰州模擬)“月球勘探者號”空間探測器運用高科技手段對月球進行了近距離勘探，在月球重力分布、磁場分布及元素測定方面取得了新的成果月球上的磁場極其微弱，通過探測器拍攝電子在月球磁場中的運動軌跡，可分析月球磁場的強弱分布情況，如圖是探測器通過月球表面、四個位置時，拍攝到的電子運動軌跡照片(尺寸比例相同)，設電子速率相同，且與磁場方向垂直，則可知磁場從強到弱的位置排列正確的是()ABC D答案A解析由圖可知帶電粒子做圓周運動的半徑r1<r2<r3<r4，根據(jù)帶電粒子在勻強磁場中軌道半徑公式r可得：B1>B2>B3>B4，

2、故選項A正確2(2009·南通模擬)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點答案D解析從南向北觀察小球的運動軌跡如圖所示，如果小球帶正電荷，則洛倫茲力斜向右上，該洛倫茲力豎直向上和水平向右均有分力，因此，小球落地時間會變長，水平位移會變大；同理，若小球帶負電，則小球落地時間會變短，水平位移會變短，故選項D正確3真空中兩根長直金屬導線平行放置，其中一根

3、導線中通有恒定電流在兩導線所確定的平面內(nèi)，一電子從P點運動的軌跡的一部分如圖中的曲線PQ所示，則一定是()Aab導線中通有從a到b方向的電流Bab導線中通有從b到a方向的電流Ccd導線中通有從c到d方向的電流Dcd導線中通有從d到c方向的電流答案C解析注意觀察圖象的細節(jié)，靠近導線cd處，電子的偏轉程度大，說明靠近cd處運動的半徑小，洛倫茲力提供電子偏轉的向心力，Bqv，B.由于電子速率不變，偏轉半徑變小，說明B變強，一定是cd導線中通有電流，再由左手定則判出安培力的大致方向是偏向左方最后利用安培定則判斷出cd中電流方向應由c到d，所以正確答案是C.4如圖，在x>0、y>0的空間中有

4、恒定的勻強磁場，磁感應強度的方向垂直于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，在x軸上到原點的距離為x0的P點，以平行于y軸的初速度射入此磁場，在磁場作用下沿垂直于y軸的方向射出此磁場不計重力的影響由這些條件可知()A不能確定粒子通過y軸時的位置B不能確定粒子速度的大小C不能確定粒子在磁場中運動所經(jīng)歷的時間D以上三個判斷都不對答案D解析帶電粒子以平行于y軸的初速度射入此磁場，在磁場作用下沿垂直于y軸的方向射出此磁場，故粒子在磁場中運動了周期，從y軸上距O為x0處射出，v，回旋角為90°.5如圖所示，MN為兩個勻強磁場的分界面，兩磁場的磁感應強度大小的關系為B

5、12B2，一帶電荷量為q、質(zhì)量為m的粒子從O點垂直MN進入磁感應強度為B1的磁場，則經(jīng)過多長時間它將向下再一次通過O點()A. B.C. D.答案B解析粒子在磁場中的運動軌跡如右圖所示由周期公式T知，粒子從O點進入磁場到再一次通過O點的時間t，所以B選項正確6(2009·福建泉州質(zhì)檢)如圖是某粒子速度選擇器的示意圖在一半徑為R10cm的圓柱形桶內(nèi)有B104T的勻強磁場，方向平行于軸線，在圓柱桶某一直徑的兩端開有小孔，作為入射孔和出射孔粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出現(xiàn)有一粒子源發(fā)射比荷為2×1011C/kg的陽離子，粒子束中速度分布連續(xù)當角45°時

6、，出射粒子速度v的大小是()A.×106m/s B2×106m/sC2×108m/s D4×106m/s答案B解析由題意，粒子從入射孔以45°角射入勻強磁場，粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動能夠從出射孔射出的粒子剛好在磁場中運動周期，由幾何關系知rR，又r，v2×106m/s.7如圖所示，長為L的水平極板間有垂直于紙面向內(nèi)的勻強磁場，磁感應強度為B，板間距離也為L，板不帶電現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計重力)，從左邊極板間中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是()A使粒子的速度v<B

7、使粒子的速度v>C使粒子的速度v>D使粒子的速度<v<答案AB解析由左手定則判得粒子在磁場中間向上偏，做勻速圓周運動很明顯，圓周運動的半徑大于某值r1時粒子可以從極板右邊穿出，而半徑小于某值r2時粒子可從極板的左邊穿出現(xiàn)在問題歸結為求粒子能從右邊穿出時r的最小值r1以及粒子從左邊穿出時r的最大值r2.在圖中由幾何知識得，粒子擦著板從右邊穿出時，圓心在O點，有rL2(r1)2，得r1.由于r1，得v1，所以v>時粒子能從右邊穿出粒子擦著上板從左邊穿出時，圓心在O點，有r2，由r2，得v2，所以v<時粒子能從左邊穿出8(2010·吉林市統(tǒng)考)擺線是數(shù)學

8、中眾多迷人曲線之一，它是這樣定義的：一個圓沿一直線無滑動地滾動，則圓上一固定點所經(jīng)過的軌跡稱為擺線在豎直平面內(nèi)有xOy坐標系，空間存在垂直xOy平面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，一質(zhì)量為m，電荷量為q的小球從坐標原點由靜止釋放，小球的軌跡就是擺線小球在O點速度為0時，可以分解為一水平向右的速度v0和一水平向左的速度v0兩個分速度，如果v0取適當?shù)闹担涂梢园褦[線分解成以v0的速度向右做勻速直線運動和從O點向左速度為v0的勻速圓周運動兩個分運動設重力加速度為g，下列式子正確的是()A速度v0所取的適當值應為B經(jīng)過t第一次到達擺線最低點C最低點的y軸坐標為yD最低點的y軸坐標為y答案ABC解析以

