镇海中学磁场练习题讲解

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1、1、如图所示,空间有垂直于xoy平面的匀强磁场。t0时刻,一电子以速度经过x轴上的A点,沿轴正方向进入磁场。A点坐标为 ,其中R为电子在磁场中做圆周运动的轨道半径。不计重力影响,则以下结论正确的是()A电子经过y轴时,速度大小仍为B电子在时,第一次经过y轴C电子第一次经过y轴的坐标为D电子第一次经过y轴的坐标为【答案】ABD【解析】试题分析:A、因为带电粒子在磁场中运动受到的洛伦兹力不做功,所以速度大小不变;正确B、设偏转角度为,由图可得,;正确CD、由图可知与y轴交点到O点的距离为,在负半轴上,所以电子第一次经过y轴的坐标为;C错D对故选ABD考点:带电粒子在磁场中的运动点评:难题。在研究带

2、电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动规律时,着重把握”一找圆心,二找半径,三找周期或时间”的规2、如图所示,L1和L2为两条平行的虚线,L1上方和L2下方都是范围足够大,且磁感应强度相同的匀强磁场,A、B两点都在L2上。带电粒子从A点以初速度v0与L2成30角斜向右上方射出,经过偏转后正好过B点,经过B点时速度方向也斜向上,不计重力,下列说法错误的是()A若将带电粒子在A点时的初速度变大(方向不变),它将不能经过B点B带电粒子经过B点时的速度一定跟在A点时的速度大小相同C此带电粒子既可以是正电荷,也可以是负电荷D若将带电粒子在A点时的初速度方向改为与L2成60角斜向右上方,它将不能经过B点【答案】

3、AD【解析】试题分析:根据带电粒子在磁场中的运动特点可知,粒子若带正电,轨迹如1所示,若粒子带负电,轨迹如2所示,同一轨迹在两部分磁场中的运动轨迹为互补的一个圆周,改变速度大小,会影响半径大小,但不会影响B点位置,又因为洛伦兹力不做功,所以粒子的速度大小不会发生变化,综上可知,BC是正确的,错误的为AD。考点:带电粒子在磁场中的运动3、(浙江省2012年2月四校联考)如图所示,边长为L的等边三角形ABC为两有界匀强磁场的理想边界,三角形内的磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B,三角形外的磁场(足够大)方向垂直纸面向里,磁感应强度大小也为B。把粒子源放在顶点A处,它将沿A的角平分线发射质量为

4、m、电荷量为q、初速度为v0的带电粒子(粒子重力不计)。若从A射出的粒子带负电,v0=,第一次到达C点所用时间为t1带负电,v0=,第一次到达C点所用时间为t2带正电,v0=,第一次到达C点所用时间为t3带正电,v0=,第一次到达C点所用时间为t4ABCD【答案】AB【解析】若从A射出的粒子带负电,v0=,向右偏转,其轨迹半径等于L,第一次到达C点所用时间为t1=T/6,选项A正确;若从A射出的粒子带负电,v0=,向右偏转,其轨迹半径等于L/2,经T/6后进入理想边界外向左偏转,再经T/6后第一次到达C点所用时间为t2=T/3,选项B正确;若从A射出的粒子带正电,v0=,向左偏转,其轨迹半径等

5、于L,第一次到达B点所用时间为T/6,进入理想边界向右偏转,再经5T/6后第一次到达C点,所用总时间为t3=T,选项C错误;若从A射出的粒子带正电,v0=,向左偏转,其轨迹半径等于L/2,经T/6后进入理想边界外向右偏转,再经T/6后第一次到达B点所用时间为T/3,再经T后第一次到达C点,所用总时间为t4=4T/3,选项D错误。4、如下图所示,L1和L2为两条平行的虚线,L1上方和L2下方都是垂直纸面向外的磁感应强度相同的匀强磁场,A、B两点都在L1上带电粒子从A点以初速v斜向下与L1成45角射出,经过偏转后正好过B点,经过B点时速度方向也斜向下,且方向与A点方向相同不计重力影响,下列说法中正

