《2013届高三物理一轮配套练习8.2 磁场对运动电荷的作用 新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013届高三物理一轮配套练习8.2 磁场对运动电荷的作用 新人教版选修3-1（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节 磁场对运动电荷的作用随堂演练巩固1. 现有质子（ ）氚核（ ）和 粒子（ ）有静止经过相同的加速电场后垂直进入1H3142eH同一匀强磁场，则它们的运动半径之比和周期之比为来源:Zxxk.ComA. 1:3:2 1:3:4 B. 1:2:3 1:1:2 C. 1: 1:3:2 D. 3:2:13:23:1解析：根据动能定理 Uq= 得经过加速电场的末速度 ，粒子垂直进入同一匀强21mv2Uqmv磁场的运动半径 ，得 ，即半径之比为 1: ；周期之比为qrB2qUmr3:，即周期之比为 1:3：2，选项 C 正确。2mBqT2.(2010 海南海口高三调研测试)如图所示,一束电子以大小不
2、同的速率沿图示方向飞入横截面为一正方形的匀强磁场区,在从 ab 边离开磁场的电子中,下列判断正确的是A. 从 b 点离开的电子速度最大B. 从 b 点离开的电子在磁场中运动时间最长C. 从 b 点离开的电子速度偏转角最大D. 在磁场中运动时间相同的电子,其轨迹线一定重合【解析】 由 r=qB 知 vR,从 b 点离开的电子的轨迹半径最大,因而速度最大,A 对;从 a点离开的电子在磁场中运动轨迹的圆心角最大,时间最长,B 、C 错;在磁场中运动时间相同的电子,轨迹的圆心角相等,其轨迹线一定重合,D 对.【答案】AD3.(2011 浙江理综,20)利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子.
3、图中板 MN 上方是磁感应强度大小为 B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,板上有两条宽度分别为 2d 和 d 的缝,两缝近端相距为 L.一群质量为 m、电荷量为 q,具有不同速度的粒子从宽度为 2d 的缝垂直于板 MN 进入磁场 ,对于能够从宽度为 d 的缝射出的粒子,下列说法正确的是A. 粒子带正电B. 射出粒子的最大速度为 (3)2qBdLmC. 保持 d 和 L 不变,增大 B,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D. 保持 d 和 B 不变,增大 L,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大【 解析】 粒子向右偏转,由左手定则判断,粒子带负电,选项A 错误;最大半径为 r=r= ；最大速度为
4、,选项B 正确;保持 d 和 L 不变,粒子的最32mvq(3)2qBdLv大半径及最小半径不变,由半径公式 r= 知,增大 B,射出粒子的最大速度与最小速度之差增m大,选项C 正确;保持 d 和 B 不变,增大 L,最大半径和最小半径的差值不变,由半径公式 r=知, 射出粒子的最大速度与最小速度之差不变,选项D 错误.vqB【答案】BC)4.(2010 江苏高考,9)如图所示,在匀强磁场中附加另一匀强磁场,附加磁场位于图中阴影区域,附加磁场区域的对称轴 OO与垂直.a、b、c 三个质子先后从 S 点沿垂直于磁场的方向射入磁场,它们的速度大小相等,b 的速度方向与垂直,a、c 的速度方向与 b
5、 的速度方向间的夹角分别为 ,且 .三个质子经过附加磁场区域后能达到同一点 S,则下列说法中正确的有A. 三个质子从 S 运动到 S 的时间相等B. 三个质子在附加磁场以外区域运动时,运动轨迹的圆心均在 OO轴上C. 若撤去附加磁场,a 到达连线上的位置距 S 点最近D. 附加磁场方向与原磁场方向相同【解析】 质子在磁场(包括附加磁场)中的速度不变,仍相等.因它们的路程不相等,所以时间不等,选项A 错误;在附加磁场外运动时,它们的轨迹半径相等,射入或射出的 速度方向与连线并不都垂直,则圆心并不都在 OO轴上,选项B 错误;去掉附加磁场后,质子的运动轨迹如图所示,三个质子到达连线的位置距离 S
