2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)知識點全方位練習(xí)：磁場對運動電荷的作用

2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)知識點全方位練習(xí)：磁場對運動電荷的作用

二，基礎(chǔ)達標(biāo).〕

1.一個帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場，粒子的一段徑跡如圖所示，徑跡上

的每一小段都可近似看成圓弧，由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小

（帶電荷量不變），從圖中情況可以確定（）

XXaXXX

xx\xyx

xxxIKx

XXX4XX

A.粒子從a運動到"帶正電

B.粒子從a運動到b,帶負電

C.粒子從b運動到a,帶正電

D.粒子從6運動到小帶負電

2.（多選）如圖所示,物理課堂教學(xué)中的洛倫茲力演示儀由勵磁線圈、玻璃泡、電子槍等部

分組成.勵磁線圈是一對彼此平行的共軸的圓形線圈，兩線圈之間能產(chǎn)生勻強磁場.玻璃泡

內(nèi)充有稀薄的氣體，電子槍在加速電壓下發(fā)射電子，電子束通過泡內(nèi)氣體時能夠顯示出電

子運動的徑跡.若電子槍垂直于磁場方向發(fā)射電子,則給勵磁線圈通電后，能看到電子束的

徑跡呈圓形.現(xiàn)只增大電子槍的加速電壓或勵磁線圈中的電流,下列說法正確的是

（）

勵磁線圈

A.增大電子槍的加速電壓，電子束的軌道半徑變大

B.增大電子槍的加速電壓，電子束的軌道半徑不變

C.增大勵磁線圈中的電流，電子束的軌道半徑變小

D.增大勵磁線圈中的電流，電子束的軌道半徑不變

3.如圖所示，邊長為/的正方形必〃內(nèi)存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為8、方向垂直于

紙面（"4所在平面）向外."邊中點有一電子發(fā)射源O,可向磁場內(nèi)沿垂直于"邊的方向

發(fā)射電子.已知電子的比荷為〃，則從。、4兩點射出的電子的速度大小分別為（）

B.-kBlhBl

44

C.*Bl*Bl

D.-kBlrkBI

24

4.一勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于紙面向外，其邊界如圖中虛線所示，二

為半圓,破、上/與直徑"共線同、c間的距離等于半圓的半徑.一束質(zhì)量為“、電荷量為

4（q>0）的粒子，在紙面內(nèi)從c點垂直于ac射入磁場，這些粒子具有各種速率.不計粒子之間

的相互作用.在磁場中運動時間最長的粒子,其運動時間為（）

A7加口c5幾口

A.-----B.-----

6口□4

-4兀卜3nQ

技能提升口

5.如圖所示，一質(zhì)量為〃?、帶電荷量為g的粒子以速度U垂直射入一有界勻強磁場區(qū)域內(nèi),

速度方向跟磁場左邊界垂直，從右邊界離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)角6=30。,磁場區(qū)域的寬

度為4,則下列說法正確的是（）

：xXX

；xXXX

ixxXX

:XfiXXX

:XXXX

；xXXX

M--fi

A.該粒子帶正電

B.磁感應(yīng)強度3=4一

2:L

C.粒子在磁場中做圓周運動的半徑R~d

D.粒子在磁場中運動的時間占二

6.（多選）如圖所示，在。個平面的第一象限內(nèi)存在方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度大小為

8的勻強磁場.一帶電粒子從y軸上的用點射入磁場，速度方向與y軸正方向的夾角。=45。.

粒子經(jīng)過磁場偏轉(zhuǎn)后在N點（圖中未畫出）垂直穿過x軸.已知OM=a,粒子電荷量為q,質(zhì)量

為重力不計.則（）

A.粒子帶負電荷

B.粒子速度大小為——

C.粒子在磁場中運動的軌跡半徑為a

D.N與0點相距（應(yīng)+l）a

7.（多選）如圖所示，垂直于紙面向里的勻強磁場以MN為邊界，左側(cè)磁感應(yīng)強度為自,右側(cè)

