高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題38 洛倫茲力 帶電粒子在磁場中的運動(測)(含解析)1
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專題38 洛倫茲力 帶電粒子在磁場中的運動(測) 【滿分:110分 時間:90分鐘】 一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分。在每小題給出的四個選項中.1~8題只有一項符合題目要求; 9~12題有多項符合題目要求。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。) 1.如圖為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖。由電子槍產(chǎn)生電子束,玻璃泡內(nèi)充有稀薄的氣體,在電子束通過時能夠顯示電子的徑跡。前后兩個勵磁線圈之間產(chǎn)生勻強磁場,磁場方向與兩個線圈中心的連線平行。電子速度的大小和磁感應(yīng)強度可以分別通過電子槍的加速電壓U和勵磁線圈的電流I來調(diào)節(jié)。適當(dāng)調(diào)節(jié)U和I,玻璃泡中就會出現(xiàn)電子束的圓形徑跡。下列調(diào)節(jié)方式中,一定能讓圓形徑跡半徑增大的是: ( ) A.增大U,減小I B.減小U,增大I C.同時增大U和I D.同時減小U和I 【答案】A 【名師點睛】根據(jù)動能定理表示出加速后獲得的速度,然后根據(jù)洛倫茲力提供向心力推導(dǎo)出半徑的表達(dá)式;從而明確能增大軌跡的方法;本題考查了粒子在電場中的加速和磁場中的偏轉(zhuǎn)運動在實際生活中的應(yīng)用,正確分析出儀器的原理是關(guān)鍵。 2.如圖所示為一有理想邊界MN、PQ的勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直紙面向里,磁場寬度為d,一質(zhì)量為m、帶電量為+q的帶電粒子(不計重力)從MN邊界上的A點沿紙面垂直MN以初速度進(jìn)入磁場,已知該帶電粒子的比荷,進(jìn)入磁場時的初速度與磁場寬度d,磁感應(yīng)強度大小B的關(guān)系滿足,其中為PQ上的一點,且與PQ垂直,下列判斷中,正確的是: ( ) A.該帶電粒子進(jìn)入磁場后將向下偏轉(zhuǎn) B.該帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為2d C.該帶電粒子打在PQ上的點與點的距離為 D.該帶電粒子在磁場中運動的時間為 【答案】B 【名師點睛】帶電粒子在勻強磁場中運動時,洛倫茲力充當(dāng)向心力,從而得出半徑公式,周期公式,運動時間公式,知道粒子在磁場中運動半徑和速度有關(guān),運動周期和速度無關(guān),畫軌跡,定圓心,找半徑,結(jié)合幾何知識分析解題。 3.如圖所示,在OA和OC兩射線間存在著勻強磁場,為30,正負(fù)電子(質(zhì)量、電荷量大小相同,電性相反)以相同的速度均從M點以垂直于OA的方向垂直射入勻強磁場,下列說法可能正確的是: ( ) A.若正電子不從OC邊射出,正負(fù)電子在磁場中運動時間之比可能為 B.若正電子不從OC邊射出,正負(fù)電子在磁場中運動時間之比可能為 C.若負(fù)電子不從OC邊射出,正負(fù)電子在磁場中運動時間之比不可能為 D.若負(fù)電子不從OC邊射出,正負(fù)電子在磁場中運動時間之比可能為 【答案】D 【名師點睛】根據(jù)左手定則得出正電子向右偏轉(zhuǎn),負(fù)電子向左偏轉(zhuǎn),正電子不從OC邊射出,負(fù)電子一定不會從OC邊射出,結(jié)合圓心角的關(guān)系得出運動的時間關(guān)系;當(dāng)負(fù)電子不從OC邊射出,抓出臨界情況,由幾何關(guān)系求出兩電子在磁場中的圓心角關(guān)系,從而得出運動時間的關(guān)系。 4.如圖在x軸上方存在垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,x軸下方存在垂直紙面向外的磁感應(yīng)強度為B/2的勻強磁場.一帶負(fù)電的粒子從原點O以與x軸成30角斜向上射入磁場,且在上方運動半徑為R則: ( ) A.粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)一定能回到原點O B.粒子在x軸上方和下方兩磁場中運動的半徑之比為2:1 C.粒子完在成一次周期性運動的時間為 D.