2021届高三物理一轮复习同步练习卷：洛伦兹力带电粒子在磁场中的运动

1、洛伦兹力带电粒子在磁场中的运动一、选择题1.一个运动电荷通过某一空间时,没有发生偏转,那么就这个空间是否存在电场或磁场,下列说法中正确的是()A.一定不存在电场B.一定不存在磁场C.一定存在磁场D.可能既存在磁场,又存在电场2.三个相同的带电小球1,2,3,在重力场中从同一高度由静止开始下落,其中小球1通过一个附加的水平方向的匀强电场,小球2通过一个附加的水平方向的匀强磁场。设三个小球落到同一高度时的动能分别为E1,E2和E3,忽略空气阻力,则()A.E1>E2=E3 B.E1=E2=E3C.E1>E2>E3 D.E1=E2>E33.从太阳或其他星体上放射出的宇宙射线中

2、含有高能带电粒子,若它们到达地球,会对地球上的生命产生危害。而地球特殊的地理环境能削弱宇宙射线对生命的伤害,这是因为()A.地球远离太阳,宇宙射线很难到达B.地球在自转,减少了宇宙射线进入大气层C.地球的地磁场对宇宙射线的洛伦兹力作用阻挡了宇宙射线D.地球是带电体,对宇宙射线的电场力作用阻挡了宇宙射线4.如图为某磁谱仪部分构件的示意图。图中,永磁铁提供匀强磁场,硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时,下列说法正确的是()A.电子与正电子的偏转方向一定相同B.电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C.仅依据粒子运动轨

3、迹无法判断该粒子是质子还是正电子D.粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越小5.如图所示,边长为l的正六边形abcdef中,存在垂直该平面向内的匀强磁场,磁感应强度大小为B。a点处的粒子源发出大量质量为m、电荷量为+q的同种粒子,粒子的速度大小不同,方向始终垂直ab边且与磁场垂直,不计粒子的重力,当粒子的速度为v时,粒子恰好经过b点,下列说法正确的是()A.速度小于v的粒子在磁场中运动时间为B.经过c点的粒子在磁场中做圆周运动的半径为lC.经过d点的粒子在磁场中运动的时间为D.速度大于4v的粒子一定打在cd边上6.如图所示,竖直平面内有一固定的光滑绝缘椭圆大环,水平长轴为AC,竖直短轴为E

4、D。轻弹簧一端固定在大环的中心O,另一端连接一个可视为质点的带正电的小环,小环刚好套在大环上,整个装置处在一个水平向里的匀强磁场中。将小环从A点由静止释放,已知小环在A,D两点时弹簧的形变量大小相等。下列说法中正确的是()A.小环一定不能滑到C点B.刚释放时,小环的加速度为重力加速度gC.小环的质量越大,其滑到D点时的速度将越大D.小环从A运动到D的过程,弹簧对小环先做负功后做正功7.如图所示,圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a,b,c,以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法错误的是()A.三个粒子

5、都带正电荷B.c粒子速度最小C.c粒子在磁场中运动时间最短D.它们做圆周运动的周期Ta=Tb=Tc8.不计重力的两个带电粒子M和N沿同一方向经小孔S垂直进入匀强磁场,在磁场中的径迹如图。分别用vM与vN,tM与tN,与表示它们的速率、在磁场中运动的时间、荷质比,则下列说法正确的是()A.如果=,则vM>vNB.如果=,则tM<tNC.如果vM=vN,则>D.如果tM=tN,则>9.如图,圆形区域内有一垂直纸面的匀强磁场,P为磁场边界上的一点。有无数带有同样电荷、具有同样质量的粒子在纸面内沿各个方向以同样的速率通过P点进入磁场。这些粒子射出边界的位置均处于边界的某一段弧上

6、,这段圆弧的弧长是圆周长的。将磁感应强度的大小从原来的B1变为B2,结果相应的弧长变为原来的一半,则等于()A.2B.3C.D.10.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()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,其速度一定小于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-D.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+二、解答题11.在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸

7、面向里的匀强磁场,如图所示。一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出。(1)请判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷;(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°,则磁感应强度B为多大?此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少?12.如图,A,C两点分别位于x轴和y轴上,OCA=30°,OA的长度为L,在OCA区域内有垂直于xOy平面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为q的带正电粒子,以平行于y轴的方

8、向从OA边射入磁场。已知粒子从某点射入时,恰好垂直于OC边射出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为t0。不计重力。(1)求磁场的磁感应强度的大小。(2)若粒子先后从两个不同点以相同的速度射入磁场,恰好从OC边上的同一点射出磁场,求该粒子这两次在磁场中运动的时间之和。(3)若粒子从某点射入磁场后,其运动轨迹与AC边相切,且在磁场内运动的时间为t0,求粒子此次入射速度的大小。13.如图所示,在边长为L的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,其磁感应强度大小为B。在正方形对角线CE上有一点P,其到CF,CD距离均为,且在P点处有一个发射正离子的装置,能连续不断地向纸面内的各方向发射出速率不同的正离子。已知离子的质量为m,电荷量为q,不计离子重力及离子间相互作用力。(1)速率在什么范围内的所有离子均不可能射出正方形区域?(2)求速率为v=的离子在DE边的射出点距离D点的范围。14.如图所示,矩形区域和内分别存在方向垂直于纸面向外和向里的匀强磁场(AA,BB,CC,DD为磁场边界,四者相互平行),磁感应强度大小均为B,矩形区域的长度足够长,磁场宽度及BB与CC之间的距离相同。某种带正电的粒子从AA上的O1处以大小不同的速度沿与O1 A成=30°角进入磁场(如图所示,不计粒子所受重力),当粒子的速度小于某一值时,粒子在区域内的运动时间均为t0;当速度为v0时,粒子在区域内的