【走向高考】2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第八章 第2講 磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用

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1、第8章 第2講 一、選擇題 1．帶電粒子垂直勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)受到洛倫茲力的作用．下列表述正確的是 (　　) A．洛倫茲力對(duì)帶電粒子做功 B．洛倫茲力不改變帶電粒子的動(dòng)能 C．洛倫茲力的大小與速度無(wú)關(guān) D．洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向 [答案]　B [解析]　根據(jù)洛倫茲力的特點(diǎn)，洛倫茲力對(duì)帶電粒子不做功，A錯(cuò)B對(duì)；根據(jù)F＝qvB，可知洛倫茲力大小與速度有關(guān)，C錯(cuò)；洛倫茲力的作用效果就是改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向，不改變速度的大小，D錯(cuò)． 2．(2020·廣東東莞調(diào)研)帶電粒子(重力不計(jì))穿過(guò)飽和蒸汽時(shí)，在它走過(guò)的路徑上飽和蒸汽便凝成小液滴，從而顯示出粒子的徑跡，這是

2、云室的原理，如圖是云室的拍攝照片，云室中加了垂直于照片向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖中oa、ob、oc、od是從O點(diǎn)發(fā)出的四種粒子的徑跡，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．四種粒子都帶正電 B．四種粒子都帶負(fù)電 C．打到a、b點(diǎn)的粒子帶正電 D．打到c、d點(diǎn)的粒子帶正電 [答案]　D [解析]　由左手定則知打到a、b點(diǎn)的粒子帶負(fù)電，打到c、d點(diǎn)的粒子帶正電，D正確. 3．如圖所示，一束電子流沿管的軸線進(jìn)入螺線管，忽略重力，電子在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是(　　) A．當(dāng)從a端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B．當(dāng)從b端通入電流時(shí)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．不管從哪端通入電流，電子都做勻速直線運(yùn)動(dòng)

3、 D．不管從哪端通入電流，電子都做勻速圓周運(yùn)動(dòng) [答案]　C [解析]　通電螺線管內(nèi)部磁感線方向與螺線管軸線平行，電子束不受洛倫茲力，故做勻速直線運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)正確． 4．(2020·臨沂模擬)如圖所示，在一矩形區(qū)域內(nèi)，不加磁場(chǎng)時(shí)，不計(jì)重力的帶電粒子以某一初速度垂直左邊界射入，穿過(guò)此區(qū)域的時(shí)間為t.若加上磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，帶電粒子仍以原來(lái)的初速度入射，粒子飛出磁場(chǎng)時(shí)偏離原方向60°，利用以上數(shù)據(jù)可求出下列物理量中的(　　) A．帶電粒子的比荷 B．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期 C．帶電粒子的初速度 D．帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑 [答案]　AB [解析]　由

4、帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角，可知帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)的圓心角為60°，因此由幾何關(guān)系得磁場(chǎng)寬度l＝rsin60°＝sin60°，又未加磁場(chǎng)時(shí)有l(wèi)＝v0t，所以可求得比荷＝，A項(xiàng)對(duì)；周期T＝可求出，B項(xiàng)對(duì)；因初速度未知，所以C、D項(xiàng)錯(cuò)． 5．(2020·中山模擬)半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)從A點(diǎn)以速度v0垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并從B點(diǎn)射出．∠AOB＝120°，如圖所示，則該帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為(　　) A.　　　 B.　　　 C.　　　 D. [答案]　D [解析]　由∠AOB＝120°可知，弧AB所對(duì)圓

5、心角θ＝60°，故t＝T＝，但題中已知條件不夠，沒(méi)有此項(xiàng)選擇，另想辦法找規(guī)律表示t.由勻速圓周運(yùn)動(dòng)t＝/v0，從圖中分析有R＝r，則＝R·θ＝r×＝πr，則t＝/v0＝，D項(xiàng)正確． 6．(2020·蘇州模擬)如圖所示，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)方向垂直于紙面向里．P為屏上的一個(gè)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(kāi)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

6、. [答案]　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＝cosθ，故在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度為：QR＝PR－PQ＝，選項(xiàng)D正確． 7．如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平極板間有垂直于紙面向內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板間距離也為L(zhǎng)，板不帶電．現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計(jì)重力)，從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng)，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是 (　　) A．使粒子的速度v< B．使粒子的速度v> C．使粒子的速度v> D．使粒

7、子的速度時(shí)粒子能從右邊穿出． 粒子擦著上板從左邊穿出時(shí)，圓心在O′點(diǎn)，有r2＝ 由r2＝，得v2＝ 所以v<時(shí)粒子能從左邊穿出． 8．(2020·福建泉州質(zhì)檢)如圖所示是某粒子速

