2011高三物理一輪復(fù)習(xí) 第二課時(shí) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用練習(xí)

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1、2011高三物理一輪復(fù)習(xí) 第二課時(shí) 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用練習(xí) 1．初速為v0的電子，沿平行于通電長(zhǎng)直導(dǎo)線的方向射出，直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如右圖所示，則 (　　) A．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率不變 B．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率改變 C．電子將向左偏轉(zhuǎn)，速率不變 D．電子將向右偏轉(zhuǎn)，速率改變 【解析】　由安培定則可知，通電導(dǎo)線右方磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，則電子受洛倫茲力方向由左手定則可判知向右，所以電子向右偏；由于洛倫茲力不做功，所以電子速率不變．答案為A. 【答案】　A 2．(2010年廣東高三調(diào)研)如右圖所示，重力不計(jì)、初速度為v的正電荷，從a點(diǎn)沿水平方向射入有明顯

2、左邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向水平向里，若邊界右側(cè)的磁場(chǎng)范圍足夠大，該電荷進(jìn)入磁場(chǎng)后 (　　) A．動(dòng)能發(fā)生改變 B．運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)完整的圓，正電荷始終在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) C．運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)半圓，并從a點(diǎn)上方某處穿出邊界向左射出 D．運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)半圓，并從a點(diǎn)下方某處穿出邊界向左射出 【解析】　洛倫茲力不做功，電荷的動(dòng)能不變，A不正確；由左手定則，正電荷受到的洛倫茲力的方向向上，電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)半圓，并從a點(diǎn)上方某處穿出邊界向左射出，B、D不正確，C正確． 【答案】　C 3．如右圖所示，ABC為與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的邊長(zhǎng)為a的等邊三角形，磁場(chǎng)垂直紙面向外，比

3、荷為e/m的電子以速度v0從A點(diǎn)沿AB方向射入，現(xiàn)欲使電子能經(jīng)過BC邊，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值應(yīng)為 (　　) A．B>　　　　　　　　B．B< C．B< D．B> 【解析】　當(dāng)電子從C點(diǎn)離開時(shí)，電子做圓周運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的軌道半徑最小，有R>＝，而R＝，所以B<，C項(xiàng)正確． 【答案】　C 4．如右圖所示，在x>0，y>0的空間有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于xOy平面向里，大小為B，現(xiàn)有四個(gè)質(zhì)量及電荷量均相同的帶電粒子，由x軸上的P點(diǎn)以不同的初速度平行于y軸射入此磁場(chǎng)，其出射方向如圖所示，不計(jì)重力的影響，則 (　　) A．初速度最大的粒子是沿①方向射出的粒子

4、 B．初速度最大的粒子是沿②方向射出的粒子 C．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的是沿③方向射出的粒子 D．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的是沿④方向射出的粒子 【解析】　顯然圖中四條圓弧中①對(duì)應(yīng)的半徑最大，由半徑公式R＝可知，質(zhì)量和電荷量相同的帶電粒子在同一個(gè)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度越大，半徑越大，A對(duì)B錯(cuò)；根據(jù)周期公式T＝知，當(dāng)圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為θ時(shí)，帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t＝，圓心角越大則運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，圓心均在x軸上，由半徑大小關(guān)系可知④的圓心角為π，且最大，故在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)的是沿④方向出射的粒子D對(duì)C錯(cuò)． 【答案】　AD 5．如右圖所示，直角三角形ABC中存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，比荷相

5、同的兩個(gè)粒子沿AB方向射入磁場(chǎng)，分別從AC邊上的P、Q兩點(diǎn)射出，則 (　　) A．從P射出的粒子速度大 B．從Q射出的粒子速度大 C．從P射出的粒子，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng) D．兩粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一樣長(zhǎng) 【解析】　作出各自的軌跡如右圖所示，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)知，分別從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，與AC邊夾角相同，故可判定從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，半徑R1

