《2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專練 專題8.2 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用(含解析).doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專練 專題8.2 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用(含解析).doc(17頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
專題8.2磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用
1.圖中a、b、c、d為四根與紙面垂直的長(zhǎng)直導(dǎo)線,其橫截面位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上,導(dǎo)線中通有大小相同的電流,方向如圖所示。一帶正電的粒子從正方形中心O點(diǎn)沿垂直于紙面的方向向外運(yùn)動(dòng),它所受洛倫茲力的方向是 ( )
A.向上 B.向下
C.向左 D.向右
答案:B
2.一個(gè)重力不計(jì)的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則下列能表示運(yùn)動(dòng)周期T與半徑R之間的關(guān)系圖象的是 ( )
答案:D
解析:帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),qvB=m?R=,由圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律,T==,可見粒子運(yùn)動(dòng)周期與半徑無關(guān),故D項(xiàng)正確。
3.圖為云室中某粒子穿過鉛板P前后的軌跡(粒子穿過鉛板后電荷量、質(zhì)量不變),室中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向與軌道所在平面垂直(圖中垂直于紙面向內(nèi)),由此可知此粒子 ( )
A.一定帶正電 B.一定帶負(fù)電
C.不帶電 D.可能帶正電,也可能帶負(fù)電
答案:A
解析:粒子穿過鉛板的過程中,動(dòng)能減小,軌道半徑減小,根據(jù)題圖中粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可以確定粒子從下向上穿過鉛板,再由左手定則可判斷出粒子一定帶正電。選項(xiàng)A正確。
4.如圖所示,在第一象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一對(duì)正、負(fù)電子分別以相同速度沿與x軸成30角從原點(diǎn)射入磁場(chǎng),則正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為 ( )
A.1︰2 B.2︰1
C.1︰ D.1︰1
答案:B
5.如圖所示圓形區(qū)域內(nèi),有垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一束質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子,以不同的速率,沿著相同的方向,對(duì)準(zhǔn)圓心O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng),又都從該磁場(chǎng)中射出,這些粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間有的較長(zhǎng),有的較短,若帶電粒子在磁場(chǎng)中只受磁場(chǎng)力的作用,則在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的帶電粒子 ( )
A.速率一定越小
B.速率一定越大
C.在磁場(chǎng)中通過的路程越長(zhǎng)
D.在磁場(chǎng)中的周期一定越大
答案:A
解析:根據(jù)公式T=可知,粒子的比荷相同,它們進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;如圖所示,設(shè)這些粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ,則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=T,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的帶電粒子,圓心角越大,運(yùn)動(dòng)半徑越小,根據(jù)r=可知,速率一定越小,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)圓心角趨近180時(shí),粒子在磁場(chǎng)中通過的路程趨近于0,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。
6.某一空間充滿垂直紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其方向隨時(shí)間做周期性變化,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示,規(guī)定B>0時(shí)磁場(chǎng)的方向穿出紙面?,F(xiàn)有一電荷量為q=5π10-7C、質(zhì)量為m=510-10kg的帶電粒子在t=0時(shí)刻以初速度v0沿垂直磁場(chǎng)方向開始運(yùn)動(dòng),不計(jì)重力,則磁場(chǎng)變化一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)帶電粒子的平均速度的大小與初速度大小的比值是 ( )
A.1 B.
C. D.
答案:C
7.如圖所示,在一矩形區(qū)域內(nèi),不加磁場(chǎng)時(shí),不計(jì)重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入,穿過此區(qū)域的時(shí)間為t。若加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),帶電粒子仍以原來的初速度入射,粒子飛出磁場(chǎng)時(shí)偏離原方向60。利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的 ( )
A.帶電粒子的比荷
B.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期
C.帶電粒子的初速度
D.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑
答案:AB
8.如圖所示,寬d=4cm的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),縱向范圍足夠大,磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向內(nèi),現(xiàn)有一群正粒子從O點(diǎn)以相同的速率沿紙面不同方向進(jìn)入磁場(chǎng),若粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑均為r=10cm,則 ( )
A.右邊界:-8cm
8cm有粒子射出
D.左邊界:00,y>0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)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,從x軸上的某點(diǎn)P沿著與x軸正方向成30角的方向射入磁場(chǎng).不計(jì)重力的影響,則下列有關(guān)說法中正確的是( )
圖9223
A.只要粒子的速率合適,粒子就可能通過坐標(biāo)原點(diǎn)
B.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間一定為
C.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間可能為
D.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間可能為
【答案】C 【解析】帶正電的粒子從P點(diǎn)沿與x軸正方向成30角的方向射入磁場(chǎng)中,則圓心在過P點(diǎn)與速度方向垂直的直線上,如圖所示,粒子在磁場(chǎng)中要想到達(dá)O點(diǎn),轉(zhuǎn)過的圓心角肯定大于180,因磁場(chǎng)有邊界,故粒子不可能通過坐標(biāo)原點(diǎn),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于P點(diǎn)的位置不確定,所以粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角也不同,最大的圓心角是圓弧與y軸相切時(shí)即300,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為T,而最小的圓心角為P點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)即120,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為T,而T=,故粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間最長(zhǎng)為,最短為,選項(xiàng)C正確,B、D錯(cuò)誤.
