2019屆高考物理一輪復(fù)習 課時作業(yè)44 磁場對運動電荷的作用.doc

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課時作業(yè)(四十四)　磁場對運動電荷的作用 [基礎(chǔ)訓練] 1．(2018黑龍江大慶實驗中學模擬)如圖所示，水平直導(dǎo)線中通有穩(wěn)恒電流I，現(xiàn)在導(dǎo)線正上方以初速度v0釋放一重力不計的帶正電的粒子，v0方向與電流方向相同，則粒子將(　　) A．沿路徑a運動，曲率半徑變大 B．沿路徑a運動，曲率半徑變小 C．沿路徑b運動，曲率半徑變大 D．沿路徑b運動，曲率半徑變小 答案：B　解析：根據(jù)右手定則，粒子運動處磁場向里，根據(jù)左手定則，粒子受洛倫茲力向下，所以沿a運動，R＝，B增加，R減小，所以曲率半徑減小，選項A、C、D錯誤，B正確． 2．(2018北京豐臺區(qū)統(tǒng)練)如圖所示，甲、乙兩個帶等量異種電荷而質(zhì)量不同的帶電粒子，以相同的速率經(jīng)小孔P垂直磁場邊界MN，進入方向垂直紙面向外的勻強磁場，在磁場中做勻速圓周運動，并垂直磁場邊界MN射出磁場，運動軌跡如圖中虛線所示．不計粒子所受重力及空氣阻力，下列說法正確的是(　　) A．甲帶負電荷，乙?guī)д姾? B．甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量 C．洛倫茲力對甲做正功 D．甲在磁場中運動的時間等于乙在磁場中運動的時間 答案：B　解析：甲、乙?guī)У攘慨惙N電荷在同一磁場中受洛倫茲力運動，洛倫茲力的方向不同，根據(jù)左手定則，可以判斷甲帶正電荷，乙?guī)ж撾姾?，故A項錯誤；洛倫茲力方向始終垂直于粒子的速度方向，對甲、乙都不做功，故C項錯誤；粒子在磁場中的運動半徑為R＝，甲、乙?guī)щ娏亢退俾氏嗤?，甲的運動半徑大，所以甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，故B項正確；粒子在磁場中運動的周期T＝，甲、乙都運動了半個周期，由于周期不等，所以兩者在磁場中運動的時間不相等，故D項錯誤． 3．(2018甘肅蘭州診斷)如圖所示，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子，以速度v垂直射入一有界勻強磁場區(qū)域內(nèi)，速度方向與磁場左邊界垂直，從右邊界離開磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)角θ＝30，磁場區(qū)域的寬度為d，則下列說法正確的是(　　) A．該粒子帶正電 B．磁感應(yīng)強度B＝ C．粒子在磁場中做圓周運動的半徑R＝d D．粒子在磁場中運動的時間t＝ 答案：D　解析：粒子的運動軌跡如圖所示，由圖可知，粒子在磁場中向下偏轉(zhuǎn)，根據(jù)左手定則可知，該粒子帶負電，故A錯誤；由幾何關(guān)系可知，Rsin 30＝d，解得R＝2d，根據(jù)洛倫茲力提供向心力可知，Bqv＝m，解得B＝＝，故B、C錯誤；粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角為30，故粒子在磁場中運動的時間t＝＝，故D正確． 4．(2018浙江臺州中學統(tǒng)考)(多選)如圖所示，帶電小球沿豎直的光滑絕緣圓弧形軌道內(nèi)側(cè)來回往復(fù)運動，勻強磁場方向水平，它向左或向右運動通過最低點時(　　) A．加速度大小相等 B．速度大小相等 C．所受洛倫茲力大小相等 D．軌道對它的支持力大小相等 答案：ABC　解析：帶電小球沿豎直的光滑絕緣圓弧形軌道向左或向右運動通過最低點的過程中，只有重力做功，機械能守恒，所以通過最低點時速度大小相等，選項B正確；由a＝得通過最低點時加速度大小相等，選項A正確；通過最低點時所受洛倫茲力大小F＝qvB，選項C正確；向左或向右運動通過最低點時，洛倫茲力方向相反，而合力相等，所以軌道對它的支持力大小不相等，選項D錯誤． 5．