《2019届高中物理二轮复习热点题型专练专题8.2磁吃运动电荷的作用含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019届高中物理二轮复习热点题型专练专题8.2磁吃运动电荷的作用含解析.pdf（17页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、专题 8.2 磁场对运动电荷的作用专题 8.2 磁场对运动电荷的作用 1.图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导 线中通有大小相同的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的 方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是 ( ) A向上 B向下 C向左 D向右 答案：B 2一个重力不计的带电粒子垂直进入匀强磁场，在与磁场垂直的平面内做匀速圆周运动。 则下列能表示运动周期T与半径R之间的关系图象的是 ( ) 答案：D 解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，qvBmR，由圆周运动规律，T v2 R mv qB ，可见粒子运动周期与半径无
2、关，故 D 项正确。 2R v 2m qB 3图为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹(粒子穿过铅板后电荷量、质量不变)，室中匀 强磁场的方向与轨道所在平面垂直(图中垂直于纸面向内)，由此可知此粒子 ( ) A一定带正电B一定带负电 C不带电D可能带正电，也可能带负电 答案：A 解析：粒子穿过铅板的过程中，动能减小，轨道半径减小，根据题图中粒子的运动轨迹可 以确定粒子从下向上穿过铅板，再由左手定则可判断出粒子一定带正电。选项 A 正确。 4.如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速度 沿与x轴成 30角从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比为 ( ) A
3、12 B21 C1D113 答案：B 5.如图所示圆形区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带电 粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准圆心O射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，这 些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则 在磁场中运动时间越长的带电粒子 ( ) A速率一定越小 B速率一定越大 C在磁场中通过的路程越长 D在磁场中的周期一定越大 答案：A 解析：根据公式T可知，粒子的比荷相同，它们进入匀强磁场后做匀速圆周运动的周 2m Bq 期相同，选项 D 错误；如图所示，设这些粒子在磁场中的运动圆弧所对应的圆心角为，则运 动时
4、间tT，在磁场中运动时间越长的带电粒子，圆心角越大，运动半径越小，根据r 360 可知，速率一定越小，选项 A 正确，B 错误；当圆心角趋近 180时，粒子在磁场中通过的路 mv Bq 程趋近于 0，所以选项 C 错误。 6某一空间充满垂直纸面方向的匀强磁场，其方向随时间做周期性变化，磁感应强度B随 时间t的变化规律如图所示， 规定B0 时磁场的方向穿出纸面。 现有一电荷量为q5107C、 质量为m51010kg 的带电粒子在t0 时刻以初速度v0沿垂直磁场方向开始运动， 不计重力， 则磁场变化一个周期的时间内带电粒子的平均速度的大小与初速度大小的比值是 ( ) A1 B. 1 2 C. D.
5、 22 2 答案：C 7.如图所示，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边 界射入，穿过此区域的时间为t。若加上磁感应强度为B、垂直纸面向外的匀强磁场，带电粒子 仍以原来的初速度入射，粒子飞出磁场时偏离原方向 60。利用以上数据可求出下列物理量中 的 ( ) A带电粒子的比荷 B带电粒子在磁场中运动的周期 C带电粒子的初速度 D带电粒子在磁场中运动的半径 答案：AB 8如图所示，宽d4cm 的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直于纸 面向内，现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀 速圆周运动的轨道半径均为r10cm，