6、Q點(diǎn)射出時(shí)，兩粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等．正確選項(xiàng)應(yīng)是B、D. 【答案】　BD 6．如右圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于圓平面(未畫出)．一群比荷為的負(fù)離子體以相同速率v0(較大)，由P點(diǎn)在紙平面內(nèi)向不同方向射入磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)后，又飛出磁場(chǎng)，則下列說法正確的是(不計(jì)重力) (　　) A．離子飛出磁場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能一定相等 B．離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑一定相等 C．由Q點(diǎn)飛出的離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng) D．沿PQ方向射入的離子飛出時(shí)偏轉(zhuǎn)角最大 【解析】　射入磁場(chǎng)的粒子比荷相等，但質(zhì)量不一定相等，故射入時(shí)，初動(dòng)能可能不等，又因?yàn)榇艌?chǎng)對(duì)電荷的洛倫

7、茲力不做功，故這些粒子從射入到射出動(dòng)能不變，但不同粒子的動(dòng)能可能不等，A錯(cuò)誤．粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的半徑為r＝，由于比荷和速度都相等，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為定值，故所有粒子的偏轉(zhuǎn)半徑都相等，B正確．同時(shí)各粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T＝，也相等，根據(jù)幾何規(guī)律：圓內(nèi)，較長(zhǎng)的弦對(duì)應(yīng)較大的圓心角，所以從Q點(diǎn)射出的粒子偏轉(zhuǎn)角最大，在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，C對(duì)．沿PQ方向射入的粒子不可能從Q點(diǎn)射出，故偏角不最大，D錯(cuò)，選B、C. 【答案】　BC 7．如右圖所示，在屏MN的上方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．P為屏上的一小孔．PC與MN垂直．一群質(zhì)量為m、帶電荷量為－q的粒子(不計(jì)重力)，以相同

8、的速率v，從P處沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域．粒子入射方向在與磁場(chǎng)B垂直的平面內(nèi)，且散開在與PC夾角為θ的范圍內(nèi)．則在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為 (　　) A. B. C. D. 【解析】　由圖可知，沿PC方向射入磁場(chǎng)中的帶負(fù)電的粒子打在MN上的點(diǎn)離P點(diǎn)最遠(yuǎn)，為PR＝，沿兩邊界線射入磁場(chǎng)中的帶負(fù)電的粒子打在MN上的點(diǎn)離P點(diǎn)最近為：PQ＝cos θ，故在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為：QP＝PR－PQ＝，選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 8．(2010年北京西城模擬)如右圖所示，在x軸上方的空間存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度

9、的大小為B.許多相同的離子，以相同的速率v，由O點(diǎn)沿紙面向各個(gè)方向(y>0)射入磁場(chǎng)區(qū)域．不計(jì)離子所受重力，不計(jì)離子間的相互影響．圖中曲線表示離子運(yùn)動(dòng)的區(qū)域邊界，其中邊界與y軸交點(diǎn)為M，邊界與x軸交點(diǎn)為N，且OM＝ON＝L.由此可判斷 (　　) A．這些離子是帶負(fù)電的 B．這些離子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為L(zhǎng) C．這些離子的荷質(zhì)比為＝ D．當(dāng)離子沿y軸正方向射入磁場(chǎng)時(shí)會(huì)經(jīng)過N點(diǎn) 【解析】　根據(jù)左手定則，離子帶正電，A錯(cuò)誤；由圖可知，粒子軌道半徑為L(zhǎng)，B錯(cuò)誤；再根據(jù)qvB＝，＝，C錯(cuò)誤；由于ON＝L，粒子半徑為L(zhǎng)，ON恰好為粒子圓周運(yùn)動(dòng)直徑，故D正確． 【答案】　D 9．如右圖所示，平

10、行直線aa′與bb′間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.現(xiàn)分別在aa′上某兩點(diǎn)射入帶正電粒子M和N，M、N的初速度方向不同，但與aa′的夾角都為θ，兩粒子都恰不能越過界線bb′.兩粒子的質(zhì)量均為m，電荷量均為q，兩粒子從射入到bb′的時(shí)間分別為t1和t2，則 (　　) 4 A．t1＋t2＝ B．t1＋t2＝ C．M粒子的初速度大于N粒子的初速度 D．M粒子的軌跡半徑大于N粒子的軌跡半徑 【解析】　對(duì)兩種情況分別作出軌跡可看出兩粒子在磁場(chǎng)中完成的圓弧所對(duì)的圓心角之和恰好是180°，則t1＋t2＝，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．從作出的圖可看出RM>RN，由R＝知vM>vN，所以選