8、度選擇器的示意圖，在一半徑為R＝10cm的圓柱形桶內(nèi)有B＝10－4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向平行于軸線，在圓柱桶某一直徑的兩端開(kāi)有小孔，作為入射孔和出射孔．粒子束以不同角度入射，最后有不同速度的粒子束射出．現(xiàn)有一粒子源發(fā)射比荷為＝2×1011C/kg的陽(yáng)離子，粒子束中速度分布連續(xù)．當(dāng)角θ＝45°時(shí)，出射粒子速度v的大小是(　　) A.×106m/s B．2×106m/s C．2×108m/s D．4×106m/s [答案]　B [解析]　由題意知，粒子從入射孔以45°角射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．能夠從出射孔射出的粒子剛好在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期，由幾何關(guān)系知r＝R

9、，又r＝，解得v＝＝2×106m/s. 二、非選擇題 9．如圖MN表示垂直紙面的平板，它的一側(cè)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一帶電粒子從平板上的狹縫O處以垂直于平板的初速度v射入磁場(chǎng)區(qū)域，最后到達(dá)平板上的P點(diǎn)．已知B、v以及P到O的距離l.不計(jì)重力，則此粒子的比荷為_(kāi)_______． [答案]　 [解析]　因粒子經(jīng)O點(diǎn)時(shí)的速度垂直于OP，故OP＝2R， 又R＝，所以＝. 10．水平絕緣桿MN套有質(zhì)量為m, 電荷量為＋q的帶電小球，小球與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，將該裝置置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，給小球一水平初速度v0，則小球的最終速度可能

10、為_(kāi)_________________． [答案]　0、v0、 [解析]　給小球初速度后，其所受洛倫茲力向上，如果洛倫茲力qv0Bmg，小球先做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)qvB＝mg時(shí)，小球開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)． 11．如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、間距為d的平行金屬板間，有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(重力不計(jì))，從左側(cè)兩極板的中心處以不同速率v水平射入，欲使粒子不打在板上，求粒子速率v應(yīng)滿足什么條件？ [答案]　v<或v> [解析]　設(shè)粒子

11、剛好打在上極板左邊緣時(shí)(如圖所示)．R1＝ 又R1＝，解得v1＝ 設(shè)粒子剛好打在上極板右邊緣時(shí)， 由圖知：R22＝L2＋(R2－)2 所以R2＝ 又R2＝，解得v2＝ 綜上分析，要使粒子不打在極板上，其入射速率應(yīng)滿足以下條件：v<或v> 12．(2020·南京)在如圖(a)所示的正方形平面oabc內(nèi)存在著垂直于該平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，已知正方形邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的粒子(不計(jì)重力)在t＝0時(shí)刻平行于oc邊從o點(diǎn)射入磁場(chǎng)中． (1)若帶電粒子從a點(diǎn)射出磁場(chǎng)，求帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間及初速度大?。? (2)若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按如圖(b)所

12、示的規(guī)律變化，規(guī)定磁場(chǎng)向外的方向?yàn)檎较颍鸥袘?yīng)強(qiáng)度的大小為B0，假使帶電粒子能從oa邊界射出磁場(chǎng)，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化周期T的最小值． (3)若所加磁場(chǎng)與第(2)問(wèn)中的相同，要使帶電粒子從b點(diǎn)沿著ab方向射出磁場(chǎng)，求滿足這一條件的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的周期T及粒子射入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0. [答案]　(1)　(2)　(3)(n＝2、4、6…) [解析]　(1)若帶電粒子從a點(diǎn)射出磁場(chǎng)，則做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r＝ 所需時(shí)間t＝＝ 又根據(jù)＝qv0B 得v0＝ (2)要使粒子從oa邊射出，其臨界狀態(tài)軌跡如圖所示，則有 sinα＝，α＝30° 在磁場(chǎng)變化的半個(gè)周期內(nèi)，粒子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)150°角 運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝T0＝ 而t＝ 所以磁場(chǎng)變化的最小周期為T＝ (3)若使粒子b點(diǎn)沿著ab方向射出磁場(chǎng)，軌跡如圖．在磁場(chǎng)變化的半個(gè)周期內(nèi)，粒子在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)的角度為2β，其中β＝45°，即：＝ 所以磁場(chǎng)變化的周期為T＝ 每一個(gè)圓弧對(duì)應(yīng)的弦長(zhǎng)OM為 s＝L(n＝2,4,6…) 圓弧半徑為r＝＝ 由＝qv0B 得v0＝(n＝2,4,6…)