高三物理一轮 8.2磁场对运动电荷的作用课后巩固训练（含解析）.doc

第课时磁场对运动电荷的作用 【测控导航】知识点题号1.洛伦兹力1、42.带电粒子在磁场中的运动3、5、6、73.综合应用2、8、9、1017题为单选题;89题为多选题1. (2013泸州模拟)在我们生活的地球周围,每时每刻都会有大量的由带电粒子组成的宇宙射线向地球射来,地球磁场可以有效地改变这些宇宙射线中大多数带电粒子的运动方向,使它们不能到达地面,这对地球上的生命有十分重要的意义.若有一束宇宙射线在赤道上方沿垂直于地磁场方向射向地球,如图所示.在地磁场的作用下,射线方向发生改变的情况是(d)a.若这束射线由带正电荷的粒子组成,它将向南偏移b.若这束射线由带正电荷的粒子组成,它将向北偏移c.若这束射线由带负电荷的粒子组成,它将向东偏移d.若这束射线由带负电荷的粒子组成,它将向西偏移解析:由地磁场的分布可知,在赤道地区的磁场分布特点为:与地面平行由南指向北;若这束射线由带正电荷的粒子组成,由左手定则可得,所受的安培力向东,所以将向东偏移,选项a、b错误;若这束射线由带负电荷的粒子组成,由左手定则可得,所受的安培力向西,所以将向西偏移,选项c错误,d正确.2.(2012年北京卷)处于匀强磁场中的一个带电粒子,仅在磁场力作用下做匀速圆周运动.将该粒子的运动等效为环形电流,那么此电流值(d)a.与粒子电荷量成正比b.与粒子速率成正比c.与粒子质量成正比d.与磁感应强度成正比解析:粒子仅在磁场力作用下做匀速圆周运动有qvb=mv2r,得r=mvqb,周期t=2rv=2mqb,其等效环形电流i=qt=q2b2m,故选项d正确.3.如图所示,一束电子流沿管的轴线进入螺线管,忽略重力,电子在管内的运动应该是(c)a.当从a端通入电流时,电子做匀加速直线运动b.当从b端通入电流时,电子做匀加速直线运动c.不管从哪端通入电流,电子都做匀速直线运动d.不管从哪端通入电流,电子都做匀速圆周运动解析:由于通电螺线管内存在匀强磁场,电子运动方向与磁感线平行,所以不管从哪端通入电流,电子都做匀速直线运动.4.来自宇宙的质子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质子在进入地球周围的空间时,将(b)a.竖直向下沿直线射向地面b.相对于预定地点,稍向东偏转c.相对于预定地点,稍向西偏转d.相对于预定地点,稍向北偏转解析:地球表面地磁场方向由南向北,质子是氢原子核,带正电,根据左手定则可判定,质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东.(1)解答本题首先要明确磁场的分布情况,地磁的北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近.(2)应用左手定则时要注意粒子的电性以及运动的方向.5.(2013达州模拟)速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场,其轨迹照片如图所示,则磁场最强的是(d)解析:电子在磁场中做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力有bve=mv2r可得b=mvre1r,比较四个运动轨迹可知,选项d中电子做圆周运动的轨道半径r最小,所以其磁场最强.故选项d正确.6. (2013江苏省涟水中学一模)如图所示,在屏mn的上方有磁感应强度为b的匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里.p为屏上的一个小孔.pc与mn垂直.一群质量为m、带电荷量为-q的粒子(不计重力),以相同的速率v,从p处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域.粒子入射方向在与磁场b垂直的平面内,且散开在与pc夹角为的范围内,则在屏mn上被粒子打中的区域的长度为(d)a.2mvqb b.2mcosqbc.2mv(1-sin)qbd.2mv(1-cos)qb解析:任取一粒子分析,作出圆周运动的轨迹,则可得出粒子打在屏上的位置与粒子与pc夹角的关系,则可得出粒子打在屏上的最远点及最近点,即可得出打中的长度.