人教版选择性必修第二册课件第一章安培力与洛伦兹力培优提升练2.pptx

1、培优提升练第一章安培力与洛伦兹力一、选择题1.(多选)(2014全国卷)图1为某磁谱仪部分构件的示意图.图中，永磁铁提供匀强磁场.硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹.宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子.当这些粒子从上部垂直磁场方向进入磁场时，下列说法正确的是A.电子与正电子的偏转方向一定不同B.电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C.仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D.粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小123456789 10111213图图1解析根据左手定则，电子、正电子进入磁场后所受洛伦兹力的方向相反，故两者的偏转方向不同，选项A正确；12345

2、6789 10111213对于质子、正电子，它们在磁场中运动时不能确定mv的大小，故选项C正确；2.(多选)(2015全国卷)有两个匀强磁场区域和，中的磁感应强度是中的k倍.两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.与中运动的电子相比，中的电子A.运动轨迹的半径是中的k倍B.加速度的大小是中的k倍C.做圆周运动的周期是中的k倍D.做圆周运动的角速度与中的相等123456789 10111213123456789 10111213解析设电子的质量为m，速率为v，电荷量为q，B2B，B1kB123456789 10111213所以选项A、C正确，选项B、D错误.3.(多选)(2019宜昌高中协

3、作体高二上期末)如图2所示，分界线MN上下两侧有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度分别为B1和B2，一质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力)从O点出发以一定的初速度v0沿纸面垂直MN向上射出，经时间t又回到出发点O，形成了图示心形图案，则A.粒子一定带正电荷B.MN上下两侧的磁场方向相同C.MN上下两侧的磁感应强度的大小B1B212图图2123456789 10111213解析题中未提供磁场的方向和绕行的方向，所以无法判定粒子的电性，故A错误.粒子越过磁场的分界线MN时，洛伦兹力的方向没有变，根据左手定则可知，MN上下两侧的磁场方向相同，故B正确.设上面的圆弧半径是r1，下面的圆弧半径是r2，

4、根据几何关系可知r1r212；粒子做圆周运动所需的向心力由洛伦兹力提供，123456789 10111213所以B1B2r2r121，故C错误.123456789 101112134.(多选)(2014浙江卷)如图3甲所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.从t0时刻起，棒上有如图乙所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图甲中I所示方向为电流正方向.则金属棒A.一直向右移动B.速度随时间周期性变化C.受到的安培力随时间周期性变化D.受到的安培力在一个周期内做正功123456789 10111213图图31

5、23456789 10111213金属棒向右做匀减速运动，一个周期结束时金属棒速度恰好为零，以后始终向右重复上述运动，选项A、B、C正确；5.(多选)(2020江西吉安白鹭州中学期中)质量为m、电荷量为q的微粒，以与水平方向成角的速度v，从O点进入方向如图4所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，重力加速度为g，下列说法正确的是A.该微粒一定带负电荷B.微粒从O到A的运动可能是匀变速运动123456789 10111213图图4解析若微粒带正电，它受竖直向下的重力mg、水平向左的电场力qE和斜向右下的洛伦兹力qvB，微粒不能

6、做直线运动，据此可知微粒应带负电，它受竖直向下的重力mg、水平向右的电场力qE和斜向左上的洛伦兹力qvB，又知微粒恰好沿直线运动到A，可知微粒应该做匀速直线运动，则选项A正确，B错误；123456789 10111213123456789 101112136.(2019南昌市高二检测)如图5所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO1O1bbO2O2c，此时a点的磁感应强度大小为B1，b点的磁感应强度大小为B2.当把环形电流乙撤去后，c点的磁感应强度大小为123456789 10111213图图5解析对于题图中单

7、个环形电流，根据安培定则，其在中轴线上的磁场方向均是向左，故c点的磁场方向也是向左的.设aO1O1bbO2O2cr，在两环圆心连线上，单个环形电流在距离圆心r位置的磁感应强度为B1r，在距离圆心3r位置的磁感应强度为B3r，a点磁感应强度大小为B1B1rB3r，b点磁感应强度大小为B2B1rB1r，123456789 10111213出磁场，乙粒子沿与ab成30角的方向以速度v2垂直射入磁场，经时间t2垂直cd射出磁场，不计粒子重力和粒子间的相互作用力，则下列说法中正确的是7.(多选)(2019邵阳二中高二上期末)如图6所示，在正方形abcd内充满方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，a

