《新高考物理一轮复习精练题专题12.2 带电粒子在磁场中的运动（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习精练题专题12.2 带电粒子在磁场中的运动（含解析）（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 专题12.2 带电粒子在磁场中的运动【练】目录一练基础题型1二、练名校真题7三练规范解答15一练基础题型1.(2021江苏连云港市锦屏中学期中) 如图所示，一正电荷水平向右射入蹄形磁铁的两磁极间。此时，该电荷所受洛伦兹力的方向是()A.向左 B.向右C.垂直纸面向里 D.垂直纸面向外【答案】D【解析】正电荷向右运动，蹄形磁铁两极间磁场方向向上，由左手定则可知，电荷所受洛伦兹力的方向垂直纸面向外，故选项D正确。2.(2021江西省教学质量监测)科学家预言，自然界存在只有一个磁极的磁单极子，磁单极子N的磁场分布如图甲所示，它与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似。假设磁单极子N和正点电荷Q均固定，
2、有相同的带电小球分别在N和Q附近 (图示位置)沿水平面做匀速圆周运动，则下列判断正确的是()A.从上往下看，图甲中带电小球一定沿逆时针方向运动B.从上往下看，图甲中带电小球一定沿顺时针方向运动C.从上往下看，图乙中带电小球一定沿顺时针方向运动D.从上往下看，图乙中带电小球一定沿逆时针方向运动【答案】A【解析】根据圆周运动的受力条件可以从图乙中判断带电小球带的一定是负电，且在电场中小球的运动方向与电场力的方向无关；根据左手定则可知图甲中带电小球一定沿逆时针方向运动。3从太阳和其他星体发射出的高能粒子流，在射向地球时，由于地磁场的存在，改变了运动方向，对地球起到了保护作用如图1为地磁场的示意图(虚
3、线，方向未标出)，赤道上方的磁场可看成与地面平行，若有来自宇宙的一束粒子流，其中含有(氦的原子核)、(电子)、(光子)射线以及质子，沿与地球表面垂直的方向射向赤道上空，则在地磁场的作用下()A射线沿直线射向赤道B射线向西偏转C射线向东偏转D质子向北偏转【答案】B【解析】赤道上方磁场方向与地面平行、由南向北，根据左手定则可知，带正电的射线和质子向东偏转，带负电的射线向西偏转，不带电的射线不偏转，选项B正确4.(多选)(2021辽宁辽南协作校第一次模拟)如图所示，在MNQP中有一垂直纸面向里的匀强磁场。质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场。图中实线是它
4、们的轨迹，已知O是PQ的中点，不计粒子重力。下列说法中正确的是()A.粒子c带正电，粒子a、b带负电B.射入磁场时粒子c的速率最小C.粒子a在磁场中运动的时间最长D.若匀强磁场磁感应强度增大，其他条件不变，则a粒子运动时间不变【答案】AC【解析】带电粒子在磁场中受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则可知粒子c带正电，粒子a、b带负电，A正确；洛伦兹力提供向心力qvBm，解得v，根据几何关系可知粒子a运动的半径最小，所以粒子a的速率最小，B错误；粒子在磁场中运动的周期为T，粒子a在磁场中轨迹对应的圆心角最大，大小为180，所以粒子a在磁场中运动的时间最长，为半个周期，C正确；洛伦兹力提供向心力qvB
5、m，解得粒子运动半径R，磁感应强度B增大，可知粒子a运动的半径减小，所以粒子运动的圆心角仍然为180，结合上述T可知粒子运动的周期改变，所以粒子a运动的时间改变，D错误。5(多选)带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场，恰做匀速直线运动，如图所示，若油滴质量为m，磁感应强度为B，重力加速度为g，则下列说法正确的是()A油滴必带正电荷，电荷量为B油滴必带正电荷，比荷C油滴必带负电荷，电荷量为D油滴带什么电荷都可以，只要满足q【答案】AB【解析】油滴水平向右匀速运动，其所受洛伦兹力必向上，与重力平衡，故带正电，其电荷量q，油滴的比荷为，选项A、B正确6(多选)(2021河北唐山市模拟)两个质子以不同速
6、度均在匀强磁场中做匀速圆周运动，轨迹如图所示，两圆周相切于A点，过A点作一直线与两圆周交于D点和C点若两圆周半径r1r212，下列说法正确的有()A两质子速率之比v1v212B两质子周期之比T1T212C两质子由A点出发第一次分别到达D点和C点经历的时间之比t1t212D两质子分别运动到D点和C点处时的速度方向相同【答案】AD【解析】质子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得qvBm，则v，所以两质子的速率之比为12，A正确；又T，解得T，所以两质子的周期之比为11，B错误；由题图可知两质子由A点出发第一次分别运动到D点和C点时的偏转角相等，由于周期相同，则两质子的
7、运动时间相等，C错误；由于两质子的偏转角相等，则两质子分别运动到D点和C点时的速度方向相同，D正确7图甲是洛伦兹力演示仪，图乙是演示仪结构图玻璃泡内充有稀薄的气体，由电子枪发射电子束，在电子束通过时能够显示电子的径迹图丙是励磁线圈的原理图两线圈之间产生近似匀强磁场，线圈中电流越大磁场越强，磁场的方向与两个线圈中心的连线平行，电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形关于电子束的轨道半径，下列说法正确的是()A只增大电子枪的加速电压，轨道半径不变B只增大电子枪的加速电压，轨道半径变小C只增大
8、励磁线圈中的电流，轨道半径不变D只增大励磁线圈中的电流，轨道半径变小【答案】D【解析】只增大电子枪的加速电压U，由eUmv2可知，电子进入磁场的速度增大，半径r变大，选项A、B错误；只增大励磁线圈中的电流，磁场的磁感应强度B增大，半径r变小，选项C错误，D正确8.(多选)(2021河南郑州市质检)如图所示，质量为m、电荷量为q的圆环可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度时间图象可能是下列选项中的()【答案】AD【解析】带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，当重力与洛伦兹力相等时，圆环将做
