教科版物理高考第一輪復(fù)習(xí)——安培力、洛倫茲力問(wèn)題歸納 （同步練習(xí)）

1、.【模擬試題】答題時(shí)間：45分鐘*1. 如下圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里，一帶電微粒從磁場(chǎng)邊界d點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)方向射入，沿曲線dPa打到屏MN上的a點(diǎn)，通過(guò)Pa段用時(shí)為t，假設(shè)該微粒經(jīng)過(guò)P點(diǎn)時(shí)，與一個(gè)靜止的不帶電微粒碰撞并結(jié)合為一個(gè)新微粒，最終打到屏MN上，兩個(gè)微粒所受重力均忽略，那么新微粒運(yùn)動(dòng)的A. 軌跡為Pb，至屏的時(shí)間將小于tB. 軌跡為Pc，至屏的時(shí)間將大于tC. 軌跡為Pb，至屏的時(shí)間將等于tD. 軌跡為Pa，至屏的時(shí)間將大于t*2. 如下圖，一束電子電量為e以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿透磁場(chǎng)時(shí)速度方向與電子原來(lái)入射方向的夾角是30°，那么電子的質(zhì)量m

2、和穿透磁場(chǎng)的時(shí)間分別是A. B.C. D. *3. 如下圖，長(zhǎng)方形abcd長(zhǎng)ad=0.6m，寬ab=0.3m，O、e分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界上無(wú)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.25T。一群不計(jì)重力、質(zhì)量為、電荷量為的帶電粒子以速度沿垂直ad方向且垂直于磁場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域A. 從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在Oa邊B. 從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊C. 從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在Oa邊和ab邊D. 從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和be邊*4. 我國(guó)第21次南極科考隊(duì)的隊(duì)員在南極觀看到了美麗的極光。極光是由來(lái)自太陽(yáng)的高能量帶電粒

3、子流高速?zèng)_進(jìn)高空稀薄大氣層時(shí)，被地球磁場(chǎng)俘獲，從而改變?cè)羞\(yùn)動(dòng)方向，向兩極做螺旋運(yùn)動(dòng)，如下圖。這些高能粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與大氣分子或原子劇烈碰撞或摩擦從而激發(fā)大氣分子或原子，使其發(fā)出有一定特征的各種顏色的光。地磁場(chǎng)的存在，使多數(shù)宇宙粒子不能到達(dá)地面而向人煙稀少的兩極偏移，為地球生命提供了天然的屏障。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并證實(shí)，向兩極做螺旋運(yùn)動(dòng)的這些高能粒子的旋轉(zhuǎn)半徑是不斷減小的，這是因?yàn)锳. 洛倫茲力對(duì)粒子做負(fù)功，使其動(dòng)能減小B. 空氣阻力做負(fù)功，使其動(dòng)能減小C. 靠近南北兩極磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)D. 太陽(yáng)對(duì)粒子的引力做負(fù)功*5. 如下圖，正方形區(qū)域abcd中充滿勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。一個(gè)氫核從ad邊

4、的中點(diǎn)m沿著既垂直于ad邊又垂直于磁場(chǎng)的方向，以一定速度射入磁場(chǎng)，正好從ab邊中點(diǎn)n射出磁場(chǎng)。假設(shè)將磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，其他條件不變，那么這個(gè)氫核射出磁場(chǎng)的位置是A. 在b、n之間某點(diǎn)B. 在n、a之間某點(diǎn)C. a點(diǎn)D. 在a、m之間某點(diǎn)*6. 如下圖為氫原子核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)逆時(shí)針?lè)较虻氖疽鈭D，電子繞核運(yùn)動(dòng)可等效地看作環(huán)形電流。設(shè)此環(huán)形電流在通過(guò)圓心并垂直圓面的軸線上一點(diǎn)P處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B1。如今沿垂直于軌道平面的方向加一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的外來(lái)磁場(chǎng)，這時(shí)設(shè)電子的軌道半徑?jīng)]變，而它的速度發(fā)生變化。假設(shè)用B2表示此時(shí)環(huán)形電流在P點(diǎn)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。那么B0的方