16. (多選)如圖所示,兩方向相反、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)被邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的等邊三角形ABC理想分開,三角形內(nèi)磁場(chǎng)垂直紙面向里,三角形頂點(diǎn)A處有一質(zhì)子源,能沿∠BAC的角平分線發(fā)射速度不同的質(zhì)子(質(zhì)子重力不計(jì)),所有質(zhì)子均能通過C點(diǎn),質(zhì)子比荷=k,則質(zhì)子的速度可能為( )
A.2BkL B.
C. D.
17.(多選)如圖所示,xOy平面的一、二、三象限內(nèi)存在垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),ON為處于y軸負(fù)方向的彈性絕緣薄擋板,長(zhǎng)度為9 m,M點(diǎn)為x軸正方向上一點(diǎn),OM=3 m.現(xiàn)有一個(gè)比荷大小為=1.0 C/kg可視為質(zhì)點(diǎn)帶正電的小球(重力不計(jì))從擋板下端N處小孔以不同的速度向x軸負(fù)方向射入磁場(chǎng),若與擋板相碰就以原速率彈回,且碰撞時(shí)間不計(jì),碰撞時(shí)電荷量不變,小球最后都能經(jīng)過M點(diǎn),則小球射入的速度大小可能是( )
圖9225
A.3 m/s B.3.75 m/s
C.4 m/s D.5 m/s
18.如圖所示,矩形虛線框MNPQ內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.a(chǎn)、b、c是三個(gè)質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子,它們從PQ邊上的中點(diǎn)沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng),圖中畫出了它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡.粒子重力不計(jì).下列說法正確的是( )
A.粒子a帶負(fù)電
B.粒子c的動(dòng)能最大
C.粒子b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)
D.粒子b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力最大
【答案】D 【解析】由左手定則可知,a粒子帶正電,故A錯(cuò)誤;由qvB=m,可得r=,由題圖可知粒子c的軌跡半徑最小,粒子b的軌跡半徑最大,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Ek=mv2,知粒子c的動(dòng)能最小,根據(jù)洛倫茲力提供向心力有f向=qvB,則可知粒子b的向心力最大,故D正確,B錯(cuò)誤;由T=,可知粒子a、b、c的周期相同,但是粒子b的軌跡所對(duì)的圓心角最小,則粒子b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短,故C錯(cuò)誤.
19.如圖所示,橫截面為正方形abcd的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.一束電子以大小不同、方向垂直ad邊界的速度飛入該磁場(chǎng),不計(jì)電子重力及相互之間的作用,對(duì)于從不同邊界射出的電子,下列判斷錯(cuò)誤的是( )
A.從ad邊射出的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都相等
B.從c點(diǎn)離開的電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)
C.電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度偏轉(zhuǎn)角最大為π
D.從bc邊射出的電子的速度一定大于從ad邊射出的電子的速度
20.(多選)圖中的虛線為半徑為R、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界,磁場(chǎng)的方向垂直圓平面向里.大量的比荷均為的相同粒子由磁場(chǎng)邊界的最低點(diǎn)A向圓平面內(nèi)的不同方向以相同的速度v0射入磁場(chǎng),粒子在磁場(chǎng)中做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)一段時(shí)間的偏轉(zhuǎn),所有的粒子均由圓邊界離開,所有粒子的出射點(diǎn)的連線為虛線邊界的,粒子在圓形磁場(chǎng)中運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間用tm表示,假設(shè)、R、v0為已知量,其余的量均為未知量,忽略粒子的重力以及粒子間的相互作用.則( )
A.B= B.B=
C.r= D.tm=
21.如圖所示,中軸線PQ將矩形區(qū)域MNDC分成上下兩部分,上部分充滿垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),下部分充滿垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶正電粒子從P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng),速度與邊MC的夾角θ=30.MC邊長(zhǎng)為a,MN邊長(zhǎng)為8a,不計(jì)粒子重力.求:
(1)若要該粒子不從MN邊射出磁場(chǎng),其速度最大值是多少?
