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1、2022年高考物理大一轮复习题组层级快练40第九单元磁场2磁吃运动电荷的作用一、选择题1.(xx太原模拟)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为地磁场的示意图(虚线，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(He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
2、转，不带电的射线不偏转，选项B正确2.(xx安徽芜湖模拟)如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成角(00)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射点到两平面交线O的距离为()A. B.C. D.答案D解析设射入磁场的入射点为A，延长入射速度v所在直线交ON于一点C，则轨迹圆与AC相切；由于轨迹圆只与ON有一个交点，所以轨迹圆与ON相切，所以轨迹圆的圆心必在ACD的角平分线上，作出轨迹圆如图所示，其中
3、O为圆心，B为出射点由几何关系可知OCD30，RtODC中，CDODcot30R；由对称性知，ACCDR；等腰ACO中，OA2ACcos303R；等边OAB中，ABR，所以OBOAAB4R.由qvBm，得R，所以OB，D项正确7(xx四川)如图所示，正六边形abcdef区域内有垂直于纸面的匀强磁场一带正电的粒子从f点沿fd方向射入磁场区域，当速度大小为vb时，从b点离开磁场，在磁场中运动的时间为tb，当速度大小为vc时，从c点离开磁场，在磁场中运动的时间为tc，不计粒子重力则()Avbvc12，tbtc21Bvbvc21，tbtc12Cvbvc21，tbtc21Dvbvc12，tbtc12答案
4、A解析由题可得带正电粒子在匀强磁场中受洛伦兹力做匀速圆周运动，且洛伦兹力提供做圆周运动的向心力，由qvBmmr，T可以得出vbvcrbrc12，又由T且粒子运动一周为2，可以得出时间之比等于偏转角之比由上图看出偏转角之比为21.则tbtc21，可得A项正确，B、C、D三项错误8.如图所示，在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的感光板从圆形磁场最高点P以速度v垂直磁场射入大量的带正电的粒子，且粒子所带电荷量为q、质量为m.不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动，以下说法正确的是()A只要对着圆心入射，出射后均可垂直打在MN上B即使是对着圆心入射的粒子，其出射
5、方向的反向延长线也不一定过圆心C对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场中通过的弧长越长，时间也越长D只要速度满足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上答案D解析对着圆心入射，只有轨道半径为R的粒子出射后可垂直打在MN上，选项A错误；由对称性可知，对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线一定过圆心，选项B错误；对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场中通过的弧长所对的圆心角越小，运动时间越短，选项C错误；只要速度满足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，选项D正确9.如图所示，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点大量质量为m、电荷量为q的带正电粒
6、子，在纸面内沿各个方向以相同速率v从P点射入磁场这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上，PQ圆弧长等于磁场边界周长的.不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该匀强磁场的磁感应强度大小为()A. B.C. D.答案D解析这些粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得qvB.从Q点离开磁场的粒子是这些粒子中离P点最远的粒子，所以PQ为从Q点离开磁场的粒子的轨迹圆弧的直径，由图中几何关系可知，该粒子轨迹圆的圆心O、磁场圆的圆心O和点P形成一个直角三角形，由几何关系可得，rRsin60R.联立解得B，D项正确10.如图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有5个带电粒子从图中箭头所示位
7、置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为()粒子编号质量电荷量(q0)速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqvA.3、5、4 B4、2、5C5、3、2 D2、4、5答案D解析由左手定则可以判断a、b带同种电荷，且与c电性相反，再由r可以判断5个粒子做圆周运动的半径分别为、，结合题图半径可以判断只有D项正确二、非选择题11如图所示，纸面内有E、F、G三点，GEF30，EFG135，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于
8、纸面向外先使带有电荷量为q(q0)的点电荷a在纸面内垂直于EF从F点射出，其轨迹经过G点；再使带有同样电荷量的点电荷b在纸面内与EF成一定角度从E点射出，其轨迹也经过G点，两点电荷从射出到经过G点所用的时间相同，且经过G点时的速度方向也相同已知点电荷a的质量为m，轨道半径为R，不计重力，求：(1)点电荷a从射出到经过G点所用的时间；(2)点电荷b的速度的大小答案(1)(2)解析(1)设点电荷a的速度大小为v，由牛顿第二定律得qvBm由式得v设点电荷a做圆周运动的周期为T，有T如图，O和O1分别是a和b的圆轨道的圆心设a在磁场中偏转的角度为，b在磁场中偏转的角度为1，由几何关系得90，160故a
9、从开始运动到经过G点所用的时间t为t(2)设点电荷b的速度大小为v1，轨道半径为R1，依题意有t由式得v1v由于两轨道在G点相切，所以过G点的半径OG和O1G在同一直线上由几何关系和题给条件得160R12R联立式，解得v112如图所示，一个质量为m，带电量为q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从点b处穿过x轴，速度方向与x轴正方向的夹角为30.粒子的重力不计，试求：(1)圆形匀强磁场区域的最小面积？(2)粒子在磁场中运动的时间？(3)b点到O点的距离？答案(1)(2)(3)解析(1)带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力
10、提供向心力Bqvm其转动半径为R带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，连接粒子在磁场区入射点和出射点得弦长为：lR要使圆形匀强磁场区域面积最小，其半径刚好为l的一半，即：rlR其面积为Sminr2(2)带电粒子在磁场中轨迹圆弧对应的圆心角为120，带电粒子在磁场中运动的时间为转动周期的，tT(3)带电粒子从O处进入磁场，转过120后离开磁场，再做直线运动从b点射出时Ob距离：d3R.13.如图，虚线OL与y轴的夹角60，在此角范围内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子从左侧平行于x轴射入磁场，入射点为M.粒子在磁场中运动的轨道半径为R.粒子离开磁场后的运动轨迹与x轴交于P点(图中未画出)，且OPR.不计重力求M点到O点的距离和粒子在磁场中运动的时间答案(1)R或(1)R或解析根据题意，带电粒子进入磁场后做圆周运动，运动轨迹交虚线O