5、向A. 垂直于紙面向里時(shí)，B2>B1B. 垂直于紙面向外時(shí)，B2>B1C. 垂直于紙面向里時(shí)，B2<B1D. 垂直于紙面向外時(shí)，B2<B1*7. 在研究性學(xué)習(xí)中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定帶電粒子比荷的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)裝置如下圖。abcd是一個(gè)長(zhǎng)方形盒子，在ad和cd邊開(kāi)有小孔f和e，e是cd的中點(diǎn)，熒光屏M貼著cd放置，能顯示從e孔射出的粒子落點(diǎn)位置。盒子內(nèi)有一方向垂直于abcd平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。粒子源不斷地發(fā)射初速度可忽略的帶電粒子。經(jīng)過(guò)電壓為U的電場(chǎng)加速后，從f孔垂直于ad邊射入盒內(nèi)。粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后恰好從e孔射出。假設(shè)fd=cd=L，不計(jì)粒子的重力和粒子之間的互相作用力。

6、請(qǐng)你求出帶電粒子的比荷q/m。*8. 磁譜儀是測(cè)量能譜的重要儀器。磁譜儀的工作原理如下圖，放射源S發(fā)出質(zhì)量為m、電量為q的粒子沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，被限束光欄Q限制在的小角度內(nèi)，粒子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打到與限束光欄平行的感光片P上。重力影響不計(jì)1假設(shè)能量在范圍內(nèi)的粒子均垂直于限束光欄的方向進(jìn)入磁場(chǎng)。試求這些粒子打在膠片上的范圍x1；2實(shí)際上，限束光欄有一定的寬度，粒子將在角內(nèi)進(jìn)入磁場(chǎng)。試求能量均為E的粒子打到感光膠片上的范圍。【試題答案】1. D 由題意可知，當(dāng)帶電微粒直接在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于洛倫茲力提供向心力，故在磁場(chǎng)中半徑為，帶電微粒從d點(diǎn)經(jīng)P點(diǎn)到達(dá)a點(diǎn)所用時(shí)間為t。如今由

7、于帶電微粒在P點(diǎn)與一不帶電的微粒發(fā)生完全非彈性碰撞，由動(dòng)量守恒定律可知，新微粒的速度減小，質(zhì)量增大，即新微粒的速度為，新微粒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為，由此可知，碰撞后新微粒的半徑與原來(lái)一樣，故軌跡為Pa，又由周期公式可知新微粒的周期為，因此所用時(shí)間將大于t。故D正確。2. A 電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，只受洛倫茲力f作用，故其軌跡是圓弧的一部分，又因?yàn)閒v，故圓心在電子穿入和穿出磁場(chǎng)時(shí)受到洛倫茲力指向交點(diǎn)上，如題圖中的O點(diǎn)，由幾何知識(shí)知，A、B間圓心角=30°，OB為半徑。所以rd/sin30°=2d，又由得。又對(duì)應(yīng)的圓心角是30°，所以穿透時(shí)間，故，故A正確。3. D 帶電

8、粒子進(jìn)入磁場(chǎng)只受到洛倫茲力的作用，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中的軌跡是圓周的一部分，且軌道半徑大小為，又知道，正好等于粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，而粒子帶正電，洛倫茲力向上，所以只有D是正確的，其余都錯(cuò)誤。4. BC 向兩極做螺旋運(yùn)動(dòng)的這些高能粒子的旋轉(zhuǎn)半徑是不斷減小的，洛倫茲力和速度的方向垂直，永不做功，而空氣阻力做負(fù)功。另一方面，靠近南北兩極磁感應(yīng)強(qiáng)度是逐漸增強(qiáng)的，故B、C正確。5. C 如下圖，由題意可判斷氫核原來(lái)軌跡為四分之一圓弧，a為圓周運(yùn)動(dòng)的圓心，將B變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，那么半徑變?yōu)樵瓉?lái)的一半，即軌跡為半圓。6. BC 注意等效電流的方向和電子運(yùn)動(dòng)的方向相反。沿垂直于軌道平面的方向加一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0的外來(lái)磁場(chǎng)后，假如B0垂直于紙面向里，根據(jù)左手定那么可以判斷電子受洛倫茲力沿半徑向外，那么電子的向心力為電場(chǎng)力與洛倫茲力之差，向心力減小，而軌道半徑?jīng)]變，所以電子的環(huán)繞速度減小，其等效電流隨之減弱，P點(diǎn)磁場(chǎng)相應(yīng)減弱，C正確；同理，B0垂直于紙面向外時(shí)，洛倫茲力指向圓心，電子的向心力變大，環(huán)繞速度變大，等效電流增強(qiáng)，P點(diǎn)磁場(chǎng)相應(yīng)增強(qiáng)，B2>B1，B正確。7. 帶電粒子進(jìn)入電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)加速。根據(jù)動(dòng)能定理：所以粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