《2017年高中物理课时跟踪检测十六磁吃运动电荷的作用_洛伦兹力教科版选修3_120170926240.wps》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017年高中物理课时跟踪检测十六磁吃运动电荷的作用_洛伦兹力教科版选修3_120170926240.wps（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、课时跟踪检测（十六） 磁场对运动电荷的作用洛伦兹力 1(2015全国卷 )两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方 向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力)，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒 子的( ) A轨道半径减小，角速度增大 B轨道半径减小，角速度减小 C轨道半径增大，角速度增大 D轨道半径增大，角速度减小 解析：选 D 分析轨道半径：带电粒子从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的速 mv 度 v 大小不变，磁感应强度 B 减小，由公式 r 可知，轨道半径增大。分析角速度：由公式 qB 2m 2 T 可知，粒子在磁场中运动的周期增大，根据 知角速度减小。选
2、项 D 正确。 qB T 2.如图 1 所示，MN 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画 出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的 P 点垂直于铝板向上射出，从 Q 点穿越铝板后到达 PQ 的 中点 O。已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变。不计重力。铝板上 方和下方的磁感应强度大小之比为( ) 图 1 A2 B. 2 C1 D. 2 2 解析：选 D 根据题图中的几何关系及带电粒子在匀强磁场中的运动性质可知：带电粒子 在铝板上方做匀速圆周运动的轨道半径 r1是其在铝板下方做匀速圆周运动的轨道半径 r2的 2 mv21 mv1 2mEk 倍。设 粒子在
3、P 点的速度为 v1，根据牛顿第二定律可得 qv1B1 ，则 B1 ；同理， r1 qr1 qr1 1 2m Ek 2 mv2 B1 2 B2 ，则 ，D 正确，A、B、C 错误。 qr2 qr2 B2 2 3(多选)(2015全国卷 )有两个匀强磁场区域 和 ， 中的磁感应强度是 中的 k 倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与 中运动的电子相比， 中的电子 ( ) A运动轨迹的半径是 中的 k 倍 1 B加速度的大小是 中的 k 倍 C做圆周运动的周期是 中的 k 倍 D做圆周运动的角速度与 中的相等 解 析：选 AC 两速率相同的电子在两匀强磁场中做匀速圆周运动，且 磁场磁
4、感应强度 B1 mv2 mv 1 是 磁场磁感应强度 B2的 k 倍。由 qvB 得 r ，即 中电子运动轨迹的半径是 中 r qB B F 合 qvB a2 1 2r 的 k 倍，选项 A 正确。由 F 合ma 得 a B，所以 ，选项 B 错误。由 T m m a1 k v T2 2 2 T1 1 得 Tr，所以 k，选项 C 正确。由 得 ，选项 D 错误。 T1 T 1 T2 k 4“” 人造小太阳 托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体，使其中的带电粒子被尽 可能限制在装置内部，而不与装置器壁碰撞。已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体 的温度 T 成正比，为约束更高温度的等离子
5、体，则需要更强的磁场，以使带电粒子在磁场中的 运动半径不变。由此可判断所需的磁感应强度 B 正比于( ) A. T BT C. T3 DT2 解析：选 A 由题意可知，等离子体的动能 EkcT(c 是比例系数)，在磁场中做半径一定 v2 mv 2mEk 2mc 的圆周运动，由 qvBm 可知，B T，因此 A 项正确，B、C、D 项错误。 r rq rq rq 5(多选)空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图 2 中的正方形为其边界。一细束 由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从 O 点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电 荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子，不计重力
6、，下列说法正确的是 ( ) 图 2 A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同 D在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大 解析：选 BD 入射速度不同的粒子，若它们入射速度方向相同，且从左边边界出去，则 mv 运动时间 相同，虽然轨迹不一样，但圆心角相同，故 A 错误；在磁场中半径 r ，运动圆弧 qB m 对应的半径与速率成正比， 故 B 正确；在磁场中运动时间：t ( 为转过圆心角)，虽圆 qB 心角可能相同，但半径可能不同，所以运动轨迹不同，故 C 错误；由于它们的周期相
7、同，在磁 2 场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角也一定越大，故 D 正确。 6. (多选)在一个边界为等边三角形的区域内，存在一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场， 在磁场边界上的 P点处有一个粒子源，发出比荷相同的三个粒子 a、b、c(不计重力)沿同一方 向进入磁场，三个粒子通过磁场的轨迹如图 3 所示，用 ta、tb、tc分别表示 a、b、c通过磁场 的时间；用 ra、rb、rc分别表示 a、b、c在磁场中的运动半径，则下列判断正确的是( ) 图 3 Atatbtc Btctbta Crcrbra Drbrarc 解析：选 AC 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由图示情景可知： 粒子轨道半
