2019年高考物理總復習第九章磁場第2課時磁吃運動電荷的作用課時訓練教科版20180723322

.*;;第2課時磁場對運動電荷的作用1.〔2019·廣西桂林期中〕在陰極射線管〔電子從負極流向正極〕的正上方平行放置通以電流I的一根直導線,其電流方向如下圖.那么陰極射線的偏轉方向為〔D〕A.垂直紙面向里 B.向下垂直紙面向外C.向上 D.向下解析:由通電導線的電流方向,根據(jù)右手螺旋定那么可得電子射線管處于垂直紙面向里的磁場,當電子流方向從左向右,那么由左手定那么可得電子向下偏轉,選項D正確,A,B,C錯誤.2.〔2019·湖南瀏陽期中〕〔多項選擇〕在一個邊界為等邊三角形的區(qū)域內,存在一個方向垂直于紙面向里的勻強磁場,在磁場邊界上的P點處有一個粒子源,發(fā)出比荷一樣的三個粒子a,b,c〔不計重力〕沿同一方向進入磁場,三個粒子通過磁場的軌跡如下圖,用ta,tb,tc分別表示a,b,c通過磁場的時間;用ra,rb,rc分別表示a,b,c在磁場中的運動半徑,那么以下判斷正確的選項是〔AC〕A.ta=tb>tc B.tc>tb>taC.rc>rb>ra D.rb>ra>rc解析:粒子在磁場中做勻速圓周運動,由圖示情景可知,粒子軌道半徑rc>rb>ra,粒子轉過的圓心角θa=θb>θc,粒子在磁場中做圓周運動的周期T=,由于粒子的比荷一樣、B一樣,那么粒子周期一樣,粒子在磁場中的運動時間t=T,由于θa=θb>θc,T一樣,那么ta=tb>tc,選項A,C正確,B,D錯誤.3.〔2019·河北石家莊期中〕如下圖,一個電子沿AO方向垂直射入勻強磁場中,磁場只限于半徑為r的圓內.假設電子速度為v,質量為m,帶電荷量為q,磁感應強度為B.電子在磁場中偏轉后從C點射出,∠AOC=120°,下面結論正確的選項是〔B〕A.電子經過磁場的時間為B.電子經過磁場的時間為C.磁場半徑r為D.AC間的間隔為解析:由Bqv=m,可得R=,由圖可知電子在磁場中轉過的圓心角為60°,根據(jù)幾何知識可知AC長等于半徑R=;電子運動的時間t=T=·=;分析可知,半徑r=Rtan30°=,=R=,選項B正確,A,C,D錯誤.4.〔多項選擇〕空間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場,圖中的正方形為其邊界,一細束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點入射.這兩種粒子帶同種電荷,它們的電荷量、質量均不同,但其比荷一樣,且都包含不同速率的粒子,不計重力.以下說法正確的選項是〔BD〕A.入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同B.入射速度一樣的粒子在磁場中的運動軌跡一定一樣C.在磁場中運動時間一樣的粒子,其運動軌跡一定一樣D.在磁場中運動時間越長的粒子,其軌跡所對的圓心角一定越大解析:由于粒子比荷一樣,由R=可知速度一樣的粒子軌跡半徑一樣,運動軌跡也必一樣,選項B正確;對于入射速度不同的粒子在磁場中可能的運動軌跡如下圖,由圖可知,粒子的軌跡直徑不超過磁場邊界一半時轉過的圓心角都一樣,運動時間都為半個周期,而由T=知所有粒子在磁場運動周期都一樣,選項A,C錯誤,再由t=T=可知選項D正確.5.〔多項選擇〕如下圖,直線MN與程度方向成60°角,MN的右上方存在垂直紙面向外的勻強磁場,左下方存在垂直紙面向里的勻強磁場,兩磁場的磁感應強度大小均為B.一粒子源位于MN上的a點,能程度向右發(fā)射不同速率、質量為m〔重力不計〕、電荷量為q〔q>0〕的同種粒子,所有粒子均能通過MN上的b點,ab=L,那么粒子的速度可能是〔AB〕A. B. C. D.