2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 第2講 磁場對運(yùn)動電荷的作用課時作業(yè)（含解析）

磁場對運(yùn)動電荷的作用一、單項選擇題1如圖，a是豎直平面P上的一點，P前有一條形磁鐵垂直于P，且S極朝向a點，P后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場的共同作用下，在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過a點在電子經(jīng)過a點的瞬間，條形磁鐵的磁場對該電子的作用力的方向()A向上B向下C向左 D向右解析：條形磁鐵的磁感線在a點垂直P向外，電子在條形磁鐵的磁場中向右運(yùn)動，由左手定則可得電子所受洛倫茲力的方向向上，A正確答案：A2一個重力不計的帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場，在與磁場垂直的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動則下列能表示運(yùn)動周期T與半徑R之間的關(guān)系圖象的是()解析：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動時，qvBmR，由圓周運(yùn)動規(guī)律，T，可見粒子運(yùn)動周期與半徑無關(guān)，故D項正確答案：D3(2019·貴州遵義模擬)如圖所示，兩相鄰且范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場區(qū)域和的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行、大小分別為B和2B.一帶正電粒子(不計重力)以速度v從磁場分界線MN上某處射入磁場區(qū)域，其速度方向與磁場方向垂直且與分界線MN成60°角，經(jīng)過t1時間后粒子進(jìn)入到磁場區(qū)域，又經(jīng)過t2時間后回到區(qū)域，設(shè)粒子在區(qū)域、中的角速度分別為1、2，則()A1211 B1221Ct1t211 Dt1t221解析：粒子在區(qū)域、中運(yùn)動的周期分別為T1、T2，結(jié)合得1212，A、B錯誤；t1T1，t2T2，得t1t221，C錯誤，D正確答案：D4如圖所示，在邊長為2a的正三角形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子(重力不計)從AB邊的中心O以速度v進(jìn)入磁場，粒子進(jìn)入磁場時的速度方向垂直于磁場且與AB邊的夾角為60°，若要使粒子能從AC邊穿出磁場，則勻強(qiáng)磁場的大小B需滿足()AB> BB<CB> DB<解析：若粒子剛好達(dá)到C點時，其運(yùn)動軌跡恰好與AC相切，如圖所示，則粒子運(yùn)動的半徑為r0a.由r得，粒子要能從AC邊射出，粒子運(yùn)行的半徑應(yīng)滿足r>r0，解得B<，選項B正確答案：B5(2019·華南師大附中模擬)如圖所示，一束不計重力的帶電粒子沿水平方向向左飛入圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域后發(fā)生偏轉(zhuǎn)，都恰好能從磁場區(qū)域的最下端P孔飛出磁場，則這些粒子()A運(yùn)動速率相同B運(yùn)動半徑相同C比荷相同D從P孔射出時的速度方向相同 解析：畫出粒子的運(yùn)動軌跡，例如從A點射入的粒子，其圓心為O1，因速度方向水平，則AO1豎直，因AO1PO1r，可知平行四邊形OPO1A為菱形，可知rR，則這些粒子做圓周運(yùn)動的半徑都等于磁場區(qū)域圓的半徑R，根據(jù)rR可知，粒子的速率、比荷不一定相同，從P孔射出時的速度方向也不相同故B正確答案：B二、多項選擇題6如圖所示，a為帶正電的小物塊，b是一不帶電的絕緣物塊(設(shè)a、b間無電荷轉(zhuǎn)移)，a、b疊放于粗糙的水平地面上，地面上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，現(xiàn)用水平恒力F拉b物塊，使a、b一起無相對滑動地向左加速運(yùn)動，在加速運(yùn)動階段()Aa對b的壓力不變Ba對b的壓力變大Ca、b物塊間的摩擦力變小Da、b物塊間的摩擦力不變解析：a向左加速時受到的豎直向下的洛倫茲力變大，故a對b的壓力變大，選項A錯誤，B正確；從a、b整體看，由于a受到的洛倫茲力變大，會引起b對地面的壓力變大，滑動摩擦力變大，整體的加速度變小，再隔離a，b對a的靜摩擦力Fba提供其加速度，由Fbamaa知，a、b間的摩擦力變小，選項C正確，D錯誤答案：BC7(2019·河南開封聯(lián)考)如圖是比荷相同的a、b兩粒子從O點垂直勻強(qiáng)磁場進(jìn)入正方形區(qū)域的運(yùn)動軌跡，則()Aa的質(zhì)量比b的質(zhì)量大Ba帶正電荷，b帶負(fù)電荷Ca在磁場中的運(yùn)動速率比b的大Da在磁場中的運(yùn)動時間比b的短解析：比荷相同的a、b兩粒子，因電荷量無法確定，則質(zhì)量大小無法比較，故A錯誤；初始時刻兩粒子所受的洛倫茲力方向都是豎直向下，根據(jù)左手定則知，兩粒子都帶負(fù)電荷，故B錯誤；根據(jù)題圖可知，a粒子的半徑大于b粒子的，根據(jù)qvBm得，r，則，因它們比荷相同，即半徑越大時，速率越大，故C正確；粒子在磁場中的運(yùn)動周期T，比荷相同，兩粒子運(yùn)動周期相同，由題圖可知，a粒子對應(yīng)的圓心角小于b粒子的，則知a在磁場中的運(yùn)動時間比b的短，故D正確答案：CD8如圖所示，平面直角坐標(biāo)系的第象限內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子以速度v從O點沿著與y軸夾角為30°的方向進(jìn)入磁場，運(yùn)動到A點時速度方向與x軸的正方向相同，不計粒子的重力，則()A該粒子帶正電BA點與x軸的距離為C粒子由O到A經(jīng)歷時間tD運(yùn)動過程中粒子的速度不變解析：由左手定則可判斷該粒子帶負(fù)電，選項A錯誤；根據(jù)粒子運(yùn)動軌跡，A點離x軸的距離為r(1cos )·(1cos 60°)，選項B正確；tT，選項C正確；運(yùn)動過程中粒子速度大小不變，方向時刻改變，選項D錯誤答案：BC能力題組一、選擇題9如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面的勻強(qiáng)磁場，P為磁場邊界上的一點有無數(shù)帶有同樣電荷、具有同樣質(zhì)量的粒子在紙面內(nèi)沿各個方向以相同的速率通過P點進(jìn)入磁場這些粒子射出邊界的位置均處于邊界的某一段圓弧上，這段圓弧的弧長是圓周長的.將磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小從原來的B1變?yōu)锽2，結(jié)果相應(yīng)的弧長變?yōu)樵瓉淼囊话耄瑒t等于()A.B.C2 D3解析：當(dāng)軌道半徑小于或等于磁場區(qū)域半徑時，粒子射出圓形磁場的點離入射點最遠(yuǎn)距離為軌跡直徑如圖所示，當(dāng)粒子從圓周射出磁場時，粒子在磁場中運(yùn)動的軌道直徑為PQ，粒子都從圓弧PQ之間射出，因此軌道半徑r1Rcos 30°R；若粒子射出的圓弧對應(yīng)弧長為“原來”的一半，即周長，對應(yīng)的弦長為R，即粒子運(yùn)動軌跡直徑等于磁場區(qū)域半徑R，半徑r2，由r可得.答案B10如圖所示，在x軸上方垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，兩帶電荷量相同而質(zhì)量不同的粒子以相同的速度從O點以與x軸正方向成60°角在圖示的平面內(nèi)射入x軸上方時，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量為m1的粒子從a點射出磁場，質(zhì)量為m2的粒子從b點射出磁場若另一與上述兩粒子帶電荷量相同而質(zhì)量不同的粒子以相同速率從O點與x軸正方向成30°角射入x軸上方時，發(fā)現(xiàn)它從ab的中點c射出磁場，則該粒子的質(zhì)量應(yīng)為(不計所有粒子的重力作用)()Am1m2 B.(m1m2)C.(m1m2) D.(m1m2)解析：粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，設(shè)由c點射出的粒子質(zhì)量為m3，OaL，abd，由幾何關(guān)系可知質(zhì)量為m1、m2、m3的粒子軌道半徑分別為R1L，R2，R3×L，故(R1R2)2R3，粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力，故有qvBm1，qvBm2，qvBm3，聯(lián)立各式解得m3(m1m2)，C正確答案：C11(多選)如圖所示，直線MN與水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場，左下方存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.一粒子源位于MN上的a點，能水平向右發(fā)射不同速率、質(zhì)量為m(重力不計)、電荷量為q(q0)的同種粒子，所有粒子均能通過MN上的b點，已知abL，則粒子的速度可能是()A. B.C. D.解析：由題意可知粒子可能的運(yùn)動軌跡如圖所示，所有圓弧的圓心角均為120°，所以粒子運(yùn)動的半徑為r·(n1,2,3，)，由洛倫茲力提供向心力得qvBm，則v·(n1,2,3，)，所以A、B正確答案：AB二、非選擇題12如圖所示，在真空中坐標(biāo)xOy平面的x0區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度B1.0×102 T的勻強(qiáng)磁場，方向與xOy平面垂直，在x軸上的P(10,0)點，有一放射源，在xOy平面內(nèi)向各個方向發(fā)射速率v1.0×104 m/s的帶正電的粒子，粒子的質(zhì)量為m1.6×1025 kg，電荷量為q1.6×1018 C求帶電粒子能打到y(tǒng)軸上的范圍解析：帶電粒子在磁場中運(yùn)動時，由牛頓第二定律得qvBm，解得R0.1 m10 cm. 如圖所示，當(dāng)帶電粒子打到y(tǒng)軸上方的A點與P連線正好為其圓軌跡的直徑時，A點即為粒子能打到y(tǒng)軸上方的最高點因OP10 cm，AP2R20 cm，則OA10 cm；當(dāng)帶電粒子的圓軌跡正好與y軸下方相切于B點時，若圓心再向左偏，則粒子就會從縱軸離開磁場，所以B點即為粒子能打到y(tǒng)軸下方的最低點，易得OBR10 cm.綜上所述，帶電粒子能打到y(tǒng)軸上的范圍為1010 cm.答案：1010 cm13在如圖所示的平面直角坐標(biāo)系xOy中，有一個圓形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)，磁場方向垂直于xOy平面，O點為該圓形區(qū)域邊界上的一點現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的帶電粒子(不計重力)從O點以初速度v0沿x軸正方向進(jìn)入磁場，已知粒子經(jīng)過y軸上P點時速度方向與y軸正方向夾角為30°，OPL，求：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向；(2)該圓形磁場區(qū)域的最小面積解析：(1)由左手定則得磁場方向垂直xOy平面向里粒子在磁場中做弧長為圓周的勻速圓周運(yùn)動，如圖所示，粒子在Q點飛出磁場設(shè)其軌跡圓心為O，半徑為R.由幾何關(guān)系有(LR)sin 30°R所以RL由牛頓第二定律有qv0Bm故R由以上各式得磁感應(yīng)強(qiáng)度B(2)設(shè)磁場區(qū)域的最小面積為S，由幾何關(guān)系得直徑OQRL所以S()2L2答案：(1)垂直xOy平面向里(2)L29