6、则 ( ) A右边界：8cm8cm 有粒子射出 D左边界：00，y0 的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平 面向里，大小为B.现有一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从x轴上的某点P沿着与x轴 正方向成 30角的方向射入磁场不计重力的影响，则下列有关说法中正确的是( ) 图 9223 A只要粒子的速率合适，粒子就可能通过坐标原点 B粒子在磁场中运动所经历的时间一定为5m 3qB C粒子在磁场中运动所经历的时间可能为m qB D粒子在磁场中运动所经历的时间可能为m 6qB 【答案】C 【解析】带正电的粒子从P点沿与x轴正方向成 30角的方向射入磁场中，则 圆心在过P点与速度方
7、向垂直的直线上，如图所示，粒子在磁场中要想到达O点，转过的圆心 角肯定大于 180，因磁场有边界，故粒子不可能通过坐标原点，故选项 A 错误；由于P点的位 置不确定，所以粒子在磁场中运动的圆弧对应的圆心角也不同，最大的圆心角是圆弧与y轴相 切时即 300，运动时间为T，而最小的圆心角为P点在坐标原点即 120，运动时间为T， 5 6 1 3 而T，故粒子在磁场中运动所经历的时间最长为，最短为，选项 C 正确，B、D 2m qB 5m 3qB 2m 3qB 错误 16. (多选)如图所示，两方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场被边长为L的等边三 角形ABC理想分开，三角形内磁场垂直纸面向里，
8、三角形顶点A处有一质子源，能沿BAC的角 平分线发射速度不同的质子(质子重力不计)，所有质子均能通过C点，质子比荷 k，则质子 q m 的速度可能为( ) A2BkL B.BkL 2 C. D. 3BkL 2 BkL 8 17(多选)如图所示，xOy平面的一、二、三象限内存在垂直纸面向外，磁感应强度B1 T的匀强磁场，ON为处于y轴负方向的弹性绝缘薄挡板，长度为9 m，M点为x轴正方向上一点，OM3 m现有一个比荷大小为 1.0 C/kg 可视为质点带正电的小球(重力不计)从挡板下端N处小孔 q m 以不同的速度向x轴负方向射入磁场，若与挡板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞 时电荷量不
9、变，小球最后都能经过M点，则小球射入的速度大小可能是( ) 图 9225 A3 m/s B3.75 m/s C4 m/s D5 m/s 18如图所示，矩形虚线框MNPQ内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里a、b、c是三 个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中 画出了它们在磁场中的运动轨迹粒子重力不计下列说法正确的是( ) A粒子a带负电 B粒子c的动能最大 C粒子b在磁场中运动的时间最长 D粒子b在磁场中运动时的向心力最大 【答案】D 【解析】由左手定则可知，a粒子带正电，故 A 错误 ； 由qvBm，可得r， v2 r mv qB 由题图可知粒子
10、c的轨迹半径最小，粒子b的轨迹半径最大，又m、q、B相同，所以粒子c的 速度最小，粒子b的速度最大，由Ekmv2，知粒子c的动能最小，根据洛伦兹力提供向心力 1 2 有f向qvB，则可知粒子b的向心力最大，故 D 正确，B 错误；由T，可知粒子a、b、c 2m qB 的周期相同，但是粒子b的轨迹所对的圆心角最小，则粒子b在磁场中运动的时间最短，故 C 错误 19如图所示，横截面为正方形abcd的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里一束电子 以大小不同、方向垂直ad边界的速度飞入该磁场，不计电子重力及相互之间的作用，对于从不 同边界射出的电子，下列判断错误的是( ) A从ad边射出的电子在磁场中运
11、动的时间都相等 B从c点离开的电子在磁场中运动时间最长 C电子在磁场中运动的速度偏转角最大为 D从bc边射出的电子的速度一定大于从ad边射出的电子的速度 20(多选)图中的虚线为半径为R、磁感应强度大小为B的圆形匀强磁场的边界，磁场的方 向垂直圆平面向里大量的比荷均为 的相同粒子由磁场边界的最低点A向圆平面内的不同方向 q m 以相同的速度v0射入磁场，粒子在磁场中做半径为r的圆周运动，经一段时间的偏转，所有的 粒子均由圆边界离开，所有粒子的出射点的连线为虚线边界的 ，粒子在圆形磁场中运行的最长 1 3 时间用tm表示，假设 、R、v0为已知量，其余的量均为未知量，忽略粒子的重力以及粒子间的