6、的长度分别为由于 ,所以 sa 最小,选项C 正确;质子按题图轨迹通2cos,2cosabR，过附加磁场,则它的方向与原磁场方向相同.【答案】CD5.(2012 浙江温州高三八校联考,12)如图所示为一个质量为 m、带电荷量为+q 的圆环,可在水平放置的粗糙细杆上自由滑动,细杆处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,圆环以初速度 v0向右运动直至处于平衡状态,则圆环克服摩擦力做的功可能为A.0 B. 210mvC. D. 23qmgB22-gqB【 解析】 当圆环带负电时，对圆环受力分析如图（1）所示，随着向右运动，速度逐渐减小，直到速度减小为零，所 以克服摩擦力做功为 W= 210mv当圆环带正
7、电时：设当安培力等于重力时，圆环的速度为 v，则 mg=qvB,即 v= .当gqBv=v时，如图（2）所示，重力与洛伦兹力平衡，所以圆环做匀速运动，所以克服摩擦力做功为 W=0；当 vv时，如图（4）所示，管壁对圆环有向下的弹力，随着圆环向右减速运动，210mv洛伦兹力逐渐减小，弹力逐渐减小，摩擦力逐渐减小，直到弹力减小到零，摩擦力也为零，此时重力和洛伦兹力平衡，此后圆环向右做匀速运动.所以克服摩擦力做功为 W,22211100 mgqBmvv综上分析，可知A 、B、D 项 正确【答案】ABD6.圆心为 O、半径为 r 的圆形区域中有一个磁感应强度为 B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场,与区域
8、边缘的最短距离为 L 的 O处有一竖直放置的荧屏 MN,今有一质量为 m 的电子以速率 v 从左侧沿 OO方向垂直射入磁场,越出 磁场后打在荧光屏上的 P 点,如图所示,求 OP 的长度和电子通过磁场所用的时间.【解析】 电子所受重力不计,它在磁场中做匀速圆周运动,圆心为 O,半径为 R.圆弧段轨迹AB 所对的圆心角为 ,电子越出磁场后做速率仍为 v 的匀速直线运动,如图所示,连结 OB,由于OAOOBO,又 OAOA,故 OBOB, 由于原有 BPOB,可见 O、B、P 在同一直线上,且OOP=AOB=, 在直角三角形P 中, OP=(L+r)t an,而, ,所以求得 R 后就可以求出 O
9、P 了,电子经过磁场的时间可用2tan1t2trRt= 来求得.ABRv由 Bev= 得2vRm=eBOP=（L+r）tan , 2tan,reRmv222tant1ermvBOP=（L+r）tan = 22()Lver2arctn(rBm22ta()Rvever答案： 2()rLB22actn()ermvB7.(选做题)(2012 江苏盐城高三摸底,15)如图甲所示的坐标系中,第四限象内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场,x 方向的宽度 OA=20 cm,y 方向无限制,磁感应强度B 0=110-34T. 现有一比荷为 =21011C/kg 的正离子以某一速度从 O 点射入磁场,=60,离子通
10、qm过磁场后刚好从 A 点射出.(1)求离子进入磁场 B0的速度的大小;(2)离子进入磁场 B0后,某时刻再加一个同方向的匀强磁场,使离子做完整的圆周运动,求所加磁场磁感应强度的最小值;(3)离子进入磁场 B0后,再加一个如图乙所示的变化磁场(正方向与 B0方向相同,不考虑磁场变化所产生的电场),求离子从 O 点到 A 点的总时间.)【 解析】 (1)如图所示,由几何关系得离子在磁场中运动时的轨道半径 r1=0.2 m ，离子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力 Bqv= ,求得:v=410 6 m/s.21mvr(2)由 Bqv= 知,B 越小,r 越大.设离子在磁场中最大半径为 R.
