2019年度高考物理一轮复习第九章磁场第2讲磁吃运动电荷的作用课时达标训练.doc

1、【 精品教育资源文库 】 2 磁场对运动电荷的作用 一、选择题 (1 6 题为单项选择题， 7 10 题为多项选择题 ) 1下列各图中，运动电荷的速度方向、磁感应强度方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是 ( ) 解析 根据左手定则， A 中 F 方向应向上， B 中 F 方向应向下，故 A 错、 B 对； C、 D 中 都是 v B， F 0，故 C、 D 都错。 答案 B 2 (2015 海南单科， 1)如图 1 所示， a 是竖直平面 P 上的一点， P 前有一条形磁铁垂直于 P，且 S 极朝向 a点， P 后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过 a 点

2、。在电子经过 a点的瞬间，条形磁铁的磁场对该电子 的作用力的方向 ( ) 图 1 A向上 B向下 C向左 D向右 解析 条形磁铁的磁感线在 a 点垂直 P 向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，由左手定则可得电子所受洛伦兹力的方向向上， A 正确。 答案 A 3在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方置一根通有如图 2 所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将会 ( ) 图 2 A向上偏转 B向下偏转 C向纸内偏转 D向纸外偏转 【 精品教育资源文库 】 解析 由题意可知，直线电流的方向由左向右，根据安培定则，可判定 直导线下方的磁场方向为垂直纸面向里，而阴极射线电子运动方向由左

3、向右，由左手定则知 (电子带负电，四指要指向其运动方向的反方向 )，阴极射线将向下偏转，故 B 选项正确。 答案 B 4.两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子 a、 b，以不同的速率沿着 AO 方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图 3 所示。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是 ( ) 图 3 A a 粒子带正电， b 粒子带负电 B a 粒子在磁场中所受洛伦兹力较大 C b 粒子的动能较大 D b 粒子在磁场中运动时间较长 解析 由左手定则可知， a 粒子带负 电， b 粒子 带正电， A 错误；由 qvB mv2r得 rmvqB，故运动的轨迹半径越大，对应的速率越大，所以 b 粒子的

4、速率较大，在磁场中所受洛伦兹力较大， B 错误；由 Ek 12mv2可得 b粒子的动能较大， C 正确；由 T 2 mqB 知两者的周期相同， b 粒子运动的轨迹对应的圆心角小于 a 粒子运动的轨迹对应的圆心角，所以 b 粒子在磁场中运动时间较短， D 错误。 答案 C 5. (2017 陕西渭南一模 )在真空室中，有垂直于纸面向里的匀强磁场，三个质子 1、 2 和 3 分别以大小相等、方向如图 4 所示的初速度 v1、 v2和 v3经过平板 MN 上的小孔 O 射入匀强磁场，这三个质子打到平板 MN 上的位置到小孔 O 的距离分别是 s1、 s2和 s3，不计质子重力，则有 ( ) 图 4

5、A s1 s2 s3 B s1 s2 s3 C s1 s3 s2 D s1 s3 s2 解析 由已知条件可知三个质子运动轨迹的半径相等。由于初速度 v1和 v3的方向与 MN 的夹角相等，所以这两个质子的运动轨迹正好能组合成一个完整的圆，则这两个质子打到平板 MN 上的位置到小孔的距离是相【 精品教育资源文库 】 等的，且小于轨迹 圆的直径；而初速度为 v2的质子方向与 MN 垂直，则它的运动轨迹正好是半圆，所以质子打到平板 MN 上的位置到小孔的距离恰好是圆的直径，即 s1 s3 s2， D 正确。 答案 D 6如图 5 为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电

6、子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是 ( ) 图 5 A仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变大 B仅提高电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大 C仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大 D仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大 解析 当仅增大励磁线圈的电流时，也就是增大磁感应强度 B，由牛顿第二定律知 qvB mv2R，得 RmvqB，电子束径迹的半径变小，选项 A 错误；当仅提高电子枪的加速电压时，由 qU 12mv2和 qvB mv2R得 R2mqUqB ，可知电

7、子束径迹的半径变大，选项 B 正确；由 T 2 Rv 2 mqB 知，电子做圆周运动的周期 T 与速度 v 大小无关，所以选项 C、 D 错误。 答案 B 7.如图 6 所示，一重力不计的带电粒子以一定的速率从 a 点对准圆心射入一圆形匀强磁场，恰好从 b 点射出。增大粒子射入磁场的速率，下列判断正确的是 ( ) 图 6 A该粒子带正电 B该粒子带负电 C粒子从 ab 间射出 【 精品教育资源文库 】 D粒子从 bc 间射出 解析 根据带电粒子在磁场中偏转的方向，由左手定则判断可知该粒子带负电，选项 A 错误， B 正确；带电粒子在匀强磁场中做匀 速圆周运动的轨道半径 r mvqB，所以当粒

8、子入射的速率增大时，其轨道半径 r 会增大，粒子会从图中的 bc 之间射出磁场，故选项 C 错误， D 正确。 答案 BD 8如图 7 所示， Q1， Q2 带等量正电荷，固定在光滑的绝缘杆的两端，杆上套一带正电的小球，杆所在的区域同时存在一个匀强磁场，方向如图所示，小球的重力不计。现将小球从图示位置由静止释放，在小球运动过程中，下列说法中正确的是 ( ) 图 7 A小球的速度将一直增大 B小球的加速度将不断变化 C小球所受洛伦兹力将一直增大 D小球所受洛伦兹力大小变化，方向也变化 解析 Q1， Q2 连线上中点处电场强度为零，从中点向两侧电场强度增大且方向都指向中点，故小球所受电场力总是指向