解析:由題意可知粒子可能的運動軌跡如下圖,所有圓弧的圓心角均為120°,所以粒子運動的半徑為R=·〔n=1,2,3,…〕,由洛倫茲力提供向心力得qvB=m,那么v==·〔n=1,2,3,…〕,選項A,B正確.6.〔2019·河北邯鄲期中〕如下圖,在第一象限內有垂直紙面向里的勻強磁場,一對質量和電荷量均相等的正、負離子〔不計重力〕分別以一樣速度沿與x軸成30°角從原點射入磁場,那么正、負離子在磁場中〔B〕A.運動時間之比為1∶2B.運動時間之比為2∶1C.運動軌道半徑不相等D.重新回到邊界的位置與O點的間隔相等解析:一對質量和電荷量均相等的正、負離子〔不計重力〕分別以一樣速度沿與x軸成30°角從原點射入磁場,由半徑公式可得R=,它們的半徑相等,周期也相等.由于它們在磁場中運動的圓弧長度不一樣,所以它們的圓心角不等.因此它們在磁場中運動時間不一樣.正離子進入磁場后,在洛倫茲力作用下向上偏轉,而負離子在洛倫茲力作用下向下偏轉.正離子以60°入射,那么圓弧對應的圓心角為120°,而負離子以30°入射,那么圓弧對應的圓心角為60°,所以正離子運動時間是負離子時間的2倍.選項A,C錯誤,B正確;它們的圓心角不等,那么所對應的弦也不等,即重新回到邊界的位置與O點的間隔不相等,選項D錯誤.7.導學號58826194〔2019·遼寧莊河期中〕如下圖,在圓形區(qū)域內存在垂直紙面向外的勻強磁場,ab是圓的直徑.一不計重力的帶電粒子從a點射入磁場,速度大小為v,當速度方向與ab成30°角時,粒子在磁場中運動的時間最長,且為t;假設一樣的帶電粒子從a點沿ab方向射入磁場,也經時間t飛出磁場,那么其速度大小為〔D〕A.v B.v C.v D.v解析:粒子在磁場中的運動半徑r=,當粒子從b點飛出磁場時,如圖1所示,入射速度與出射速度與ab的夾角相等,所以速度的偏轉角為60°,軌跡對應的圓心角為60°.設磁場的半徑為R,根據(jù)幾何知識得,軌跡半徑為r1=2R;根據(jù)T=,與速度無關,當粒子從a點沿ab方向射入磁場時,經過磁場的時間也是t,說明軌跡對應的圓心角與第一種情況相等,也是60°,如圖2所示,根據(jù)幾何知識得,粒子的軌跡半徑為r2=R,所以==,解得v′=v,選項D正確.8.〔2019·山東省實驗中學第一次診斷〕〔多項選擇〕如下圖,兩個質量相等的帶電粒子a,b在同一位置A以大小一樣的速度射入同一勻強磁場,兩粒子的入射方向與磁場邊界的夾角分別為30°和60°,經磁場偏轉后兩粒子都經過B點,AB連線與磁場邊界垂直,那么〔CD〕A.a粒子帶正電,b粒子帶負電B.兩粒子的軌道半徑之比Ra∶Rb=∶1C.兩粒子所帶電荷量之比qa∶qb=∶1D.兩粒子的運動時間之比ta∶tb=2∶解析:a粒子是30°入射的,而b粒子是60°入射的,由于從B點射出,那么a粒子受到的洛倫茲力方向沿b粒子速度方向,而b粒子受到的洛倫茲力方向沿a粒子速度方向,由磁場方向得a粒子帶負電,而b粒子帶正電,選項A錯誤;A,B連線是兩粒子的運動圓弧對應的弦,那么弦的中垂線與各自速度方向直線的交點即為各自圓心.結果發(fā)現(xiàn),兩圓心的連線與兩個半徑構成一個角為30°,另一個為60°的直角三角形.根據(jù)幾何關系,那么有兩半徑相比為Ra∶Rb=∶=1∶,故B錯誤,由牛頓第二定律得qvB=m,解得q=,兩粒子所帶電荷量之比==,選項C正確;粒子在磁場中做圓周運動的周期T=,==,粒子在磁場中的運動時間t=T,兩粒子的運動時間之比==×=,選項D正確.9.導學號58826195如下圖,ABC為與勻強磁場垂直的邊長為a的等邊三角形,比荷為的電子以速度v0從A點沿AB邊出射,欲使電子經過BC邊,磁感應強度B的取值為〔C〕A.B> B.B<C.B< D.B>解析:當電子從C點分開磁場時,電子做勻速圓周運動對應的半徑最小,設為R,由幾何知識得2Rcos30°=a,解得R=;欲使電子能經過BC邊,必須滿足R>,而R=,所以>,解得B<,選項C正確.10.