高考物理一轮复习 第九章 磁场 第2讲 磁场对运动电荷的作用作业 新人教版.doc

第2讲 磁场对运动电荷的作用课时作业单独成册方便使用基础题组一、单项选择题1如图，a是竖直平面p上的一点，p前有一条形磁铁垂直于p，且s极朝向a点，p后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点在电子经过a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()a向上b向下c向左 d向右解析：条形磁铁的磁感线在a点垂直p向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上，a正确答案：a2.(2018四川成都经济技术开发区高三质检)如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场；重力不计、电荷量一定的带电粒子以速度v正对着圆心o射入磁场若粒子射入、射出磁场点间的距离为r，则粒子在磁场中的运动时间为()a. b.c. d.解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，画出轨迹，如图所示，故轨道半径rr，运动轨迹对应的圆心角为，故粒子在磁场中的运动时间t，故a正确，b、c、d错误答案：a3一个带电粒子a在一边长为a的正方形匀强磁场区域中做匀速圆周运动，运动的轨迹半径为r，在某点与一个静止的微粒(不带电)碰撞后结合在一起继续做匀速圆周运动，不计带电粒子和微粒的重力，根据题述信息，下列说法正确的是()a可以得出带电粒子与微粒碰撞前的速度大小b可以得出带电粒子与微粒碰撞后的速度大小c可以得出带电粒子与微粒碰撞后在磁场中运动的轨迹半径d带电粒子与微粒碰撞后继续运动，可能从正方形匀强磁场区域中射出解析：由于题干中没有给出带电粒子的质量和电荷量、匀强磁场的磁感应强度等信息，因此不能得出带电粒子与微粒碰撞前、后的速度大小，选项a、b错误带电粒子与微粒碰撞前后动量守恒，即mv0(mm)v1；对带电粒子与微粒碰撞前在磁场中的运动，有qv0bm；对带电粒子与微粒碰撞后在磁场中的运动，有qv1b(mm)，联立解得r1r，即可以得出带电粒子与微粒碰撞后在磁场中运动的轨迹半径r1，选项c正确由于带电粒子与微粒碰撞后继续运动的轨迹半径不变，所以不可能从正方形匀强磁场区域中射出，选项d错误答案：c4(2018豫东、豫北十校联考)在光滑绝缘的水平面上，op右侧有如图所示的匀强磁场，两个完全相同的带电小球a和b以大小相等的初速度从o点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后两球均运动到op边界的p侧，下列说法正确的是()a球a带正电，球b带负电b球a在磁场中运动的时间比球b的短c球a在磁场中运动的路程比球b的短d球a在op上的落点与o点的距离比球b的近解析：两球均运动到p侧，即a、b均向p侧偏转，由左手定则知，a、b均带正电，a项错误；由r可知，a、b两球轨道半径相等，b在磁场中运动了半个圆周，a的运动大于半个圆周，故a在p上的落点与o点的距离比b的近，飞行路程比b的长，又因两球速率相等，球a运动时间长，b、c两项错误，d项正确答案：d5(2018四川成都诊断)如图所示，匀强磁场分布在平面直角坐标系的整个第一象限内，磁感应强度为b、方向垂直于纸面向里一质量为m、电荷量绝对值为q、不计重力的粒子，以某速度从o点沿着与y轴夹角为30的方向进入磁场，运动到a点时，粒子速度沿x轴正方向下列判断正确的是()a粒子带正电b运动过程中，粒子的速度不变c粒子由o到a经历的时间为td离开第一象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为30解析：根据题意和左手定则可判断，该带电粒子带负电，故a选项错误；该带电粒子在洛伦兹力作用下在匀强磁场中做匀速圆周运动，虽然粒子的速度的大小不变，但速度的方向时刻改变，则粒子的速度不断变化，故b选项错误；根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的运动时间t与圆心角、周期t的关系tt和带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式t，根据数学知识可得，解得t，故c选项正确；根据带电粒子在有界匀强磁场中运动的对称性可知，该带电粒子离开第一象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角应该为60，故d选项错误答案：c二、多项选择题6如图所示，abc为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中ab为倾斜直轨道，bc为与ab相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电现将三个小球在轨道ab上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则()a经过最高点时，三个小球的速度相等b经过最高点时，甲球的速度最小c甲球的释放位置比乙球的高d运动过程中三个小球的机械能均保持不变解析：设磁感应强度为b，圆形轨道半径为r，三个小球质量均为m，它们恰好通过最高点时的速度分别为v甲、v乙和v丙，则mgbv甲q，mgbv乙q，mg，显然，v甲v丙v乙，选项a、b错误；三个小球在运动过程中，只有重力做功，即它们的机械能守恒，选项d正确；甲球在最高点处的动能最大，因为重力势能相等，所以甲球的机械能最大，甲球的释放位置最高，选项c正确答案：cd7在正方形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，比荷相同的两个粒子a、b从一边长中点垂直磁场方向进入磁场，a粒子从正方形的顶点射出磁场，b粒子从正方形边长的中点射出磁场，运动轨迹如图所示，则()aa带负电，b带正电ba带正电，b带负电ca、b进入磁场时的速率之比为12da、b在磁场中运动的时间之比为11解析：磁场的方向向外，粒子运动的方向向左，由左手定则可知，正电荷受到的洛伦兹力的方向向上，负电荷受到的洛伦兹力的方向向下，所以a带正电，b带负电，a错误，b正确；由洛伦兹力提供向心力得qvb，有rv，比荷相同的两个粒子运动的半径与速率成正比，由题图可知，则，c正确；由t知，比荷相同的两个粒子在磁场中的运动周期相等，由tt知，d错误答案：bc8如图所示，长方形abcd的长ad0.6 