9、中点，又因杆光滑，所以小球将做关于 Q1， Q2连线中点对称的往复运动，中点位 置速度最大，两端速度为零，所以洛伦兹力的大小和方向都不断变化，由以上分析可知 B， D 项正确。故本题正确答案为BD。 答案 BD 9如图 8 所示，直线 MN 与水平方向成 60 角， MN 的右上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，左下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为 B。一粒子源位于 MN 上的 a 点，能水平向右发射不同速率、质 量为 m(重力不计 )、电荷量为 q(q 0)的同种粒子，所有粒子均能通过 MN 上的 b 点，已知 ab L，则粒子的速度可能是 ( ) 图 8 A. 3qBL

10、6m B. 3qBL3m C. 3qBL2m D. 3qBLm 【 精品教育资源文库 】 解析 由题意可知粒子可能的运动轨迹如图所示，所有圆弧的圆心角均为 120 ，所以粒子运动的半径为 r 33 Ln(n 1， 2， 3， ?) ，由洛伦兹力 提供向心力得 qvB mv2r，则 vqBrm 3qBL3m 1n(n 1， 2， 3， ?) ，所以 A、 B 正确。 答案 AB 10如图 9 所 示， MDN 为绝缘材料制成的固定的竖直光滑半圆形轨道，半径为 R，直径 MN 水平，整个空间存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为 B，一带电荷量为 q，质量为 m 的小球自 M 点无初速度下

11、滑，下列说法中正确的是 ( ) 图 9 A小球由 M 点滑到最低点 D 时所用时间与磁场无关 B小球滑到 D 点时，对轨道的压力一定大于 mg C小球滑到 D 点时，速度大小 v 2gR D小球滑到轨道右侧 时，可以到达轨道最高点 N 解析 小球下滑过程中受重力、洛伦兹力、轨道支持力，因洛伦兹力与轨道支持力均垂直运动方向，故不影响速度大小，所以下滑时间与磁场无关，选项 A 正确；整个运动过程中只有重力做功，机械能守恒，下滑至最低点过程中，由机械能守恒定律知， mgR 12mv2，所以向左或向右经过 D 点速度都为 2gR，选项 C正确；根据机械能守恒定律知小球能滑至与 M 等高 的 N 点，选

12、项 D 正确；由 D 点受力分析及牛 顿第二定律知，当向左经过 D 点时 F FN mg mv2R，得 FN 3mg qvB，由于不知道洛伦兹力 qvB 大小，故支持力 FN大小不确定，故 B 错误。 答案 ACD 二、非选择题 11 (2018 辽宁沈阳一模 )如图 10 所示，在真空中坐标 xOy 平面的 x 0 区域内，有磁感应强度 B 1.010 2 T 的匀强磁场，方向与 xOy 平面垂直，在 x 轴上的 P(10， 0)点，有一放射源，在 xOy 平面内向各个方向【 精品教育资源文库 】 发射速率 v 104 m/s 的带正电的粒子，粒子的质量为 m 1.610 25 kg，电荷

13、量为 q 1.610 18 C，求带电粒子能打到 y 轴上的范围。 图 10 解析 带电粒子在磁场中运动时由牛顿第二定律得： qvB mv2R解得： RmvqB 0.1 m 10 cm 如图所示，当带电粒子打到 y 轴上方的 A 点与 P 连线正好为其圆轨迹的直径时， A 点即为粒子能打到 y 轴上方的最高点。因 OP 10 cm AP 2R 20 cm 则 OA AP2 OP2 10 3 cm 当带电粒子的圆轨 迹正好与 y 轴下方相切于 B 点时，若圆心再向左偏，则粒子就会从纵轴离开磁场，所以B 点即为粒子能打到 y 轴下 方的最低点，易得 OB R 10 cm，综上所述，带电粒子能打到

14、y 轴上的范围为 10 10 3 cm。 答案 10 10 3 cm 12 (2018 浙江理综， 25)为了进一步提高回旋加速器的能量，科学家建造了 “ 扇形聚焦回旋加速器 ” 。在扇形聚焦过程中，离子能以不变的速率在闭合平衡轨道上周期性旋转。 扇形聚焦磁场分布的简化图如图 11 所示，圆心为 O 的圆形区域等分成六个扇形区域， 其中三个为峰区，三个为谷区，峰区和谷区相间分布。峰区内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B，谷区内没有磁场。质量为 m，电荷量为 q 的正离子，以不变的速率 v 旋转，其闭合平衡轨道如图中虚线所示。 【 精品教育资源文库 】 图 11 (1)求闭合平衡轨道在峰区内圆弧的半径 r，并判断离子旋转的方向是顺时针还是逆时针； (2)求轨道在一个峰区内圆弧的圆心角 ，及离子绕闭合平衡轨道旋转的周期 T； (3)在谷区也施加垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为 B ，新的闭合平衡轨道在一个峰区内的圆心角 变为 90 ，求 B 和 B 的关系。已知： sin ( ) sin cos cos sin ， cos 1 2sin2 2 解析 (1)峰区内圆弧半径 r