新课标高考物理一轮复习第九章磁场第2讲洛伦兹力带电粒子在匀强磁场中的运动-人教版高三全

第2讲洛伦兹力带电粒子在匀强磁场中的运动A组根底题组（2016湖南长沙第一中学一模）初速度为V。的电子，沿平行于通电直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如下列图，如此（）电子将向右偏转，速率不变电子将向左偏转，速率改变电子将向左偏转，速率不变电子将向右偏转，速率改变（2015课标1,14,6分）两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的（）轨道半径减小，角速度增大轨道半径减小，角速度减小轨道半径增大，角速度增大轨道半径增大，角速度减小（2016江苏四市调研）如下列图为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外,电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。如下说法正确的答案是（）仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变大仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变大仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变大（2014课标11,20,6分）（多项选择）图为某磁谱仪局部构件的示意图。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，如下说法正确的答案是（）电子与正电子的偏转方向一定不同电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定一样仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子粒子的动能越大,它在磁场中运动轨迹的半径越小（2016广东广州广雅中学模拟）（多项选择）如下列图，圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都一样的带电粒子a、b、c,以不同速率对准圆心0沿着A0方向射入磁场，其运动轨迹如图。假设带电粒子只受磁场力作用，如此如下说法正确的答案是（）a粒子动能最大c粒子速率最大a粒子在磁场中运动时间最长它们做圆周运动的周期T〈Tb〈Tabc（2015海南单科，1,3分）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（）向上B.向下C.向左D.向右质量和电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。如下表述正确的答案是（）M带负电,N带正电M的速率小于N的速率洛伦兹力对M、N做正功M的运行时间大于N的运行时间&（2015江苏连云港模拟）（多项选择）如下列图，在一矩形区域内，不加磁场时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入,穿过此区域的时间为to假设加上磁感应强度为B、垂直纸面向外的匀强磁场,带电粒子仍以原来的初速度入射,粒子飞出磁场时偏离原方向60°，利用以上数据可求出如下物理量中的（）带电粒子的比荷带电粒子在磁场中运动的周期带电粒子的初速度带电粒子在磁场中运动的半径B组提升题组（2013广东理综,21,4分）（多项选择）如图，两个初速度大小一样的同种离子a和b,从0点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上。不计重力。如下说法正确的有（）a、b均带正电a在磁场中飞行的时间比b的短a在磁场中飞行的路程比b的短a在P上的落点与0点的距离比b的近（2015甘肃河西五市第一次联考）（多项选择）如下列图，以直角三角形AOC为边界的有界匀强磁场区域,磁感应强度为B,ZA=60°,A0=a。在0点放置一个粒子源,可以向各个方向发射某种带负电的粒子，粒子的比荷为q/m，发射速度大小都为V。,且满足vo=，发射方向由图中的角度9表示。对于粒子进入磁场后的运动（不计重力作用）,如下说法正确的答案是（）粒子有可能打到A点以9=60°飞入的粒子在磁场中运动时间最短以9〈30°飞入的粒子在磁场中运动的时间都相等在AC边界上只有一半区域有粒子射出质量为m、带电荷量为+q的小球，用一长为l的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B,如下列图，用绝缘的方法使小球位于使悬线呈水平的位置A,然后静止释放，小球运动的平面与B的方向垂直,求小球第一次和第二次经过最低点C时悬线的拉力Ft1和比。(2016广东某某调研)如图xOy平面内有向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.1T,在y轴上有一粒子源,坐标为(0,0.2m),粒子源可以在xOy平面内向各个方向均匀射出质量m=6.4X10-27kg、带电量q=+3.2X10-19C、速度v=1.0X106m/s的带电粒子,一足够长薄感光板从图中较远处沿x轴负方向向左缓慢移动，其下外表和上外表先后被粒子击中并吸收粒子，不考虑粒子间的相互作用，(取n=3)求:带电粒子在磁场中运动的轨迹半径与下外表被粒子击中时感光板左端点位置;在整个过程中击中感光板的粒子运动的最长时间;当薄板左端运动到(-0.2m,0)点的瞬间,击中上、下板面的粒子数之比。