高考物理总复习 第9章 第2课时 磁场对运动电荷的作用课时作业（含解析）.doc

【全优课堂】2016高考物理总复习 第9章 第2课时 磁场对运动电荷的作用课时作业一、单项选择题1(2015漳州检测)带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场，如图1所示运动中经过b点，oaob，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度e与磁感应强度b之比为()图1av0b1c2v0d【答案】c【解析】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，o为圆心，故oaob，带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，故obv0toat2，由得2v0，故选项c对2(2015淄博质检)如图2所示，abc为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，磁场垂直纸面向外，比荷为的电子以速度v0从a点沿ab方向射入，欲使电子能经过bc边，则磁感应强度b的取值应为()图2abbbcb【答案】c【解析】由题意，如图所示，电子正好经过c点，此时圆周运动的半径r，要想电子从bc边经过，圆周运动的半径要大于，由带电粒子在磁场中运动的公式r有，即b，c选项正确3如图3是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器(带电粒子的重力不计)速度选择器内有互相垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为b，电场的场强为e.挡板s上有可让粒子通过的狭缝p和记录粒子位置的胶片a1a2，挡板s下方有磁感应强度为b0的匀强磁场下列表述正确的是()图3a质谱仪是分析同位素的重要工具b速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里c能通过狭缝p的带电粒子的速率等于d带电粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝p，带电粒子的比荷越小【答案】a【解析】在加速电场中粒子所受电场力向下，即粒子带正电，在速度选择器中，电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外，b错误；经过速度选择器时满足qeqvb，可知能通过狭缝p的带电粒子的速率等于，c错误；带电粒子进入磁场做匀速圆周运动，则有r，可见当v相同时，r，所以可以用来区分同位素，且r越小，比荷就越大，d错误4(2015朝阳期末)如图4所示，正方形区域abcd中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个粒子(不计重力)以一定速度从ab边的中点m沿既垂直于ab边又垂直于磁场的方向射入磁场，正好从ad边的中点n射出若将磁感应强度b变为原来的2倍，其他条件不变，则这个粒子射出磁场的位置是()图4aa点bnd之间的某一点ccd之间的某一点dbc之间的某一点【答案】a【解析】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当粒子垂直于ab边从中点m射入，又从ad边的中点n射出，则速度必垂直于ad边，a点为圆心，且r，当磁感应强度加倍时，半径变为原来的，则a正确5.在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场，同一种带电粒子从o点射入磁场，当入射方向与x轴的夹角60时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，如图5所示，当45时，为了使粒子从ab的中点c射出磁场，则速度应为()图5a.(v1v2)b(v1v2)c.(v1v2)d(v1v2)【答案】b【解析】由几何关系可知xoar1，xobr2，xocr3，又由于xoc，联立可得v3(v1v2)6速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹照片如图示，则磁场最强的是()【答案】d【解析】根据r，速率相同的电子进入四个不同的磁场时，在磁感强度最强的磁场中做匀速圆周运动的半径最小，故选d.二、双项选择题7(2015丹东模拟)回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个d形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两d形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图6所示设d形盒半径为r.若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为b，高频交流电频率为f.则下列说法正确的是()图6a质子被加速后的最大速度不可能超过2frb质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关c只要r足够大，质子的速度可以被加速到任意值d不改变b和f，该回旋加速器也能用于加速粒子【答案】ab【解析】由evbm可得回旋加速器加速质子的最大速度为vebr/m.