6、确的是()A该粒子一定带正电B该粒子一定带负电C若将带电粒子在A点时初速度变大(方向不变),它仍能经过B点D若将带电粒子在A点时初速度变小(方向不变),它不能经过B点【答案】C【解析】试题分析:从A点射出的粒子经过L1L2的间隙后进入磁场,如果带电粒子带电性质不同,则由左手定则判断出其所受的洛沦兹力的方向会相反,则粒子的偏转方向相反,但它们经过偏转后又会都交于一点B,如图所示,故A、B是不对的;当粒子的初速度不同时,它们在磁场中的偏转半径也会不同,设粒子在磁场中的偏转半径为R,则粒子射入磁场与射出磁场间的距离均为R,再设L1L2间的距离为d,则AB=R+2d-R=2d,可见AB间的距离与偏转半

7、径无关,与射入磁场的粒子的速度也无关,故C是正确的,D是不对的。考点:本题考查了洛沦兹力,粒子在磁场中偏转的知识。5、如图所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和 匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向,有些未发生任何偏转.如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束,对这些进入另一磁场的离子,可得出结论( )A它们的动能一定各不相同B它们的电荷量一定各不相同C它们的质量一定各不相同D它们的电荷量与质量之比一定各不相同【答案】D 【解析】试题分析:一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场 正交的区域里,结果发现有

8、些离子保持原来的运动方向,未发生任何偏转。则可以说明:这些正离子:所以: .这些不偏转的离子进入另一个匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束。则说明这些离子在落伦次力f作用下做圆周运动的半径R不相等.由于,把代入上式,可得,可知道,R不同,则电荷量与质量之比一定各不相同.D正确,考点:考查了粒子在磁场中的运动点评:做此类型的题目需要根据粒子的受力情况,判断粒子的运动性质,特别是注意粒子运动的一些临界条件,结合牛顿运动定律分析解题6、如图所示,匀强电场E的方向竖直向下,匀强磁场B的方向垂直纸面向里,让三个带有等量同种电荷的油滴M、N、P进入该区域中,M进入后能向左做匀速运动,N进入后能在竖直平面内

9、做匀速圆周运动,P进入后能向右做匀速运动,不计空气阻力,则三个油滴的质量关系是( )AmmmBmmmCmmmDmmm【答案】A【解析】试题分析:若都带正电荷,则M向左做匀速直线运动,所以受力平衡,受到竖直向下的重力,竖直向下的洛伦兹力,和竖直向下的电场力,故不可能达到平衡,所以都带负电,所以M受到竖直向下的重力,竖直向上的电场力和洛伦兹力,即,N做匀速圆周运动,所以电场力和重力抵消,故,N向右做匀速直线运动,所以受到竖直向下的重力,竖直向下的洛伦兹力,竖直向上的电场力,即,联立上述三式可得,A正确,考点:考查了带电粒子在复合场中的运动,点评:题关键分别对a、b、c三个液滴进行受力分析,然后得到

10、液滴的电性,电场力和洛伦兹利的方向,最后根据共点力平衡条件得到液滴的重力的大小7、如图所示,正方形区域MNPQ内有垂直纸面向外的匀强磁场在外力作用下,一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动,t0时刻,其四个顶点M、N、P、Q恰好在磁场边界中点下列图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是B第一段时间从初位置到离开磁场,图甲表示该过程的任意一个位置,切割磁感线的有效长度为与之和,即为长度的2倍,此时电动势,线框受的安培力,图象是开口向上的抛物线,CD错误;如图乙所示,线框的右端M2N2刚好出磁场时,左端恰与共线,此后一段时间内有效长度不变,一直到线框的左端与重合,这段时间内电流不变