(2018浙江寧波模擬)如圖所示為可測定比荷的某裝置的簡化示意圖，在第一象限區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小B＝2.010－3 T，在x軸上距坐標原點L＝0.50 m的P處為粒子的入射口，在y軸上安放接收器，現(xiàn)將一帶正電荷的粒子以v＝3.5104 m/s的速率從P處射入磁場，若粒子在y軸上距坐標原點L＝0.50 m的M處被觀測到，且運動軌跡半徑恰好最小，設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷量為q，不計其重力．則上述粒子的比荷是(　　) A．3.5107 C/kg B．4.9107 C/kg C．5.3107 C/kg D．7107 C/kg 答案：B　解析：設(shè)粒子在磁場中的運動半徑為r，畫出粒子的軌跡圖如圖所示，依題意MP連線即為該粒子在磁場中做勻速圓周運動的直徑，由幾何關(guān)系得r＝L，由洛倫茲力提供粒子在磁場中做勻速圓周運動的向心力，可得qvB＝，聯(lián)立解得≈4.9107 C/kg，故選項B正確． 6．(2018安徽六校第一次聯(lián)考)(多選)如圖所示在x軸上方存在垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，x軸下方存在垂直于紙面向外的磁感應(yīng)強度為的勻強磁場．一帶負電的粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，從原點O以與x軸成θ＝30角斜向上射入磁場，且在x軸上方運動半徑為R(不計重力)，則(　　) A．粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點O B．粒子完成一次周期性運動的時間為 C．粒子在x軸上方和下方兩磁場中運動的半徑之比為1∶2 D．粒子第二次射入x軸上方磁場時，沿x軸方向前進了3R 答案：BCD　解析：根據(jù)左手定則判斷可知，粒子在第一象限沿順時針方向運動，而在第四象限沿逆時針方向運動，故不可能回到原點O，故A錯誤．因第四象限中磁感應(yīng)強度為第一象限中的一半，故第四象限中的軌跡半徑為第一象限中軌跡半徑的2倍，如圖所示，由幾何關(guān)系可知，負電荷在第一象限軌跡所對應(yīng)的圓心角為60，在第四象限軌跡所對應(yīng)的圓心角也為60，在一個周期內(nèi)，粒子在第一象限運動的時間為t1＝T＝；同理，在第四象限運動的時間為t2＝T′＝＝；完成一次周期性運動的時間為t1＋t2＝，故B正確．由r＝，知粒子做圓周運動的半徑與B成反比，則粒子在x軸上方和下方兩磁場中運動的半徑之比為1∶2，故C正確．根據(jù)幾何知識得：粒子第二次射入x軸上方磁場時，沿x軸前進的距離為x＝R＋2R＝3R，故D正確． 7．(2018山東濰坊統(tǒng)一考試)如圖所示，xOy坐標系位于紙面內(nèi)，勻強磁場僅存在于第一象限，方向垂直紙面指向紙里．某帶電粒子從y軸上A點沿＋x方向射入磁場，經(jīng)過時間t從x軸上某點離開磁場，離開磁場時速度的方向與x軸垂直，如該帶電粒子從OA的中點以同樣的速度射入磁場，則粒子在磁場中運動的時間為(　　) A. B. C. D．t 答案：C　解析：由題意畫出帶電粒子兩次進入磁場的軌跡，由幾何關(guān)系可知第一次軌跡所對應(yīng)的圓心角為α1＝90，第二次軌跡所對應(yīng)的圓心角為α2＝60，則兩次所用時間的比值為＝＝，則t2＝，C正確． 8．(2018廣東珠海一模)如圖所示，直角坐標系第Ⅰ、Ⅱ象限存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為＋q的粒子在紙面內(nèi)以速度v從y軸負方向上的A點(0，－L)射入，其方向與x軸正方向成30角，粒子離開磁場后能回到A點，不計重力．求： (1)磁感應(yīng)強度B的大??； (2)粒子從A點出發(fā)到再回到A點的時間． 