由回旋加速器高频交流电频率等于质子运动的频率，则有feb/2m，联立解得质子被加速后的最大速度不可能超过2fr，选项ab正确，由相对论可知，质子的速度不可能无限增大c错误；由于粒子在回旋加速器中运动的频率是质子的1/2，不改变b和f，该回旋加速器不能用于加速粒子，选项d错误8.如图7所示，在两个不同的匀强磁场中，磁感强度关系为b12b2，当不计重力的带电粒子从b1磁场区域运动到b2磁场区域时(在运动过程中粒子的速度始终与磁场垂直)，则粒子的()图7a速率将加倍b轨道半径将加倍c周期将加倍d做圆周运动的角速度将加倍【答案】bc【解析】粒子在磁场中只受到洛伦兹力，洛伦兹力不会对粒子做功，故速率不变，a错；由半径公式r，b12b2，则当粒子从b1磁场区域运动到b2磁场区域时，轨道半径将加倍，b对；由周期公式t，磁感应强度减半，周期将加倍，c对；角速度，故做圆周运动的角速度减半，d错9.如图8所示，平面直角坐标系的第象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为b.一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v从o点沿着与y轴夹角为30的方向进入磁场，运动到a点时速度方向与x轴的正方向相同，不计粒子的重力，则()图8a该粒子带正电ba点与x轴的距离为c粒子由o到a经历时间td运动过程中粒子的速度不变【答案】bc【解析】根据粒子的运动方向，由左手定则判断可知粒子带负电，a项错；运动过程中粒子做匀速圆周运动，速度大小不变，方向变化，d项错；粒子做圆周运动的半径r，周期t，从o点到a点速度的偏向角为60，即运动了t，所以由几何知识求得点a与x轴的距离为，粒子由o到a经历时间t，b、c两项正确10(2015茂名模拟)如图9所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管，试管在水平拉力f作用下向右匀速运动，带电小球能从管口处飞出关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是()图9a小球带正电b洛伦兹力对小球做正功c小球运动的轨迹是一条抛物线d维持试管匀速运动的拉力f应保持恒定【答案】ac【解析】以f方向为x轴正向，因球可从管口出来，说明在水平方向vx对应的f洛xqvxb作用下球沿管向管口运动由左手定则可判断球带正电，a对洛伦兹力永不做功，b错因球沿f方向是匀速直线运动，垂直f方向f洛x恒定，球做匀加速直线运动，则合运动就是类平抛运动，故c对因沿管方向vy不断增大，则与f反向的f洛yqvyb不断增大，为保持vx恒定则f应不断增大，故d错三、非选择题11.“上海光源”发出的光，是接近光速运动的电子在磁场中做曲线运动改变运动方向时产生的电磁辐射若带正电的粒子以速率v0进入匀强磁场后，在与磁场垂直的平面内做半径为的匀速圆周运动(见图10)，式中q为粒子的电荷量，m为其质量，b为磁感应强度，则其运动的角速度_.粒子运行一周所需要的时间称为回旋周期如果以上情况均保持不变，仅增大粒子进入磁场的速率v0，则回旋周期_(填“增大”“不变”或“减小”)图10【答案】不变【解析】粒子运动的周期t，与v0大小无关，故增大v0，t不变角速度.12(2014武汉模拟)在图11甲中，带正电粒子从静止开始经过电势差为u的电场加速后，从g点垂直于mn进入偏转磁场，该偏转磁场是一个以直线mn为上边界、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为b，带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片上的h点，如图甲所示，测得g、h间的距离为d，粒子的重力可忽略不计图11(1)设粒子的电荷量为q，质量为m，求该粒子的比荷；(2)若偏转磁场的区域为圆形，且与mn相切于g点，如图11乙所示，其他条件不变要保证上述粒子从g点垂直于mn进入偏转磁场后不能打到mn边界上(mn足够长)，求磁场区域的半径r应满足的条件【答案】(1)(2)r【解析】(1)带电粒子经过电场加速，进入偏转磁场时速度为v，由动能定理，有qumv2进入磁场后带电粒子做匀速圆周运动，轨道半径为r，qvbm打到h点有r由得.(2)要保证所有带电粒子都不能打到mn边界上，带电粒子在磁场中运动的偏角应不大于90，临界状态为90.如图所示，磁场区半径rr所以磁场区域半径满足r.13在某平面上有一半径为r的圆形区域，区域内、外均有垂直于该平面的匀强磁场，圆外磁场范围足够大，已知两部分磁场方向相反且磁感应强度都为b，方向如图12所示现在圆形区域的边界上的a点有一个电荷量为q，质量为m的带正电粒子，以沿oa方向的速度经过a点，已知该粒子只受到磁场对它的作用力图12(1)若粒子在其与圆心o的连线绕o点旋转一周时恰好能回到a点，试求该粒子运动速度v的最大值；(2)在粒子恰能回到a点的情况下，求该粒子回到a点所需的最短时间【答案】(1)(2)【解析】(1)粒子运动的半径为r，则r如图所示，o1为粒子运动的第一段圆弧ac的圆心，o2为粒子运动的第二段圆弧cd的圆心，根据几何关系可知tan ao