磁感應(yīng)強度為星,8尸2&=2T,比荷為2x106C/kg的帶正電粒子從。點以v?=4xl04m/s的

速度垂直于進入右側(cè)的磁場區(qū)域，則粒子運動至距離。點4cm的磁場邊界上的P點

所需的時間可能為（）

A.ixl0-6s

2

B.兀義10%

C.-xl0-6s

2

D.2nxl0-6s

8.（多選）如圖所示,A8C4為一半圓形的有界勻強磁場邊界,。為圓心,8為圓弧AC的中

點，尸、G分別為半徑和OC的中點,。、E點位于圓弧AC上，且OF〃EG〃BO.現(xiàn)有三

個相同的帶電粒子（不計重力）以相同的速度分別從8、D、E三點沿平行于8。方向射入

磁場,其中由B點射入磁場的粒子1恰好從C點射出，由。、E兩點射入的粒子2和粒子

3從磁場中某處射出,則下列說法正確的是（）

A.粒子2從。點射出磁場

B.粒子3從C點射出磁場

C.粒子1、2、3在磁場中的運動時間之比為3：2：3

D.粒子2、3經(jīng)磁場后速度偏轉(zhuǎn)角相同

9.（多選）如圖所示，在真空中,半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強磁場，磁

感應(yīng)強度為民一束質(zhì)子在紙面內(nèi)以相同的速度射向磁場區(qū)域，質(zhì)子的電荷量為e,質(zhì)量為

m,速度為v=——，則以下說法正確的是（）

A.對著圓心入射的質(zhì)子出射方向的反向延長線一定過圓心

B.從?點進入磁場的質(zhì)子比從b點進入磁場的質(zhì)子在磁場中運動的時間短

C.所有質(zhì)子都在磁場邊緣同一點射出磁場

D.若質(zhì)子以相等的速率方一從同一點沿各個方向射入磁場，則它們離開磁場的出射方

向可能垂直

□挑戰(zhàn)自我口

10.如圖所示為一粒子速度選擇器原理示意圖.半徑為10cm的圓柱形桶內(nèi)有一勻強磁場,

磁感應(yīng)強度大小為1.0x10-4T,方向平行于軸線向外，圓桶的某直徑兩端開有小孔,粒子束

以不同角度由小孔入射,將以不同速度從另一孔射出.有一粒子源發(fā)射出速度連續(xù)分布、

比荷為2.0x10"C/kg的帶正電粒子，若某粒子出射的速度大小為275x1（）6m/s,粒子間相

互作用及重力均不計，則該粒子的入射角a為（）

A.300

B.45°

C.53°

D.60°

11.如圖所示,在直角三角形OPN區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直

于紙面向外.一帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)電壓U加速后，沿平行于x軸的方向射入磁場.

一段時間后，該粒子在OP邊上某點以垂直于x軸的方向射出.已知O點為坐標(biāo)原點,N點

在y軸上,OP與x軸的夾角為30。,粒子進入磁場的入射點與離開磁場的出射點之間的距

離為d,不計重力.求：

⑴帶電粒子的比荷；

(2)帶電粒子從射入磁場到運動至x軸的時間.

12.如圖所示,有兩個同心圓，半徑分別為r和2r,在兩圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙

面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B圓心0處有一放射源，放出粒子的質(zhì)量為〃?,帶電荷量

為名假設(shè)粒子的速度方向都和紙面平行.

(1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向,04與初速度方向的夾角為60。,要使該粒子經(jīng)過

磁場后第一次是從A點穿出磁場，則初速度的大小是多少?

(2)要使粒子不穿出大圓，則粒子的初速度不能超過多少?

xXXX

XXXX

XX

XXXX

XXX

XXAxx

XX

XX

XXX

XX

XXXX

XX

X

XX

參考答案

1.C【解析】由于帶電粒子使沿途的空氣電離,粒子的能量逐漸減小，則速度逐漸減小,

根據(jù)粒子在磁場中運動的半徑公式廠一可知，粒子運動的軌跡半徑是逐漸減小的,所以粒

子的運動軌跡是從b到a,選項A、B錯誤;根據(jù)左手定則可判斷，粒子帶正電，選項C正確,D

錯誤.

2.AC【解析】若只增大電子槍的加速電壓，則由聲可知，電子束的運動速度增大,

由/?=一可知，電子束的軌道半徑變大，選項A正確,B錯誤.若只增大勵磁線圈中的電流，

則磁感應(yīng)強度增大，由/?=一可知，電子束的軌道半徑變小，選項C正確,D錯誤.

2

3.B【解析】電子在勻強磁場中做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力得qM=，〃一.

已知電子的比荷-=匕得尸一=一,如圖所示，若電子從a點射出，則軌跡半徑為n=z，若電

21

子從d點射出，則由2=Z+(2-7)得/2=1,由n=—=—,r2=--==?，可得

環(huán)寺引，吸=38/,故選項B正確.

