《高考物理一轮复习专题38洛伦兹力带电粒子在磁场中的运动（练）（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习专题38洛伦兹力带电粒子在磁场中的运动（练）（含解析）（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、（讲练测）2017年高考物理一轮复习专题38洛伦兹力带电粒子在磁场中的运动（练）（含解析）专题38 洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动（练）1（多选）用洛伦兹力演示仪可以观察电子在磁场中的运动径迹。图甲是洛伦兹力演示仪的实物图，图乙是结构示意图。励磁线圈通电后可以产生垂直纸面的匀强磁场，励磁线圈中的电流越大，产生的磁场越强。图乙中电子经电子枪中的加速电场加速后水平向左垂直磁感线方向射入磁场。下列关于实验现象和分析正确的是： （ ）A要使电子形成如图乙中的运动径迹，励磁线圈应通以顺时针方向的电流B仅升高电子枪加速电场的电压，电子束径迹的半径变大C仅增大励磁线圈中的电流，电子束径迹的半径变大D仅升高
2、电子枪加速电场的电压，电子做圆周运动的周期将变大【答案】AB【名师点睛】根据安培定则和左手定则结合判断电子的运动轨迹然后根据洛伦兹力提供向心力推导出半径的表达式即可进行分析。2如图所示，带异种电荷的粒子 a、b 以相同的动能同时从 O 点射入宽度为 d 的有界匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为 30和 60，且同时到达 P 点。a、b 两粒子的质量之比为： （ ）A12 B21C34 D43【答案】C【解析】【名师点睛】带电粒子进入匀强磁场做匀速圆周运动，分析的关键是找到圆心。初速度的垂线即洛伦兹力的方向指向圆心，圆周运动的任意一条弦的垂直平分线也指向圆心，所以二者的交点即圆周运
3、动的圆心。据此就可确定半径和圆心角的关系。线速度等于弧长除以运动时间也是解决问题的捷径。3如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场；重力不计、电荷量一定的带电粒子以速度v正对着圆心O射入磁场，若粒子射入、射出磁场点间的距离为R，则粒子在磁场中的运动时间为： （ ）ABCD【答案】A【名师点睛】本题考查了带电粒子在匀强磁场中的运动问题；解题的关键是结合几何关系得到轨道半径，画出粒子的轨迹是解题的基础，根据牛顿第二定律列式可以求解粒子的比荷；运动的时间还可以通过进行求解4（多选）如图所示，一半径为R的半圆形区域里有垂直于圆面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在圆心O处有一粒子源，
4、可以沿垂直于磁场的不同方向向磁场中射入质量为、电荷量为、速度大小均为的带正电的粒子（粒子的重力不计），则：（ ）A粒子在磁场中运动的最长时间为B从半圆弧上射出的粒子在磁场中运动的时间相同C在半圆弧上各处都有粒子射出D磁场中粒子不能到达的区域面积为【答案】AB【解析】根据，以及可以得到，粒子在磁场中运动半径为，由于粒子可以沿垂直于磁场的不同方向向磁场中射入，可以知道，粒子的圆心圆形磁场的边界上，如图所示：【名师点睛】带电粒子在磁场中运动的题目解题步骤为：定圆心、画轨迹、求半径，同时还利用圆弧的几何关系来帮助解题注意圆形磁场的半径与运动轨迹的半径的区别，圆形磁场的夹角与运动轨迹对应的圆心角的不同。
5、5（多选）如图所示，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，A60，AOL，在O点放置一个粒子源，可以向各个方向发射某种带负电粒子（不计重力作用），粒子的比荷为q/m，发射速度大小都为v0，且满足v0qBL/m。粒子发射方向与OC边的夹角为，对于粒子进入磁场后的运动，下列说法正确的是： （ ）A粒子有可能打到A点 B以60飞入的粒子在磁场中运动时间最长C以0）。质量为m的粒子沿正对co中点且垂直于c o方向射入磁场区域不计重力,则： （ ）A若要使带电粒子能从b d之间飞出磁场，射入粒子的速度大小的范围是B若要使带电粒子能从b d之间飞出磁场，射入粒子的速度大小的范围是C若
6、要使粒子在磁场中运动的时间为四分之一周期，射入粒子的速度为D若要使粒子在磁场中运动的时间为四分之一周期，射入粒子的速度为【答案】AC在三角中由正弦定理：，得, 所以速度范围: （2）如下图，设有几何关系 得: ,，AC正确；【名师点睛】带电粒子进入匀强磁场中做匀速圆周运动，由题意画出轨迹，利用几何关系可得出粒子的转动半径，由洛仑兹力充当向心力可得出粒子速度的大小。3（多选）两个电荷量、质量均相同的带电粒子甲、乙以不同速率从a点沿对角线方向射入正方形匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。甲粒子垂直bc离开磁场，乙粒子垂直ac从d点离开磁场，不计粒子重力，则： （ ）图5A甲粒子带正电，乙粒子带负电B