(2)若要該粒子恰從Q點(diǎn)射出磁場(chǎng),其在磁場(chǎng)中的運(yùn)行時(shí)間最短是多少?
【解析】(1)設(shè)該粒子恰好不從MN邊射出磁場(chǎng)時(shí)的軌跡半徑為r,則由幾何關(guān)系得rcos 60=r-,解得r=a
又由qvB=m,解得最大速度為vmax=.
【答案】(1) (2)
22.如圖所示,在圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).邊界上的一粒子源A,向磁場(chǎng)區(qū)域發(fā)射出質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q>0)的粒子,其速度大小均為v,方向垂直于磁場(chǎng)且分布在AO右側(cè)α角的范圍內(nèi)(α為銳角).磁場(chǎng)區(qū)域的半徑為,其左側(cè)有與AO平行的接收屏,不計(jì)帶電粒子所受重力和相互作用力,求:
(1)沿AO方向入射的粒子離開磁場(chǎng)時(shí)的方向與入射方向的夾角;
(2)接收屏上能接收到帶電粒子區(qū)域的寬度.
【解析】(1)根據(jù)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,可知粒子在磁場(chǎng)中沿逆時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)其半徑為R,有
qBv=,得R=
可知,帶電粒子運(yùn)動(dòng)半徑與磁場(chǎng)區(qū)域半徑相等.沿AO射入磁場(chǎng)的粒子離開磁場(chǎng)時(shí)的方向與入射方向之間的夾角為,如圖所示.
(2)設(shè)粒子入射方向與AO的夾角為θ,粒子離開磁場(chǎng)的位置為A′,粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為O′.根據(jù)題意可知四邊形AOA′O′四條邊長(zhǎng)度均為,是菱形,有O′A′∥OA,故粒子出射方向必然垂直于OA,然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)垂直擊中接收屏,如圖所示.
【答案】(1) (2)
23.如圖所示,在空間有一坐標(biāo)系xOy,直線OP與x軸正方向的夾角為30,第一象限內(nèi)有兩個(gè)大小不同、方向都垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ和Ⅱ,直線OP是它們的邊界,OP上方區(qū)域Ⅰ中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子(不計(jì)重力)以速度v從O點(diǎn)沿與OP成30角的方向垂直于磁場(chǎng)進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅰ,質(zhì)子先后通過磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ和Ⅱ后,恰好垂直打在x軸上的Q點(diǎn)(圖中未畫出),試求:
(1)區(qū)域Ⅱ中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大?。?
(2)Q點(diǎn)的坐標(biāo)。
答案:(1)2B (2)
解析:(1)設(shè)質(zhì)子在磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑分別為r1和r2,區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度為B′,由牛頓第二定律知
qvB=①
qvB′=②
(2)Q點(diǎn)坐標(biāo)x=OAcos30+r2
故x=()。
24.如圖所示,虛線圓所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一束電子沿圓形區(qū)域的直徑方向以速度v射入磁場(chǎng),電子束經(jīng)過磁場(chǎng)區(qū)后,其運(yùn)動(dòng)方向與原入射方向成θ角。設(shè)電子質(zhì)量為m,電荷量為e,不計(jì)電子之間相互作用力及所受的重力,求:
(1)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑R;
(2)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t;
(3)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑r。
答案:(1) (2) (3)tan
解析:(1)由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得evB=解得R=。
25.如圖,虛線OL與y軸的夾角θ=60,在此角范圍內(nèi)有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子從左側(cè)平行于x軸射入磁場(chǎng),入射點(diǎn)為M。粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R。粒子離開磁場(chǎng)后的運(yùn)動(dòng)軌跡與x軸交于P點(diǎn)(圖中未畫出),且=R。不計(jì)重力。求M點(diǎn)到O點(diǎn)的距離和粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。
答案:(1+)R或(1-)R 或
解析:根據(jù)題意,帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡交虛線OL于A點(diǎn),圓心為y軸上的C點(diǎn),AC與y軸的夾角為α,粒子從A點(diǎn)射出后,運(yùn)動(dòng)軌跡交x軸于P點(diǎn),與x軸的夾角為β,如圖所示。有
qvB=m
周期為T=
聯(lián)立得T=
過A點(diǎn)作x、y軸的垂線,垂足分別為B、D。由圖中幾何關(guān)系得
=Rsinα
=cot60
=cotβ
=+
α=β
由以上五式和題給條件得
sinα+cosα=1
解得α=30
或α=90
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