9、勻速直線運動分析，應有mgqv0B，則速度v0所取的適當值應為v0，選項A正確；以勻速圓周運動分析，經(jīng)過周期到達最低點，則t，經(jīng)過t第一次到達擺線最低點，選項B正確；最低點的y軸坐標為y2R，選項C正確；選項D錯誤二、非選擇題9如圖MN表示垂直紙面的平板，它的一側有勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度大小為B.一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板的初速度v射入磁場區(qū)域，最后到達平板上的P點已知B、v以及P到O的距離l.不計重力，則此粒子的比荷為_答案解析因粒子經(jīng)O點時的速度垂直于OP，故OP2R，又R，所以.10如圖所示，直線MN上方有磁感應強度為B的勻強磁場正、負電子同時從同一點O

10、以與MN成30°角的同樣速度v射入磁場(電子質(zhì)量為m，電荷為e)，它們從磁場中射出時相距多遠？射出的時間差是多少？答案解析由公式軌道半徑R和周期T知，它們的半徑和周期是相同的只是偏轉方向相反先確定圓心，畫軌跡，后由幾何關系求半徑，由對稱性知：射入、射出點和圓心恰好組成正三角形所以兩個射出點相距2R.由圖還可看出，經(jīng)歷時間相差.11一勻強磁場，磁場方向垂直于xOy平面在xOy平面上，磁場分布在以O為圓心的一個圓形區(qū)域內(nèi)一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由原點O開始運動，初速度為v，方向沿x軸正方向后來，粒子經(jīng)過y軸上的P點，此時速度方向與y軸的夾角為30°，P點到O點的距離

11、為L，如圖所示不計重力的影響，求磁場的磁感應強度B的大小和xOy平面上磁場區(qū)域的半徑R.答案L解析粒子在磁場中受洛倫茲力作用，做勻速圓周運動，設其半徑為r，qvBm據(jù)此并由題意知，粒子在磁場中的軌跡的圓心C必在y軸上，且P點在磁場區(qū)域之外過P沿速度方向作反向延長線，它與x軸相交于Q點作圓弧過O點與x軸相切，并且與PQ相切，切點A即粒子離開磁場區(qū)域的點這樣可得到圓弧軌跡的圓心C，如圖所示由圖中幾何關系得L3r.由求得，B.圖中OA即為圓形磁場區(qū)域的半徑R，由幾何關系得RL.12(2010·天津市高三十校聯(lián)考)如圖所示，在空間中固定放置一絕緣材料制成的邊長為L的剛性等邊三角形框架DEF，

12、DE邊上S點處有一發(fā)射帶正電的粒子源，發(fā)射粒子的方向皆在圖中截面內(nèi)且垂直于DE邊向下發(fā)射的電荷量皆為q，質(zhì)量皆為m，但速度v有各種不同的值整個空間充滿磁感應強度大小為B，方向垂直截面向里的均勻磁場設粒子與DEF邊框碰撞時沒有能量損失和電荷量傳遞求：(1)帶電粒子速度的大小為v時，做勻速圓周運動的半徑；(2)帶電粒子速度v的大小滿足什么條件時，可使S點發(fā)出的粒子最終又垂直于DE邊回到S點？(3)這些粒子中，回到S點所用的最短時間是多少？答案(1)(2)(n0,1,2,3，)(3)解析(1)帶電粒子從S點垂直于DE邊以速度v射出后，做勻速圓周運動，其圓心一定位于DE邊上，其半徑R可由qvB求得，R

13、(2)要求此粒子每次與DEF的三條邊碰撞時都與邊垂直，且能回到S點，則R和v應滿足以下條件：(2n1)R(n1,2,3，)由得v(n1,2,3，)(3)這些粒子在磁場中做圓周運動的周期為T將式代入，得T可見在B及給定時T與v無關粒子從S點出發(fā)最后回到S點的過程中，與DEF的邊碰撞次數(shù)越少，所經(jīng)歷的時間就越短，所以應取n1，由圖可看出該粒子的軌跡包括3個半圓和3個圓心角為300°的圓弧，故最短時間為t3×3×4T13如圖所示，在空間有一坐標系xOy，其第一象限內(nèi)充滿著兩個勻強磁場區(qū)域和，直線OP是它們的邊界區(qū)域中的磁感應強度為B，方向垂直于紙面向外；區(qū)域中的磁感應強

14、度為2B，方向垂直于紙面向內(nèi)，邊界上的P點坐標為(4L,3L)一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從P點平行于y軸負方向射入?yún)^(qū)域，經(jīng)過一段時間后，粒子恰好經(jīng)過原點O.忽略粒子重力，已知sin37°0.6，cos37°0.8，求：(1)粒子從P點運動到O點的時間至少為多少？(2)粒子的速度大小可能是多少？答案(1)(2)(n1,2,3，)解析(1)設粒子的入射速度為v，用R1、R2、T1、T2分別表示粒子在磁場區(qū)和區(qū)中運動的軌道半徑和周期，則有qvBm，qv·2B，T1，T2.粒子先在磁場區(qū)中做順時針的圓周運動，后在磁場區(qū)中做逆時針的圓周運動，然后從O點射出，這樣粒子從P點運動到O點所用的時間最短粒子運動軌跡如圖所示tan0.75，得37°，90°.粒子在磁場區(qū)和區(qū)中的運動時間分別為t1·T1，t2·T2，粒子從P點運動到O點的時間至少為tt1t2，由以