8、径：rcrbra， 粒子转过的圆心角：abc， 2m 粒子在磁场中做圆周运动的周期：T ， qB 由于粒子的比荷相同、B相同，则粒子周期相同， 粒子在磁场中的运动时间：t T， 2 由于 abc，T相同，则：tatbtc，故 A、C 正确，B、D 错误。 7.如图 4 所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电荷量均相同的正、 负离子，从 O点以相同的速度射入磁场中，射入方向均与边界成 角。若不计重力，关于正、 负离子在磁场中的运动，下列说法不正确的是( ) 图 4 A运动的时间相同 B运动的轨道半径相同 C重新回到边界的速度大小和方向都相同 D重新回到边界的位置与 O点距离相同
9、2m 解析：选 A 粒子在磁场中运动周期为 T ，则知两个离子圆周运动 qB 的周期相等。根据左手定则分析可知，正离子逆时针偏转，负离子顺时针偏转， 3 重新回到边界时正离子的速度偏向角为 22，轨迹的圆心角也为 22，运动时间 t1 22 2 T。同理，负离子运动时间 t2 T，显然时间不等，故 A 错误；根据牛顿第二定律 2 2 v2 mv 得：qvBm 得：r ，由 q、v、B 大小均相同，则 r 相同，故 B 正确；正负离子在磁场中 r qB 均做匀速圆周运动，速度沿轨迹的切线方向，根据圆的对称性可知，重新回到边界时速度大小 与方向相同，故 C 正确；根据几何知识得知重新回到边界的位置
10、与 O 点距离 s2rsin ，r、 相同，则 s 相同，故 D 正确。 8.如图 5 所示，有界匀强磁场边界线 SPMN，速度不同的同种带电粒子从 S 点沿 SP 方向 同时射入磁场，其中穿过 a 点的粒子速度 v1与 MN 垂直，穿过 b 点的粒子，其速度方向与 MN 成 60角，设两粒子从 S 到 a、b 所需的时间分别为 t1、t2，则 t1t2为( ) 图 5 A13 B43 C11 D32 解 析：选 D 画出运动轨迹，过 a 点的粒子转过 90，过 b 点的粒子转过 60，故选项 D 正确。 9.如图 6 所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab 是圆的直径。一带电粒
11、子从 a 点射入磁场，速度大小为 v、方向与 ab 成 30角时，恰好从 b 点飞出磁场，且粒子在 磁场中运动的时间为 t；若同一带电粒子从 a 点沿 ab 方向射入磁场，也经时间 t 飞出磁场， 则其速度大小为( ) 图 6 1 2 A. v B. v 2 3 3 3 C. v D. v 2 2 解析：选 C 设圆形区域的半径为 R。带电粒子进入磁场中做 匀 速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有： v2 mv qvBm ，得 r ，rv r qB 当粒子从b 点飞出磁场时，入射速度与出射速度与ab 的夹角 4 相等，故速度的偏转角为 60，轨迹对应的圆心角为 60。根据几何知识得，粒子的轨
12、迹半径 为 r12R 当粒子从 a 点沿 ab 方向射入磁场时，经过磁场的时间也是 t，说明轨迹对应的圆心角与 第一种情况相等，也是 60。根据几何知识得，粒子的轨迹半径为 r2 3R v r2 3 3 则由得： ，得 v v，C 对。 v r1 2 2 10. (多选)如图 7 所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边 界过原点 O 和 y 轴上的点 a(0，L)。一质量为 m、电荷量为 e 的电子从 a 点以初速度 v0平行于 x 轴正方向射入磁场，并从x轴上的b点射出磁场，此时速度的方向与x轴正方向的夹角为60， 下列说法正确的是( ) 图 7 L A电子在磁场中运
13、动的时间为 v0 2L B电子在磁场中运动的时间为 3v0 C磁场区域的圆心坐标为( 3 L 2) L， 2 D电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，2L) 解析：选BC 设电子的轨迹半径为R，由几何知识，Rsin 30RL， 得 R2L， T 2R 2L 电子在磁场中运动时间 t ，而 T 得：t ，A 错误，B 正确； 6 v0 3v0 1 3 L 设磁场区域的圆心坐标为(x，y)，其 中x Rcos 30 L，y ，所以磁场 2 2 2 3 L 圆心坐标为( 2)，故 C 正确；因为 R2L，所以电子的圆周运动的圆心坐标为(0，L)，故 D L， 2 错误。 11.如图 8 所示，空间
14、存在一方向垂直于纸面、磁感应强度为 B 的正方形匀强磁场区域， 一电荷量为q 的粒子(不计重力)从 A 点沿 AB 方向以速度 v 射入磁场，粒子从 BC 边上的 E 点 离开磁场，且 AE2BE2d。求： 5 图 8 (1)磁场的方向； (2)带电粒子的质量及其在磁场区域的运动时间。 解 析：(1)粒子沿弧 AE 运动，从带电粒子所受洛伦兹力的方向可判断出磁场的方向垂直纸 面向里。 (2)如图所示，连接 AE，作线段 AE 的中垂线，交 AD 的延长线于 O 点， O 即为圆心， 为弦切角，因 AE2BE2d，所以 30； 为圆弧轨迹的 mv 2Bqd 圆心角，260。AOE 为等边三角形，
15、R2d，R ，m ； qB v T 2d 在磁场区域的运动时间 t 。 6 3v 2Bqd 2d 答案：(1)垂直纸面向里 (2) v 3v 12.如图 9 所示，一个质量为 m、电荷量为 q 的带电粒子从 x 轴上的 P(a,0)点以速度 v， 沿与 x 轴正方向成 60角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于 y 轴射出第一 象限。求匀强磁场的磁感应强度 B 和射出点的坐标。 图 9 解析：轨迹示意图如图所示，由射入、射出点的半径可找到圆心 O， 2a mv 3mv 并得出半径为 r ，得 B ；射出点坐标为(0， 3a)。 3 Bq 2aq 3mv 答案：B ；射出点坐标为(0， 3a) 2aq 6