8、处有比荷相等的甲、乙两种粒子，甲粒子以速度v1沿ab方向垂直射入磁场，经时间t1从d点射123456789 10111213图图6解析分别画出甲、乙两种粒子做匀速圆周运动的轨迹，如图所示.123456789 10111213A.如果粒子的速度增大为原来的二倍，粒子将从d点射出B.如果粒子的速度增大为原来的二倍，粒子将从f点射出C.如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来 的二倍，粒子将从d点射出D.只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从e 点射出所用时间最短8.(2020江苏天一中学模拟)如图7所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿

9、对角线方向以速度v射入一带负电的粒子，最后粒子恰好从e点射出，则123456789 10111213图图7解析如图所示，根据几何关系可知，当粒子从d点射出时，轨道半径增大为原来的二倍，123456789 10111213分析易知选项C错误；而粒子在磁场中的运动时间取决于其轨迹圆弧所对应的圆心角，所以从e、d射出时所用时间相等，从f点射出时所用时间最短，选项D错误.选项A正确，选项B错误；垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒.当这些粒子从上部垂直磁场方向进入磁场时，下列说法正确的是设轨迹交半圆 于e点，ce中垂线交bc于O点，则O点为轨迹圆心，如图所示.以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通

10、过电质量为m，电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，电子与正电子的偏转方向一定不同设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1，方向竖直向上，磁感应强度方向垂直纸面向里，磁感应强度大小等于 ，重力加速度为g，则下列说法正确的是正三角形边长为L，且ab边与y轴平行.设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r3，如图所示，电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动.做圆周运动的周期是中的k倍微粒从O到A的运动可能是匀变速运动做圆周运动的角速度与中的相等轨迹圆弧对应的圆心角为30.解析粒子运动轨迹如图所示，微粒在复合场中的运动

11、轨迹所对的圆心角为30，(1)O点到Q点的距离；场后从x轴上的a(2h,0)点进入第象限，又经过磁粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小9.(2020北京市第五中学模拟)如图8所示，在一个边长为a的正六边形区域内存在磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，三个相同的带正电粒子，比荷均为 ，先后从A点沿AD方向以大小不等的速度射入匀强磁场区域，粒子在运动过程中只受到磁场力作用，已知编号为的粒子恰好从F点飞出磁场区域，编号为的粒子恰好从E点飞出磁场区域，编号为的粒子从ED边上的某一点垂直边界飞出磁场区域，则123456789 10111213图图8123456789 1011121

12、3在磁场中做圆周运动的周期相同，可知三粒子在磁场中运动的时间与轨迹圆弧所对应的圆心角成正比.设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1，轨迹圆弧对应的圆心角为120.设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r2，123456789 10111213设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r3，如图所示，轨迹圆弧对应的圆心角为30.编号为的三个粒子在磁场中的运动半径依次增大，故速度依次增大，对应的圆心角依次减小，故时间依次减小，可知只有选项C正确.10.(2020全国卷)一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图9中虚线所示，为半圆，ac

13、、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径.一束质量为m、电荷量为q(q0)的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各种速率.不计粒子之间的相互作用.在磁场中运动时间最长的粒子，其运动时间为123456789 10111213图图9ab123456789 10111213解析粒子在磁场中运动的时间与速度大小无关，由在磁场中的运动轨迹对应的圆心角决定.设轨迹交半圆 于e点，ce中垂线交bc于O点，则O点为轨迹圆心，如图所示.圆心角2，当最大时，有最大值，ab由几何知识分析可知，当ce与 相切时，最大，ab方向竖直向上，磁感应强度方向垂直纸面向里，磁感应强度大小等于 ，重力加速