7、甲粒子的运行动能是乙粒子运行动能的2倍C甲粒子所受洛伦兹力是乙粒子所受洛伦兹力的2倍D甲粒子在磁场中的运行时间与乙粒子相等【答案】AC，甲粒子运行轨迹所对圆心角为45，乙粒子运行轨迹所对圆心角为90，即甲粒子在磁场中的运行时间是乙粒子的一半，D错误。故选AC【名师点睛】本题考查了粒子在磁场中的运动，分析清楚粒子运动过程是解题的关键，应用牛顿第二定律与粒子做圆周运动的周期公式可以解题 4（多选）一半径为R的圆柱形区域内存在垂直于端面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，其边缘放置一特殊材料制成的圆柱面光屏。一粒子源处在光屏狭缝S处，能向磁场内各个方向发射相同速率的同种粒子，粒子的比荷为，不计重力及粒子
8、间的相互作用。以下判断正确的是： （ ）A若荧光屏上各个部位均有光点，粒子的速率应满足B若仅光屏上有粒子打上，粒子的速率应满足C若仅光屏上有粒子打上，粒子的速率应满足D若仅光屏上有粒子打上，粒子的速率应满足【答案】CD【名师点睛】此题是带电粒子在匀强磁场中的运动的问题；关键是找出粒子在磁场中运动的临界态，通过找圆心、半径结合牛顿第二定律列出方程进行解答；此题难度中等，意在考查学生综合分析问题解决问题的能力5（多选）如图所示，两块平行金属板，两板间电压可从零开始逐渐升高到最大值，开始静止的带电粒子带电荷量为q，质量为m （不计重力），从点P经电场加速后，从小孔Q进入右侧的匀强磁场区域，磁感应强度
9、大小为B，方向垂直于纸面向外，CD为磁场边界，它与极板的夹角为30，小孔Q到板的下端C的距离为L，当两板间电压取最大值时，粒子恰好垂直CD边射出，则： （ ）A两板间电压的最大值UmB两板间电压的最大值UmC能够从CD边射出的粒子在磁场中运动的最长时间tmD能够从CD边射出的粒子在磁场中运动的最长时间tm【答案】BC【名师点睛】本题考查带电粒子在匀强磁场中的运动，画出粒子的运动轨迹后，由几何关系求轨迹半径和圆心角是关键，要掌握住半径公式、周期公式。1【2016全国新课标卷】一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示。图中直径MN的两端分别开有小孔，筒绕其
10、中心轴以角速度顺时针转动。在该截面内，一带电粒子从小孔M射入筒内，射入时的运动方向与MN成30角。当筒转过90时，该粒子恰好从小孔N飞出圆筒。不计重力。若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为： （ ）A B C D【答案】A【名师点睛】此题考查带电粒子在匀强磁场中的运动问题；解题时必须要画出规范的粒子运动的草图，结合几何关系找到粒子在磁场中运动的偏转角，根据两个运动的等时性求解未知量；此题难度中等，意在考查考生对物理知识与数学知识的综合能力。2【2016全国新课标卷】平面OM和平面ON之间的夹角为30，其横截面（纸面）如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于
11、纸面向外。一带电粒子的质量为m，电荷量为q（q0）。粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成30角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的出射点到两平面交线O的距离为： （ ）A B C D【答案】D【解析】根据题意，粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，则轨迹与ON相切，设切点为C点，入射点为D点，出射点为A点，粒子在磁场中的轨迹圆心为点，根据几何知识可得，则三角形AB为等边三角形，故AB=60，而MON=30，OCA=90，故CA为一条直线，所以AOC为直角三角形，故粒子离开磁场的出射点到O的距离为
12、，而半径公式，故距离为，D正确。【方法技巧】带电粒子在匀强磁场中运动时，洛伦兹力充当向心力，从而得出半径公式，周期公式，运动时间公式，知道粒子在磁场中运动半径和速度有关，运动周期和速度无关，画轨迹，定圆心，找半径，结合几何知识分析解题。3【2015广东16】在同一匀强磁场中，粒子（）和质子（）做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则粒子和质子： （ ）A运动半径之比是21 B运动周期之比是21C运动速度大小之比是41 D受到的洛伦兹力之比是21【答案】B【方法技巧】qvB和T，是求解带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动问题的法宝。4【2015海南1】如图所示，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： （ ）A向上 B向下 C向左 D向右【答案】A【解析】条形磁铁的磁感线方向在a点为垂直P向外，粒