9、匀速直线运动，A正确；当洛伦兹力大于重力时，圆环受到摩擦力的作用，并且随着速度的减小而减小，圆环将做加速度逐渐减小的减速运动，最后做匀速直线运动，D正确；如果重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用，且摩擦力越来越大，圆环将做加速度逐渐增大的减速运动，B、C错误9.如图所示，长为l的绝缘轻绳上端固定于O点，下端系一质量为m的带负电小球，在小球运动的竖直平面内有垂直该平面向里的匀强磁场某时刻给小球一垂直于磁场、水平向右的初速度，小球能做完整的圆周运动不计空气阻力，重力加速度为g，则()A小球做匀速圆周运动B小球运动过程中机械能不守恒C小球在最高点的最小速度v1D最低点与最高点的绳子拉力差值大于6mg
10、【答案】D【解析】重力对小球做功，所以小球在运动过程中速率不断变化，A错误；小球在运动过程中，绳子的拉力与洛伦兹力不做功，只有重力做功，故小球运动过程中机械能守恒，B错误；当小球恰好经过最高点时，由牛顿第二定律得mgqv1Bm，故v1，C错误；由牛顿第二定律，小球在最低点有FTmgqvBm，在最高点有mgFTqvBm，由机械能守恒定律得mv2mg2lmv2，联立以上方程得，最低点与最高点绳子的拉力差FTFTFT6mgqB(vv)6mg，D正确10.(多选)(2021陕西安康市月考)如图，矩形ABCD区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，AB2d，BCd，E为AB中点从E点沿垂直AB方向射入粒子a，
11、粒子a经磁场偏转后从D点出磁场，若仍从E点沿垂直AB方向射入粒子b，粒子b经磁场偏转后从B点出磁场，已知a、b粒子的质量相等，电荷量相等，不计粒子的重力，则()Aa、b粒子均带正电Ba、b粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为41Ca、b粒子在磁场中运动的速率大小之比为21Da、b粒子在磁场中运动的时间之比为13【答案】BD【解析】根据左手定则判断可知，a粒子带正电，b粒子带负电，A错误；在磁场中，洛伦兹力提供向心力，粒子的运动轨迹如图，对a粒子，由几何知识可得(Rad)2(d)2Ra2，解得Ra2d由图可知b粒子在磁场中做圆周运动的半径为Rbd，则a、b粒子在磁场中做圆周运动的半径之比为41，B
12、正确；在磁场中，洛伦兹力提供向心力，根据qvBm可得v，由于a、b粒子的质量相等，电荷量相等，则a、b粒子在磁场中运动的速率大小之比为41，C错误；根据T，可知，两粒子的运动周期相同，由几何关系知，a粒子运动的圆心角为，b粒子运动的圆心角为，根据tT可得，a、b粒子在磁场中运动的时间之比为13，D正确二、练名校真题1.(20211月河北学业水平选择性考试模拟演练，5)如图所示，x轴正半轴与虚线所围区域内存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里。甲、乙两粒子分别从距x轴h与2h的高度以速率v0平行于x轴正向进入磁场，并都从P点离开磁场，OPh。则甲、乙两粒子比荷的比值为(不计重力，s
13、in 370.6，cos 370.8)()A.3241 B.5641 C.6441 D.4128【答案】C【解析】画出两个粒子的轨迹如图所示，设甲粒子的轨道半径为R1，乙粒子的轨道半径为R2，根据几何关系有：(R1h)2(0.5hhtan 37)2R，解得R1h，因为2htan 370.5h2h，所以R22h，又因为Bqvm，所以，两粒子的比荷的比值为6441，故C正确。5.(多选)(2021山西吕梁市第一次模拟)如图所示，在荧光屏MN上方分布了水平方向的匀强磁场，方向垂直纸面向里。距离荧光屏d处有一粒子源S，能够在纸面内不断地向各个方向同时发射电荷量为q，质量为m的带正电粒子，不计粒子的重力
14、，已知粒子做圆周运动的半径也恰好为d，则()A.粒子能打到荧光屏上的区域长度为2dB.能打到荧光屏上最左侧的粒子所用的时间为C.粒子从发射到达到荧光屏上的最长时间为D.同一时刻发射的粒子打到荧光屏上的最大时间差【答案】BD【解析】打在荧光屏上粒子轨迹的临界状态如图甲所示：甲根据几何关系知，带电粒子能到达荧光屏上的长度为lRRRd，A错误；由运动轨迹图可知，能打到荧光屏上最左侧的粒子偏转了半个周期，故所用时间为tT，又T，解得t，B正确；设此时粒子出射速度的大小为v，在磁场中运动时间最长(优弧1)和最短(劣弧2)的粒子运动轨迹示意图如图乙所示：乙粒子做整个圆周运动的周期T，由几何关系可知最短时间
15、t2T，最长时间t1T，根据题意得同一时刻发射的粒子打到荧光屏上的最大时间差tt1t2，解得t，C错误，D正确。6.(2021湖北荆门市4月模拟)如图所示，边界OM与ON之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界ON上有一粒子源S。某一时刻，从离子源S沿平行于纸面，向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所有粒子的初速度大小相等，经过一段时间有大量粒子从边界OM射出磁场。已知MON30，从边界OM射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于T(T为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界OM射出的粒子在磁场中运动的最短时间为()A.T B.T C.T D.T【答案】A【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，入射