(2016广东珠海期末)如下列图，在平面直角坐标系xOy的第四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,-质量为m=5.0X10-8kg、电量为q=1.0X10-6C的带电粒子。从静止开始经U°=10V的电压加速后，从P点沿图示方向进入磁场,0P=30cm,(粒子重力不计,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求：⑴带电粒子到达P点时速度v的大小;假设磁感应强度B=2.0T,粒子从x轴上的Q点离开磁场，求0、Q的距离;假设粒子不能进入x轴上方，求磁感应强度B'满足的条件。答案全解全析A组根底题组A由安培定如此可知，通电直导线右侧磁场方向垂直纸面向里，如此电子所受洛伦兹力的方向由左手定如此可判知向右，所以电子将向右偏转；由于洛伦兹力不做功，所以电子的速率不变，选项A正确。D因洛伦兹力不做功，故带电粒子从较强磁场区域进入到较弱的磁场区域后，其速度大小不变，由r=知,轨道半径增大；由角速度3=知，角速度减小，选项D正确。B仅增大励磁线圈中电流，匀强磁场的磁感应强度增大，由只=可知电子束径迹的半径变小，由T=可知电子做圆周运动的周期将变小，选项A、C错误。仅提高电子枪加速电压，电子速度增大，由R=可知电子束径迹的半径变大，由T=可知电子做圆周运动的周期不变，选项B正确、D错误。AC在同一匀强磁场中，各粒子进入磁场时速度方向一样，但速度大小关系未知。由左手定如此可知电子与正电子进入磁场时所受洛伦兹力方向相反、偏转方向必相反，故A正确。因r=，各粒子虽q—样、但v关系未知，故m一样、v不同时轨迹半径不同,而当r一样时只能明确mv一样，不能确定m的关系，故B错误、C正确。由E=mv2与厂有r二,可见当E越大时确定的粒子的轨迹半径越大，故D错误。kkBC由图可知,c粒子的轨道半径最大，a粒子的轨道半径最小，由只=可知，c粒子的速率最大,动能最大,A错B对；由粒子在匀强磁场中的运动周期公式T=可知，因三粒子的比荷一样，故在同一匀强磁场中运动周期一样,D错;粒子在磁场中的运动时间t=T,由圆弧对应的圆心角©可判定时间的长短,圆心角©与速度方向的偏转角相等，其中a的偏转角最大，因此a粒子在磁场中的运动时间最长,C对。AP前有一条形磁铁垂直于P,且S极朝向a点，条形磁铁在a点的磁场垂直于竖直平面向外,在电子经过a点的瞬间，由左手定如此可知该电子所受洛伦兹力方向向上,A对,B、C、D错。

A由左手定如此判断得M带负电、N带正电,A正确。由题图可知M、N半径关系为R>R，由半径只=可MN知,v〉v,B错误。因洛伦兹力与速度方向时刻垂直，故不做功,C错误。由周期公式丁=与t=T可知,t=t,DMN MN错误。AB由带电粒子在磁场中运动的偏转角，可知带电粒子运动轨迹所对的圆心角为60°，因此由几何关系得磁场宽度l=rsin60°=sin60°，未加磁场时有l=v01,所以可求得比荷=,A项对;周期可由T=求出,B项对；由题给条件无法求带电粒子的初速度和其运动的半径，所以C、D项错。B组提升题组AD因离子均向下偏转打到屏P上,根据左手定如此可知a、b均带正电,A项正确。又因a、b为同种离子,m、q均一样，由R=,T=,可知它们的轨道半径R与周期T也均一样。而a离子的轨迹是一段优弧,b离子的轨迹是一个半圆。a的路程比b的路程长,飞行时间也比b的飞行时间长，故B、C项均错误。b在P上的落点到0点的距离等于圆轨迹的直径，说明b的落点离0点最远，故D项正确。AD根据Bqv0=m，可知粒子的运动半径R=a，因此9=60°时，粒子恰好从A点飞出，故A正确。以0=60°飞入的粒子在磁场中运动时间恰好是周期的六分之一，在磁场中运动时间最长，故B错误；以9=0。飞入的粒子恰好从AC中点飞出，在磁场中运动时间也恰好是周期的六分之一，0从0°到60°,粒子在磁场中运动时间先减小后增大，故C错误;因为以0=0。飞入的粒子在磁场中恰好从AC中点飞出,因此在AC边界上只有一半区域有粒子射出，故D正确。*答案Fi=3mg-qBF2=3mg+qB毎解析小球由A运动到C的过程中，洛伦兹力始终与v的方向垂直,对小球不做功，只有重力做功，由动能定理有mgl=m,解得vc二。在C点，由左手定如此可知洛伦兹力方向竖直向上，如此小球受力情况如图甲所示。由牛顿第二定律，有F+F洛’-mg=m11 洛1又F=qvB,洛1TC，解得FTi=3mg-qB。同理可得小球第二次经过C点时，受力情况如图乙所示:得叮地+佩C答案(1)0.35m(2)1.6X10-6s(3)1：1毎解析(1)根据Bqv=m得：R=代入数据解得:R=0.2m分析知下外表被击中的位置x==0.2m(或0.35m)⑵根据Bqv=m和T=得：T=代入数据解得:T=1.2X10-6s由几何关系可得最长时间为打在坐标原点的粒子t=T=1.0X10-6s(3)由几何关系得打到上板的粒子所对应的角度为a=90打到下板的粒子所对应的角度为B=90°击中上、下板面的粒子数之比*答案(1)20m/s(2)0.90m(3)B'〉5.33T(取