由bqv=mv2r可知:r=mvbq如图所示,取一粒子,设粒子与pc夹角为,则由几何关系可知,打在屏上的距离与p点相距l=2rcos 故可知,当=0时,打在屏上的距离最远,最远距离为2r;当=时,打在屏上的距离最近,最近距离为l=2rcos ;故粒子打中的区域为2r-2rcos =2mv(1-cos)qb,故选d.7.(2012年广东卷)质量和电荷量都相等的带电粒子m和n,以不同的速率经小孔s垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示.下列表述正确的是(a)a.m带负电,n带正电b.m的速率小于n的速率c.洛伦兹力对m、n做正功d.m的运行时间大于n的运行时间解析:由左手定则判断得m带负电、n带正电,选项a正确.由题图可知m、n半径关系为rmrn,由半径r=mvqb可知,vmvn,选项b错误.因洛伦兹力与速度方向时刻垂直,故不做功,选项c错误.由周期公式t=2mqb及t=12t可知,tm=tn,选项d错误.8.空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图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.下列说法中正确的是(bd)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:粒子进入磁场后做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,即qvb=mv2r,则轨迹半径r=mvqb,周期t=2rv=2mqb.由于粒子的比荷相同,入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同,选项b正确.入射速度不同的粒子,在磁场中的运动轨迹不同,但运动时间可能相同,比如,速度较小的粒子会从磁场的左边界飞出,都运动半个周期,而它们的周期相同,故选项a错误,进而可知选项c错误.由于所有粒子做圆周运动的周期相同,故在磁场中运动时间越长的,其轨迹所对的圆心角一定越大,选项d正确.一般处理带电粒子在磁场中运动问题的方法步骤如下:找圆心,在粗略画出粒子在磁场中的运动轨迹的基础上,找出圆心的位置;确定半径,主要由三角形几何关系求出(一般是三角形的边边关系、边角关系、全等、相似等);确定偏转角度,求时间.9.(2012年江苏卷)如图所示,mn是磁感应强度为b的匀强磁场的边界.一质量为m、电荷量为q的粒子在纸面内从o点射入磁场.若粒子速度为v0,最远能落在边界上的a点.下列说法正确的有(bc)a.若粒子落在a点的左侧,其速度一定小于v0b.若粒子落在a点的右侧,其速度一定大于v0c.若粒子落在a点左右两侧d的范围内,其速度不可能小于v0-qbd2md.若粒子落在a点左右两侧d的范围内,其速度不可能大于v0+qbd2m解析:当粒子从o点以速度v0垂直于mn进入磁场时,落在mn上的点离o点最远,设o、a间的距离为d+x,则有:d+x2=mv0bq当v0大小不变、方向改变时,粒子就落在a点的左侧,故选项a错误.若粒子落在a点的右侧,由r=mvbq可知,v一定大于v0,故选项b正确.若粒子落在a点左侧d处时,粒子的最小速度vmin一定满足:x2=mvminbq解两式可得:vmin=v0-qbd2m,故选项c正确.当vv0+qbd2m时,只要改变速度的方向,也可以使粒子落在a点左右两侧d的范围内,故选项d错误.10.(2012肇庆模拟)如图所示,在一个圆形区域内,两个方向都垂直于纸面向外的匀强磁场分布在以直径a2a4为边界的两个半圆形区域、中,直径a2a4与a1a3的夹角为60,一质量为m、带电荷量为+q的粒子以某一速度从区的边缘点a1处沿与a1a3成30角的方向射入磁场,再以垂直a2a4的方向经过圆心o进入区,最后再从a2处射出磁场.已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t,求区和区中磁感应强度b1和b2的大小(忽略粒子重力).解析:粒子在区运动轨迹的圆心在a2处,由几何知识和题意可知,轨道半径r1=r,则r=mvqb1轨迹所对应的