11、21mvr由几何关系得:R=0.05 m.由牛顿运动定律得 B1qv= ,求得2vRB1=410-4T则外加磁场B 1=310-4T.(3)离子在原磁场中运动周期 T1= =10 -7s2mBq离子在磁场中运动第一次遇到外加磁场的过程中轨迹对应的圆心角为 1= -7206此时施加附加磁场时离子在磁场中能做的圆周运动的最大半径 为 r2由几何关系知:r 2= 0.20.028 m13-9离子在有附加磁场时运动半径为 r3则 ,求得 r3= 0.017 m223mvBq60因 r3 B.B 03mvea03veaC.B= D.B 0202【解析】 当电子从 C 点沿方向射出磁场时,此时是电子从边穿
12、出的临界点,磁感应强度取最大值,根据几何知识得电子做圆周运动的轨道半径 r=,又 r= ,解得 B=0mveB选项B 正确.03mvea【答案】B7.如图所示,长方形 abcd 长 ad=0.6 m, 宽 ab=0.3 m,O 、e 分别是 ad、bc 的中点,以 ad 为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场),磁感应强度 B=0.25 T. 一群不计重力、质量 m=310-7kg 、电荷量 q=210-3C 的带电粒子以速度 v=5102 m/s 沿垂直 ad 方向且垂直于磁场射入磁场区域,则 A. 从 Od 边射入的粒子,出射点全部分布在 Oa 边B. 从 aO 边射入的粒子
13、,出射点全部分布在 ab 边C. 从 Od 边射入的粒子,出射点分布在 Oa 边和 ab 边D. 从 aO 边射入的粒子,出射点分布在 ab 边和 be 边【解析】 带电粒子进入磁场只受到洛伦兹力的作用,做匀速圆周运动,在磁场中的轨迹是圆周的一部分,且轨道半径大小为 R= = =0.3 m, 又知道 aO=ab=0.3 m, 正mvqB7233105.好等于粒子做圆周运动的半径,而粒子带正电,洛伦兹力向上,从 d 点到 O 点进入的全部从 be边出去,若 abcd 全部是磁场，则从 O 点进入的应从 b 点出去，所以在半圆形磁场中，从 O 点进入的应从 be 出去，故 从 aO 边进入的一部分
14、从 be 边出去，一部分从 ab 边出去,由以上分析可知只有D 选项是正确的.【答案】D 来源:学科网 ZXXK8.(2011 吉林东北师大附中摸底,7)如图所示,MN 是一荧光屏,当带电粒子打到荧光屏上时,荧光屏能够发光.MN 的上方有磁感应强度为 B 的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.P 为屏上的一小孔,PQ 与 MN 垂直.一群质量为 m、带电荷量 q 的粒子(不计重力),以相同的速率 v,从 P 处沿垂直于磁场方向射入磁场区域,且分布在与 PQ 夹角为 的范围内,不计粒子间的相互作用.则以下说法正确的是A. 在荧光屏上将出现一个圆形亮斑,其半径为 mvqBB. 在荧光屏上将出现一个条形
15、亮线,其长度为 (1-cos)2C. 在荧光屏上将出现一个半圆形亮斑,其半径为 mvqBD. 在荧光屏上将出现一个条形亮线,其长度为 (1-sin)2【 解析】 带电粒子射入磁场区域,将受到洛伦兹力作用而向左偏转,其到达荧光屏的最远位置距小孔 P 为圆周运动的直径,由于 qvB= ,则 R= ;而最右边射入磁场的带电粒子容2mvRqB易求得到达荧光屏的位置距小孔 P 为 cos ,故荧光屏上将出现的条形亮线长度为qB(1-cos).2mvqB【答案】B二、(论述计算题(本题共 2 小题,共 36 分)9.(18 分)(2010 全国高考卷,26)如图,在0x 区域内存在与 xy 平面垂直的匀强3a磁场,磁感应强度的大小为 B.在 t=0 时刻,一位于坐标原点的粒子源在 xy 平面内发射出