14、度为g，则下列说法正确的是11.(多选)(2019潍坊市质检)如图10所示，竖直放置的两块很大的平行金属板a、b，相距为d，a、b间的电场强度为E，今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场，当它飞到b板时，速度大小也是v0，方向变为水平方向，刚好从高度也为d的狭缝穿过b板进入bc区域，bc区域的宽度也为d，所加电场强度的大小为E，123456789 10111213图图10123456789 10111213解析将微粒在电场中的运动沿水平和竖直方向正交分解，水平分运动为初速度为零的匀加速直线运动，竖直分运动为末速度为零的匀减速直线运动，微粒在复合场中运动时，由于电场力与重力平

15、衡，故微粒做匀速圆周运动，123456789 10111213联立解得r2d，故B正确；由于r2d，画出轨迹，如图所示，由几何关系得，微粒在复合场中的运动轨迹所对的圆心角为30，二、非选择题12.如图11所示的xOy坐标系，在第二象限内有水平向右的匀强电场，在第一、第四象限内分别存在匀强磁场，磁感应强度大小相等，方向如图所示.现有一个质量为m、电荷量为q的带电粒子在该平面内从x轴上的P点，以垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场，恰好经过y轴上的Q点且与y轴成45角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限的磁场.已知OP之间的距离为d，不计粒子的重力.求：(1)O点到Q点的距离；123

16、456789 10111213图图11答案2d123456789 10111213解析设Q点的纵坐标为h，到达Q点的水平分速度为vx，P到Q受到的恒定的电场力与初速度方向垂直，则粒子在电场中做类平抛运动，则由类平抛运动的规律可知，hv0t1解得h2d.(2)磁感应强度B的大小；123456789 10111213解析粒子运动轨迹如图所示，(3)带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴所用的时间.123456789 10111213123456789 1011121313.如图12所示，在平面直角坐标系xOy中，第象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；第象限的正三角形abc区域内有匀

17、强磁场，方向垂直于xOy平面向里.正三角形边长为L，且ab边与y轴平行.质量为m，电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第象限，且速度与y轴负方向成45角，不计粒子所受的重力.试求：(1)电场强度的大小；123456789 10111213图图12123456789 10111213解析设电场强度为E，粒子在电场中运动的加速度为a，历时为t，由题意得qEma，2hv0t，即速度方向指向第象限且与x轴正方向成45角.(3)带电粒子自进入电场至在磁场中第二次经过x轴所用的时间.

18、(2019南昌市高二检测)如图5所示，完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置，甲的圆心为O1，乙的圆心为O2，在两环圆心的连线上有a、b、c三点，其中aO1O1bbO2O2c，此时a点的磁感应强度大小为B1，b点的磁感应强度大小为B2.正三角形边长为L，且ab边与y轴平行.MN上下两侧的磁场方向相同微粒在复合场中的运动轨迹所对的圆心角为30，设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1，场后从x轴上的a(2h,0)点进入第象限，又经过磁由于r2d，画出轨迹，如图所示，由几何关系得，设轨迹交半圆 于e点，ce中垂线交bc于O点，则O点为轨迹圆心，如图所示.根据几何关系可知r1 r2

19、1 2；点射出所用时间最短轨迹圆弧对应的圆心角为30.解析对于题图中单个环形电流，根据安培定(2020全国卷)一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图9中虚线所示，为半圆，ac、bd与直径ab共线，ac间的距离等于半圆的半径.设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r3，如图所示，微粒在复合场中的运动轨迹所对的圆心角为30，设上面的圆弧半径是r1，下面的圆弧半径是r2，解析设电场强度为E，粒子在电场中运动的加速度为a，历时为t，场从y轴上的某点进入第象限，且速度与y轴负一束质量为m、电荷量为q(q0)的粒子，在纸面内从c点垂直于ac射入磁场，这些粒子具有各(2)粒子到达a点时速度的大小和方向；123456789 10111213解析设粒子到达a点时的速度大小为v，方向与x轴正方向成角，沿y轴负方向的分速度为vy，则vyat，123456789 10111213即速度方向指向第象限且与x轴正方向成45角.(3)abc区域内磁场的磁感应强度的最小值.123456789 10111213解析设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，洛伦兹力提供向心力，123456789 10111213当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，设为Bmin，运动轨迹如图所示.由几何关系可得2rcos L，