11、項(xiàng)C、D均正確． 【答案】　ACD 10．(2010年東營模擬)如右圖所示，在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有三個(gè)帶電粒子，其中1和2為質(zhì)子，3為α粒子的徑跡，它們?cè)谕黄矫鎯?nèi)沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，三者軌道半徑r1>r2>r3并相切于P點(diǎn)，設(shè)T、v、a、t分別表示它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期、線速度、向心加速度以及各自從經(jīng)過P點(diǎn)算起到第一次通過圖中虛線MN所經(jīng)歷的時(shí)間，則 (　　) A．T1＝T2v3 C．a(chǎn)1>a2>a3 D．t1

12、確；由于r1>r2>r3結(jié)合r＝及粒子比荷關(guān)系可知v1>v2>v3，故B錯(cuò)誤；粒子運(yùn)動(dòng)的向心加速度a＝，結(jié)合各粒子的比荷關(guān)系及v1>v2>v3可得：a1>a2>a3，故C正確；由圖可知，粒子運(yùn)動(dòng)到MN時(shí)所對(duì)應(yīng)的圓心角的大小關(guān)系為θ1<θ2<θ3，而T1＝T2，因此t1

13、璃管在磁場(chǎng)中的速度保持不變，最終小球從上端管口飛出．取g＝10 m/s2.求： (1)小球的帶電性． (2)小球在管中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間． (3)小球在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)過程中增加的機(jī)械能． 【解析】　(1)小球受洛倫茲力方向向上，故小球帶正電． (2)小球的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度可分解為水平方向的速度v和豎直方向的速度vy.與兩個(gè)分速度對(duì)應(yīng)的洛倫茲力的分力分別是豎直方向的Fy和水平方向的Fx.其中，豎直方向的洛倫茲力Fy＝qvB不變，在豎直方向上由牛頓第二定律得：qvB－mg＝ma. 又有h＝at2，解得t＝1 s. (3)小球飛出管口時(shí)，豎直方向的速度為：vy＝at. 則小球飛出管口的合速度為：v

14、合＝ 動(dòng)能增量ΔEk＝mv－mv2 重力勢(shì)能的增量ΔEp＝mgh. 解上述各式得機(jī)械能增加量為ΔEk＋ΔEp＝1 J. 【答案】　(1)帶正電　(2)1 s　(3)1 J 12．(2009年高考全國卷)如右圖所示，在x軸下方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于xOy平面向外．P是y軸上距原點(diǎn)為h的一點(diǎn)，N0為x軸上距原點(diǎn)為a的一點(diǎn)．A是一塊平行于x軸的擋板，與x軸的距離為，A的中點(diǎn)在y軸上，長(zhǎng)度略小于.帶電粒子與擋板碰撞前后，x方向的分速度不變，y方向的分速度反向、大小不變．質(zhì)量為m，電荷量為q(q>0)的粒子從P點(diǎn)瞄準(zhǔn)N0點(diǎn)入射，最后又通過P點(diǎn)．不計(jì)重力．求粒子入射速度的所有

15、可能值． 【解析】　設(shè)粒子的入射速度為v，第一次射出磁場(chǎng)的點(diǎn)為N′0，與板碰撞后再次進(jìn)入磁場(chǎng)的位置為N1.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為R，有R＝ ① 粒子速率不變，每次進(jìn)入磁場(chǎng)與射出磁場(chǎng)位置間距離s1保持不變 s1＝N′0N0＝2Rsin θ ② 粒子射出磁場(chǎng)與下一次進(jìn)入磁場(chǎng)位置間的距離s2始終不變，與N′0N1相等．由圖可以看出 s2＝a

16、 ③ 設(shè)粒子最終離開磁場(chǎng)時(shí)，與檔板相碰n次(n＝0,1,2…)．若粒子能回到P點(diǎn)，由對(duì)稱性，出射點(diǎn)的x坐標(biāo)應(yīng)為－a，即(n＋1)s1－ns2＝2a ④ 由③④式得s1＝a ⑤ 若粒子與擋板發(fā)生碰撞，有s1－s2> ⑥ 聯(lián)立③④⑥式得n<3 ⑦ 聯(lián)立①②⑤式得 v＝·a ⑧ 式中sin θ＝ 代入⑧式得 v0＝，n＝0 v1＝，n＝1 v2＝，n＝2 【答案】