粒子第二次射入x軸上方磁場時,沿x軸前進(jìn)3R 【答案】D 【名師點睛】此題考查了帶電粒子在勻強磁場中的運動問題,解題的關(guān)鍵是根據(jù)軌跡的圓心角等于速度的偏向角,找到圓心角,即可由幾何知識求出運動時間和前進(jìn)的距離;此類題型歷來是考查的熱點問題,必須要掌握其方法. 5.如圖所示是某粒子速度選擇器截面的示意圖,在一半徑為R=10cm的圓柱形桶內(nèi)有的勻強磁場,方向平行于軸線,在圓柱桶某一截面直徑的兩端開有小孔,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?,F(xiàn)有一粒子源發(fā)射比荷為的正粒子,粒子束中速度分布連續(xù)。當(dāng)角時,出射粒子速度v的大小是: ( ) A、 B、 C、 D、 【答案】B 【名師點睛】離子束不經(jīng)碰撞而直接從出身孔射出,即可根據(jù)幾何知識畫出軌跡,由幾何關(guān)系求出軌跡的半徑,即可由牛頓第二定律求速度。 6.如圖所示,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直紙面分布在半徑為R的圓內(nèi),一帶電粒子沿半徑方向從a點射入,b點射出,速度方向改變了60;若保持入射速度不變,而使磁感應(yīng)強度變?yōu)锽,則粒子飛出場區(qū)時速度方向改變的角度為: ( ) A.30 B.45 C.60 D.90 【答案】D 【解析】帶電粒子進(jìn)入磁場中做勻速圓周運動,由,得:;當(dāng)磁感應(yīng)強度由B變?yōu)锽時,軌跡半徑變?yōu)樵瓉淼谋叮矗簉′=r.設(shè)粒子原來速度的偏向角為α,B變化后速度的偏向角為β.根據(jù)幾何關(guān)系有:, 又 α=60 則得:β=90,故D項正確。 【名師點睛】帶電粒子在勻強磁場中勻速圓周運動問題,關(guān)鍵是畫出粒子圓周的軌跡,往往用數(shù)學(xué)知識求軌跡半徑與磁場半徑的關(guān)系。 7.如圖所示中一個帶電粒子,沿垂直于磁場方向射入一勻強磁場,粒子的一段跡如圖,徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧,由于帶電粒子使沿途的空氣電離,粒子的能量逐漸減?。◣щ娏坎蛔儯瑥膱D中情況可以確定: ( ) A.粒子從a到b,帶正電 B.粒子從b到a,帶正電 C.粒子從a到b,帶負(fù)電 D.粒子從b到a,帶負(fù)電 【答案】B 【名師點睛】本題主要考查了帶電粒子在勻強磁場中的運動;洛侖茲力。屬于中等難度的題目。根據(jù)可知,粒子運動的半徑與速度的大小有關(guān),根據(jù)半徑的變化來判斷粒子的運動的方向,結(jié)合軌跡的彎曲方向,根據(jù)左手定則進(jìn)而判斷電荷的電性,這是解決本題的關(guān)鍵. 8.三個速度大小不同的同種帶電粒子(重力不計),沿同一方向從圖中長方形區(qū)域的勻強磁場上邊緣射入,當(dāng)它們從下邊緣飛出時對入射方向的偏角分別為90、60、30,則它們在磁場中運動的時間之比為: ( ) A.1:1:1 B.1:2:3C.3:2:1 D.1:: 【答案】C 【解析】粒子在磁場中運動的周期的公式為,由此可知,粒子的運動的時間與粒子的速度的大小無關(guān),所以粒子在磁場中的周期相同,由粒子的運動的軌跡可知,三種速度的粒子的偏轉(zhuǎn)角分別為90、60、30,所以偏轉(zhuǎn)角為90的粒子的運動的時間為T,偏轉(zhuǎn)角為60的粒子的運動的時間為T,偏轉(zhuǎn)角為30的粒子的運動的時間為T.所以有,選項C正確.故選C. 【名師點睛】帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動解題一般程序是:1、畫軌跡:確定圓心,幾何方法求半徑并畫出軌跡.2、找聯(lián)系:軌跡半徑與磁感應(yīng)強度、速度聯(lián)系;偏轉(zhuǎn)角度與運動時間相聯(lián)系,時間與周期聯(lián)系。 9.如圖所示,寬x=2cm的有界勻強磁場,縱向范圍足夠大,磁感應(yīng)強度的方向垂直紙面向里,現(xiàn)有一群正粒子從O點以相同的速率沿紙面不同方向進(jìn)入磁場,若粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌道半徑均為r=5cm,則: ( ) A.右邊界:-4cm- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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