m，宽ab0.3 m，o、e分别是ad、bc的中点，以e为圆心、eb为半径的四分之一圆弧和以o为圆心、od为半径的四分之一圆弧组成的区域内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)，磁感应强度b0.25 t一群不计重力、质量为m3107 kg、电荷量为q2103 c的带正电粒子以速度v5102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场射入磁场区域，则下列判断不正确的是()a从od边射入的粒子，出射点全部分布在oa边b从ao边射入的粒子，出射点全部分布在ab边c从od边射入的粒子，出射点分布在ab边d从ad边射入的粒子，出射点全部通过b点解析：粒子进入磁场后做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，得到：r m0.3 m；因ab0.3 m，从od边射入的粒子，形成以r为半径的圆弧，从点o射入的粒子从b点射出；从od之间射入的粒子，因边界上无磁场，粒子到达bc后应做直线运动，即全部通过b点从ao边射入的粒子先做一段时间的直线运动，设某一个粒子在m点进入磁场，其圆心为o，如图所示，根据几何关系可得，虚线的四边形omeb是菱形，则粒子的出射点一定是从b点射出；同理可知，从ao边射入的粒子，出射点全部从b点射出故选项a、b、c错误，d正确答案：abc能力题组一、选择题9(多选)如图所示，空间有一边长为l的正方形匀强磁场区域abcd，一带电粒子以垂直于磁场的速度v从a处沿ab方向进入磁场，后从bc边的点p离开磁场，l，若磁场的磁感应强度为b，则以下说法中正确的是()a粒子带负电b粒子的比荷为c粒子在磁场中运动的时间td粒子在p处的速度方向与bc边的夹角为30解析：粒子轨迹如图所示，由左手定则知，粒子带负电，a正确设粒子轨迹圆心为o，由图知在abp中，tan ，30，则l，过o作ap的垂线交ap于e，则在aoe中，sin ，又由r，解得粒子的比荷，b错误因粒子的轨迹所对应的圆心角260，故粒子在磁场中运动的时间tt，c正确因粒子速度偏向角260，则粒子在p处的速度方向与bc边的夹角为30，d正确答案：acd10.如图所示，边界oa与oc之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界oa上有一个粒子源s.某一时刻，从s平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间有大量粒子从边界oc射出磁场已知aoc60，从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最短时间等于(t为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界oc射出的粒子在磁场中运动的最长时间为()a.b.c. d.解析：由左手定则可知，粒子在磁场中做逆时针方向的圆周运动，由于粒子速度大小都相同，故轨迹弧长越小，粒子在磁场中运动时间就越短；而弧长越小，弦长也越短，所以从s点作oc的垂线sd，则sd为最短弦，可知粒子从d点射出时运动时间最短，如图所示根据最短时间为，可知osd为等边三角形，粒子圆周运动半径rsd，过s点作oa的垂线交oc于e点，由几何关系可知se2sd，se为圆弧轨迹的直径，所以从e点射出，对应弦最长，运行时间最长，且t，故b项正确答案：b11(多选)(2018湖北六校联考)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，碰撞时电荷量不变，小球最后都能经过m点，则小球射入的速度大小可能是()a3 m/s b3.75 m/sc4 m/s d5 m/s解析：因为小球通过y轴的速度方向一定是x方向，故带电小球圆周运动轨迹半径最小值为3 m，即rmin，解得vmin3 m/s；经验证，带电小球以3 m/s速度进入磁场，与on碰撞一次，再经四分之三圆周经过m点，如图1所示，a项正确；当带电小球与on不碰撞，直接经过m点，如图2所示，小球速度沿x方向射入磁场，则圆心一定在y轴上，做出mn的垂直平分线，交于y轴的点即得圆心位置，由几何关系解得轨迹半径最大值rmax5 m，又rmax，解得vmax5 m/s，d项正确；当小球速度大于3 m/s、小于5 m/s时，轨迹如图3所示，由几何条件计算可知轨迹半径r3.75 m，由半径公式r，得v3.75 m/s，b项正确，由分析易知选项c错误答案：abd二、非选择题12(2017高考全国卷)如图，空间存在方向垂直于纸面(xoy平面)向里的磁场在x0区域，磁感应强度的大小为b0；x1)一质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子以速度v0从坐标原点o沿x轴正向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿x轴正向时，求：(不计重力)(1)粒子运动的时间；(2)粒子与o点间的距离解析：(1)在匀强磁场中，带电粒子做圆周运动设在x0区域，圆周半径为r1；在x0区域，圆周半径为r2.由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得qb0v0mqb0v0m粒子速度方向转过180时，所需时间t1为t1粒子再转过180时，所需时间t2为t2联立式得，所求时间为t0t1t2(1)(2)由几何关系及式得，所求距离为d02(r1r2)(1)答案：(1)(1)(2)(1)13如图所示，中轴线pq将矩形区域mndc分成上、下两部分，上部分充满垂直纸面向外的匀强磁场，下部分充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度皆为b.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从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)若要求该粒子不从mn边射出磁场，其速度最大是多少？(2)若要求该粒子恰从q点射出磁场，其在磁场中