〔2019·北京昌平期末〕如下圖,在矩形區(qū)域abcd內充滿垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B.在ad邊中點O的粒子源,在t=0時刻垂直于磁場發(fā)射出大量的同種帶電粒子,所有粒子的初速度大小一樣,方向與Od的夾角分布在0～180°范圍內.沿Od方向發(fā)射的粒子在t=t0時刻剛好從磁場邊界cd上的p點分開磁場,ab=1.5L,bc=L,粒子在磁場中做圓周運動的半徑R=L,不計粒子的重力和粒子間的互相作用,求:〔1〕粒子在磁場中的運動周期T;〔2〕粒子的比荷;〔3〕粒子在磁場中運動的最長時間.解析:〔1〕初速度沿Od方向發(fā)射的粒子在磁場中運動的軌跡如圖1,其圓心角為θ,由幾何關系有sinθ=所以θ=60°,=,解得T=6t0.〔2〕粒子做圓周運動的向心力由洛倫茲力提供,根據(jù)牛頓第二定律得qvB=m,v=,所以T=,解得=.〔3〕如圖2所示,在磁場中運動時間最長的粒子的軌跡的弦長Ob=L,圓軌跡的直徑為2L,所以Ob弦對應的圓心角為120°,粒子在磁場中運動的最長時間tmax==2t0.答案:〔1〕6t0〔2〕〔3〕2t011.〔2019·海南卷,14〕如圖,A,C兩點分別位于x軸和y軸上,∠OCA=30°,OA的長度為L.在△OCA區(qū)域內有垂直于xOy平面向里的勻強磁場.質量為m、電荷量為q的帶正電粒子,以平行于y軸的方向從OA邊射入磁場.粒子從某點射入時,恰好垂直于OC邊射出磁場,且粒子在磁場中運動的時間為t0.不計重力.〔1〕求磁場的磁感應強度的大小;〔2〕假設粒子先后從兩不同點以一樣的速度射入磁場,恰好從OC邊上的同一點射出磁場,求該粒子這兩次在磁場中運動的時間之和;〔3〕假設粒子從某點射入磁場后,其運動軌跡與AC邊相切,且在磁場內運動的時間為t0,求粒子此次入射速度的大小.解析:〔1〕粒子在磁場中做勻速圓周運動,在時間t0內其速度方向改變了90°,故其周期T=4t0①設磁感應強度大小為B,粒子速度大小為v,圓周運動的半徑為r,由洛倫茲力公式和牛頓定律得qvB=m②勻速圓周運動的速度滿足v=③聯(lián)立①②③式得B=.④〔2〕設粒子從OA邊兩個不同位置射入磁場,能從OC邊上的同一點P射出磁場,粒子在磁場中運動的軌跡如圖〔甲〕所示.設兩軌跡所對應的圓心角分別為θ1和θ2.由幾何關系有θ1=180°-θ2⑤粒子兩次在磁場中運動的時間分別為t1與t2,那么t1+t2==2t0.⑥〔3〕如圖〔乙〕,由題給條件可知,該粒子在磁場區(qū)域中的軌跡圓弧對應的圓心角為150°.設O′為圓弧的圓心,圓弧的半徑為r0,圓弧與AC相切于B點,從D點射出磁場,由幾何關系和題給條件可知,此時有∠OO′D=∠BO′A=30°⑦R0cos∠OO′D+=L⑧設粒子此次入射速度的大小為v0,由圓周運動規(guī)律v0=⑨聯(lián)立①⑦⑧⑨式得v0=.⑩答案:〔1〕〔2〕2t0〔3〕12.〔2019·山東威海二模〕如下圖,A1,A2為程度放置的兩塊面積很大、互相平行的金屬板,兩板間間隔為d,A1板的中點為O,在O點正下方兩板間中點的P處有一粒子源,可在豎直平面內向各個方向不斷發(fā)射同種帶正電粒子,這些帶電粒子的速度大小均為v0,質量為m,帶電荷量為q,重力忽略不計,不考慮粒子打到板上的反彈,不考慮粒子間互相作用的影響.〔1〕假設只在A1,A2板間加上恒定電壓U0,且A1板電勢低于A2板,求打到A1板上粒子的速度大小〔忽略帶電粒子對金屬板上