答案：(1)　(2) 解析：(1)粒子做勻速圓周運動的軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系知， r＝＝2L，洛倫茲力提供向心力，qvB＝， 聯(lián)立得B＝. (2)粒子做勻速直線運動的時間t1＝2＝， 在磁場中偏轉(zhuǎn)了300，所用時間 t2＝T＝＝， 粒子從A點出發(fā)到再回到A點的時間t＝t1＋t2＝. [能力提升] 9．(2018甘肅一診)(多選)如圖所示為“研究帶電粒子在勻強磁場中的運動”的演示儀結(jié)構(gòu)圖．若勵磁線圈產(chǎn)生的勻強磁場方向垂直紙面向外，電子束由電子槍產(chǎn)生，其速度方向與磁場方向垂直且水平向右，電子速度的大小v和磁場的磁感應(yīng)強度B可分別由通過電子槍的加速電壓和勵磁線圈的電流來調(diào)節(jié)，則下列說法正確的是(　　) A．僅增大勵磁線圈中的電流，電子束運動軌跡的半徑將變大 B．僅提高電子槍的加速電壓，電子束運動軌跡的半徑將變大 C．僅增大勵磁線圈中的電流，電子做圓周運動的周期不變 D．僅提高電子槍的加速電壓，電子做圓周運動的周期不變 答案：BD　解析：電子經(jīng)電場加速，根據(jù)動能定理，得eU＝mv2，進入勻強磁場中做勻速圓周運動，軌跡半徑r＝，代入v可得r＝，選項A錯誤，B正確；電子在磁場中做圓周運動的周期T＝，與速度無關(guān)，與磁場強度有關(guān)，選項C錯誤，D正確． 10．如圖所示，兩個同心圓半徑分別為r和2r，在兩圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B.圓心O處有一放射源，放射出的粒子質(zhì)量為m，帶電荷量為q，假設(shè)粒子速度方向都和紙面平行． (1)圖中箭頭表示某一粒子初速度的方向，OA與初速度方向的夾角為60，要想使該粒子第一次經(jīng)過磁場時就通過A點，則初速度的大小是多少？ (2)要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，則粒子的初速度不能超過多少？ 答案：(1)　(2) 解析：(1)如圖所示，設(shè)粒子在磁場中的軌跡半徑為R1，則由幾何關(guān)系得 R1＝ 又qv1B＝m 得v1＝. (2)設(shè)粒子運動軌跡與磁場外邊界相切時，粒子在磁場中的軌跡半徑為R2，則由幾何關(guān)系有(2r－R2)2＝R＋r2，可得R2＝ 又qv2B＝m，可得v2＝ 故要使粒子不穿出環(huán)形區(qū)域，粒子的初速度不能超過. 11．(2018河南安陽期末)如圖所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B，在x軸上的S點有一粒子發(fā)射源，不定時地發(fā)射沿與x軸負方向成30角的質(zhì)量為m、電荷量為－q的粒子a和沿與x軸正方向成60角的質(zhì)量也為m、電荷量為＋q的粒子b.已知粒子a的速度va＝v0，粒子b的速度vb＝v0，忽略兩粒子的重力以及兩粒子間的相互作用，求： (1)要使兩粒子在磁場中發(fā)生碰撞，兩粒子發(fā)射的時間間隔ΔT； (2)如果兩粒子在磁場中不相撞，兩粒子進入磁場后第一次經(jīng)過x軸時與x軸兩交點之間的距離． 答案：(1)　(2) 解析：(1)假設(shè)兩粒子在磁場中的P點發(fā)生碰撞，兩粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，軌跡如圖所示，設(shè)粒子a做圓周運動的軌跡半徑為r，則粒子b做圓周運動的軌跡半徑為r，由幾何關(guān)系可得，粒子a、b圓心相距2r，圓弧SP在粒子a軌跡上對應(yīng)的圓心角為120，圓弧SP在粒子b軌跡上對應(yīng)的圓心角為60，兩粒子運動 周期相同，故要使兩粒子相碰，發(fā)射的時間間隔應(yīng)為ΔT＝T＝. (2)由幾何知識得粒子a做圓周運動對應(yīng)的圓心角θa＝，對應(yīng)的弦SM＝2rsin 30，粒子b做圓周運動對應(yīng)的圓心角θb＝，對應(yīng)的弦SN＝2rsin 60，聯(lián)立得d＝SM＋SN＝.