4.C【解析】粒子在磁場中運動的時間與速度大小無關(guān)，由在磁場中運動軌跡對應(yīng)的圓

心角決定，即六2hnT.采用放縮法，粒子垂直于ac射入磁場，則圓心必在ac直線上，將粒子的

軌跡半徑由零開始逐漸放大，在WO.5A和r21.5R時，粒子分別從ac、4邊界射出，在磁

場中的軌跡為半圓，運動時間等于半個周期.當(dāng)O.5R?.5R時,粒子從半圓邊界射出，將軌

跡半徑從0.5/?逐漸放大,粒子射出位置從半圓頂端向下移動，軌跡所對的圓心角從兀逐漸

增大,當(dāng)軌跡半徑為R時，軌跡所對的圓心角最大,然后再增大軌跡半徑，軌跡所對的圓心

角減小，因此當(dāng)軌跡半徑等于R時粒子運動時間最長，即心兀竹=》,粒子運動最長時間為

5.D【解析】由左手定則可判斷，該粒子帶負電,A錯誤;分別作出入射方向和出射方向

的垂線，交點為圓周運動的圓心。，由幾何關(guān)系可得，圓心角族30。,半徑R=F=24,C錯誤;

由洛倫茲力提供向心力，有*8=〃二得R=—,將R=2d代入可得B=—B錯誤;粒子做圓

周運動的周期7-=工，將8=「代入可得T=J則運動時間片蒜x乜=；,D

正確.

6.AD【解析】根據(jù)題意可知，帶電粒子進入磁場后沿順時針方向做圓周運動，由左手定

則可判斷粒子帶負電,A正確;粒子垂直穿過x軸的N點,軌跡如圖所示，軌跡半徑為0a,

根據(jù)4河=皿」,得v=-一,B、C錯誤;O點到N點的距離L=R+a=(42+l)a,D正確.

7.AC【解析】粒子在右側(cè)磁場中做勻速圓周運動，有/0&=〃?迎,解得&=口=2cm,故

口2口12

粒子共經(jīng)過半個圓周恰好到達P點，軌跡如圖甲所示，則粒子運動的時間=—=

2一」2

；xl0-6s,由于8=2&,故粒子從P點射入左邊的磁場后，做半徑R產(chǎn)cm的勻速圓周運

動,從開始共經(jīng)過兩次周期性運動可再次到達P點，軌跡如圖乙所示，則粒子運動的時間

6

r2=Ti+T2=yXl()-s,在以后的運動中，粒子通過MN的點會遠離P點,所以粒子運動至距離O

點4cm的磁場邊界上的P點所需的時間為*0"$或贄叱s,選項A、C正確.

甲7.

8.ABD【解析】由3點射入磁場的粒子1恰好從C點射出，可知帶電粒子運動的軌跡

半徑等于磁場的邊界半徑，由。點射入的粒子2的軌跡圓心為E點，由幾何關(guān)系可知，該粒

子從O點射出，同理可知粒子3從C點射出,A、B正確;1、2、3三個粒子在磁場中運動

軌跡對應(yīng)的圓心角分別為90。、60°、60。,運動時間之比為3：2：2,C錯誤,D正確.

9.AC【解析】對著圓心入射的質(zhì)子出射方向的反向延長線一定過圓心，選項A正確；

質(zhì)子射入磁場中，受到向下的洛倫茲力而向下偏轉(zhuǎn)，因質(zhì)子的運動半徑相同，故從4點進入

磁場的質(zhì)子比從b點進入磁場的質(zhì)子在磁場中運動經(jīng)過的弧長更長，運動的時間長，選項

B錯誤;質(zhì)子的速度為丫=——，則質(zhì)子運動的半徑片一=凡所有質(zhì)子做圓周運動的半徑都

等于凡畫出各個質(zhì)子的運動軌跡，由幾何關(guān)系可知,所有質(zhì)子都在0點的正下方同一點射

出磁場，選項C正確;若質(zhì)子以相等的速度m——從同一點沿各個方向射入磁場，則所有質(zhì)

子做圓周運動的半徑都等于R,畫出各個質(zhì)子的運動軌跡，由幾何關(guān)系可知,各個質(zhì)子離開

磁場的出射方向一定平行，選項D錯誤.

10.B【解析】由牛頓第二