12、q m 相互作用则( ) AB BB 23mv0 3qB 3mv0 3qR Cr Dtm 3R 2 3 R 2v0 21如图所示，中轴线PQ将矩形区域MNDC分成上下两部分，上部分充满垂直于纸面向外 的匀强磁场，下部分充满垂直于纸面向内的匀强磁场，磁感应强度大小均为B.一质量为m、带 电荷量为q的带正电粒子从P点进入磁场，速度与边MC的夹角30.MC边长为a，MN边长 为 8a，不计粒子重力求： (1)若要该粒子不从MN边射出磁场，其速度最大值是多少？ (2)若要该粒子恰从Q点射出磁场，其在磁场中的运行时间最短是多少？ 【解析】(1)设该粒子恰好不从MN边射出磁场时的轨迹半径为r，则由几何关系
13、得rcos 60r ，解得ra a 2 又由qvBm，解得最大速度为vmax. v2 r qaB m 【答案】(1) (2) qaB m 10m 3qB 22如图所示，在圆心为O的圆形区域内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的 匀强磁场边界上的一粒子源A，向磁场区域发射出质量为m、带电荷量为q(q0)的粒子，其速 度大小均为v， 方向垂直于磁场且分布在AO右侧角的范围内(为锐角) 磁场区域的半径为 ，其左侧有与AO平行的接收屏，不计带电粒子所受重力和相互作用力，求： mv Bq (1)沿AO方向入射的粒子离开磁场时的方向与入射方向的夹角； (2)接收屏上能接收到带电粒子区域的宽度. 【
14、解析】(1)根据带电粒子在磁场中的运动规律，可知粒子在磁场中沿逆时针方向做圆周运 动，设其半径为R，有 qBv，得R mv2 R mv qB 可知，带电粒子运动半径与磁场区域半径相等沿AO射入磁场的粒子离开磁场时的方向与 入射方向之间的夹角为，如图所示 2 (2)设粒子入射方向与AO的夹角为，粒子离开磁场的位置为A，粒子做圆周运动的圆 心为O.根据题意可知四边形AOAO四条边长度均为，是菱形，有OAOA，故粒子出 mv Bq 射方向必然垂直于OA，然后做匀速直线运动垂直击中接收屏，如图所示 【答案】(1) (2) 2 mvsin qB 23.如图所示，在空间有一坐标系xOy，直线OP与x轴正方
15、向的夹角为 30，第一象限内 有两个大小不同、方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域和，直线OP是它们的边界，OP上方 区域中磁场的磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的质子(不计重力)以速度v从O点沿 与OP成 30角的方向垂直于磁场进入区域， 质子先后通过磁场区域和后， 恰好垂直打在x 轴上的Q点(图中未画出)，试求： (1)区域中磁场的磁感应强度大小； (2)Q点的坐标。 答案：(1)2B (2) 31 2 mv qB，0 解析 ： (1)设质子在磁场和中做圆周运动的轨道半径分别为r1和r2，区域中磁感应强 度为B，由牛顿第二定律知 qvB mv2 r1 qvB mv2 r2 (2)Q点坐标
16、xOAcos30r2 故x()。 31 2 mv qB 24.如图所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一束 电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方 向成角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间相互作用力及所受的重力，求： (1)电子在磁场中运动轨迹的半径R； (2)电子在磁场中运动的时间t； (3)圆形磁场区域的半径r。 答案：(1) (2) (3)tan mv eB m eB mv eB 2 解析：(1)由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得evB解得R。 mv2 R mv eB 25.如图， 虚线OL与y轴的夹角60，
17、 在此角范围内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场， 磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子从左侧平行于x轴射入磁场，入射点 为M。粒子在磁场中运动的轨道半径为R。粒子离开磁场后的运动轨迹与x轴交于P点(图中未 画出)，且R。不计重力。求M点到O点的距离和粒子在磁场中运动的时间。OP 答案：(1)R或(1)R 或 3 3 3 3 m 6qB m 2qB 解析：根据题意，带电粒子进入磁场后做圆周运动，运动轨迹交虚线OL于A点，圆心为y 轴上的C点，AC与y轴的夹角为，粒子从A点射出后，运动轨迹交x轴于P点，与x轴的夹 角为，如图所示。有 qvBmv 2 R 周期为T2R v 联立得T2m qB 过A点作x、y轴的垂线，垂足分别为B、D。由图中几何关系得 RsinAD cot60ODAD cotBPOD OPADBP 由以上五式和题给条件得 sincos1 1 3 解得30 或90