11、,安培力大小不变;最后一段时间如图丙所示,从匀速运动至M2N2开始计时,有效长度为,电动势,线框受的安培力,图象是开口向上的抛物线,A错误,B正确甲乙丙8、如图所示,一段长方体形导电材料,左右两端面的边长都为a和b内有带电量为q的某种自由运动电荷导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B。当通以从左到右的稳恒电流I时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U,且上表面的电势比下表面的电势低,由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负别为A,负 B,正 C,负 D,正【答案】 C【解析】 本题考查带电粒子在电场和磁场组成的复合场中的运动情况,要求学生的

12、综合分析能力较强导电材料上表面的电势比下表面的低,故导电材料内部的电场方向为竖直向上由于电流方向为水平向右,假设运动电荷为正电荷,则由左手定则可知电荷受到的洛伦兹力竖直向上,而运动电荷受到的电场力也竖直向上,不能平衡,所以运动电荷不是正电荷,即该电荷一定是负电荷取长为l的这段导电材料进行分析,电荷通过这段导电材料所用的时间为t,则自由运动电荷运动的速度;时间t内通过的电荷量QIt,导电材料内部的电场.根据自由运动电荷水平通过导电材料时受力平衡,即受到的电场力等于洛伦兹力,所以,代入后有:,所以.在这段导电材料中,所含自由电荷的个数,而这段材料的体积,所以该导电材料单位体积内自由运动电荷数,选项

13、C正确9、如图所示,在正方形区域abcd内有方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在t0时刻,位于正方形中心O的离子源向平面abcd内各个方向发射出大量带正电的粒子,所有粒子的初速度大小均相同,粒子在磁场中做圆周运动的半径恰好等于正方形的边长,不计粒子的重力以及粒子间的相互作用力。已知平行于ad方向向下发射的粒子在tt0时刻刚好从磁场边界cd上某点离开磁场,下列说法正确的是A粒子在该磁场中匀速圆周运动的周期为6t0B粒子的比荷为C粒子在磁场中运动的轨迹越长,对应圆弧的圆心角越大D初速度方向正对四个顶点的粒子在磁场中运动时间最长【答案】BC【解析】试题分析:粒子周运动的半径如图所示,

14、根据几何关系有,得圆心角,那么圆周运动的周期选项A错。带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期,带入可得粒子比荷选项B对。所有粒子圆周运动半径相同,圆心角,所以轨迹越长,对应圆心角越大选项C对。粒子运动轨迹对应的弧长越长,圆心角越大,时间越长。由于半径一定,弧长越长,对应的弦长越长,所以弦长越长,圆心角越大,时间越长。而最长的弦长是从正方形顶点离开磁场,根据半径关系,初速度正对顶点的粒子不可能从顶点离开磁场,所以初速度方向正对四个顶点的粒子在磁场中运动时间不是最长,选项D错。考点:带电粒子在匀强磁场中的运动10、如图所示,O点有一粒子源,在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,它们

15、的速度大小相等、速度方向均在xOy平面内.在直线x=a与x=2a之间存在垂直于xOy平面向外的磁感应强度为B的匀强磁场,与y轴正方向成60角发射的粒子恰好垂直于磁场右边界射出.不计粒子的重力和粒子间的相互作用力关于这些粒子的运动,下列说法正确的是( )A粒子的速度大小为B粒子的速度大小为C与y轴正方向成120角射出的粒子在磁场中运动的时间最长D与y轴正方向成90角射出的粒子在磁场中运动的时间最长【答案】AC【解析】试题分析:粒子在磁场中的运动轨迹如下图:由图可知粒子的运动轨迹半径,根据解得粒子的速度大小为,所以选项A正确、B错误;在磁场中运动时间最长的粒子运动轨迹与磁场的右边界相切,从左边界射出,如图所示,利用几何关系可知,此时粒子入射方向与y轴成1200,故C正确、D错误。考点:带电粒子在磁场中的运动11、如图所示,边长为L的等边三角形ABC为两有界匀强磁场的理想边界,三角形内的磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大

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