高考物理一轮复习第九章磁场课时规范练29磁吃运动电荷的作用新人教版.doc

1 / 11【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第九章磁场课时规范练精选高考物理一轮复习第九章磁场课时规范练 2929磁吃运动电荷的作用新人教版磁吃运动电荷的作用新人教版基础巩固组基础巩固组1.1.(多选)(带电粒子在磁场中的圆周运动)(2017·甘肃一诊)下图为研究带电粒子在匀强磁场中的运动的演示仪结构图。若励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外,电子束由电子枪产生,其速度方向与磁场方向垂直且水平向右,电子速度的大小 v 和磁场的磁感应强度 B 可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节,则下列说法正确的是( )A.仅增大励磁线圈中的电流,电子束运动轨迹的半径将变大B.仅提高电子枪的加速电压,电子束运动轨迹的半径将变大C.仅增大励磁线圈中的电流,电子做圆周运动的周期不变D.仅提高电子枪的加速电压,电子做圆周运动的周期不变答案 BD2 / 11解析电子经电场加速,根据动能定理,得 eU=mv2,进入匀强磁场中做匀速圆周运动,轨迹半径 r=,代入 v 可得 r=,选项 A 错误,选项 B 正确;电子在磁场中做圆周运动的周期 T=,与速度无关,与磁场强度有关,选项 C 错误,选项D 正确。2.2.(带电粒子在磁场中的圆周运动)(2017·云南统测)如图所示,直线 MN 上方有垂直纸面向里的匀强磁场,电子 1 从磁场边界上的 a 点垂直 MN 和磁场方向射入磁场,经 t1 时间从 b 点离开磁场。之后电子 2 也由 a 点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场,经 t2 时间从 a、b 连线的中点 c 离开磁场,则为( )A.B.2C.D.3答案 D解析两电子进入同一匀强磁场中,由圆周运动半径公式 r=可知,两电子轨迹半径相同。电子 1 垂直 MN 射入匀强磁场,由几何知识可知,电子 1 在磁场中运动轨迹所对圆心角为 ,电子 2 在磁场中运动轨迹所对圆心角为。由周期公式 T=可知,两电子运动周期相同,故运动时间之比等于轨迹所对圆心角之比,即 t1t2=31,D 项正确。3 / 113.3.(多解问题)(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( )A.s1>s2>s3B.s1s2D.s1=s30,y>0 的空间中有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于 xOy 平面向里,大小为 B。现有一质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子,从 x 轴上的某点 P 沿着与 x 轴正方向成 30°角的方向射入磁场。不计重力的影响,则下列有关说法正确的是( )A.只要粒子的速率合适,粒子就可能通过坐标原点B.粒子在磁场中运动所经历的时间一定为C.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为D.粒子在磁场中运动所经历的时间可能为答案 C解析带正电的粒子从 P 点沿与 x 轴正方向成 30°角的方向射入磁场中,则圆心在过 P 点与速度方向垂直的直线上,如图所示,粒子在磁场中要想到达 O 点,转过的圆心角肯定大于 180°,因磁场有边界,故粒子不可能通过坐标原点,故选项 A 错误;由于 P 点的位置不确定,所以粒子在磁场中运动的圆弧对应的圆心角也不同,最大的圆心角是圆弧与 y 轴相切时即 300°,运动时间为T,而最小的圆心角为 P 点在坐标原点即 120°,运动时间为 T,而 T=,故粒6 / 11子在磁场中运动所经历的时间最长为,最短为,选项 C 正确,选项 B、选项D 错误。6.6.(临界极值问题)平面 OM 和平面 ON 之间的夹角为 30°,其横截面(纸面)如图所示,平面 OM 上方存在匀强磁场,磁感应强度大小为 B,方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为 m,电荷量为 q(q>0)。粒子沿纸面以大小为 v的速度从 OM 的某点向左上方射入磁场,速度与 OM 成 30°角。已知该粒子在磁场中的运动轨迹与 ON 只有一个交点,并从 OM 上另一点射出磁场。不计重力。粒子离开磁场的出射点到两平面交线 O 的距离为( )A.B.C.D.答案 D解析粒子运动的轨迹如图:运动半径为 r=。由运动的对称性知,出射速度的方向与 OM 间的夹角为 30°,由图中几何关系知 AB=r,AC=2rcos 30°=。所以出射点到 O 点的距离为 BO=+r=,故选项 D 正确。7.7.7 / 11(临界极值问题)(2017·辽宁朝阳三校协作体联考)如图所示,半径为 r 的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为 B,磁场边界上A 点有一粒子源,源源不断地向磁场发射各种方向(均平行于纸面)且速度大小相等的带正电的粒子(重力不计),已知粒子的比荷为 k,速度大小为2kBr。则粒子在磁场中运动的最长时间为( )A.B.C.D.答案 C解析粒子在磁场中运动的半径为 r'=2r;当粒子在磁场中运动时间最长时,其轨迹对应的圆心角最大,此时弦长最大,其最大值为磁场圆的直径 2r,故 t=,故选 C。8.8.(带电粒子在磁场中的圆周运动)(2017·湖北武汉模拟)如图所示,在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab 是圆的直径。一带电粒子从 a 点射入磁场,速度大小为 v、方向与 ab 成 30°角时,恰好从 b 点飞出磁场,且粒子在磁场中运动的时间为 t;若同一带电粒子从 a 点沿 ab 方向射入磁场,也经时间 t 飞出磁场,则其速度大小为( )A.vB.vC.vD.v8 / 11答案 C解析设圆形区域直径为 d,如图甲所示,粒子从 a 点射入从 b 点飞出磁场,运动时间 t=,半径 r1=d=;如图乙所示,粒子从 a 点沿 ab 方向射入磁场,运动时间 t=,偏向角为 60°,且 tan 30°=,半径 r2=d=,速度 v'=v,选项 C 正确。导学号 06400467能力提升组能力提升组9.9.(2017·江苏南京、盐城一模)如图所示,在以 O 为圆心的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为 B=0.2 T。AO、CO 为圆的两条半径,夹角为 120°。一个质量为 m=3.2×10-26 kg、电荷量 q=1.6×10-19 C 的粒子经电场加速后,从图中 A 点沿 AO 方向进入磁场,最后以v=1.0×105 m/s 的速度从 C 点离开磁场。不计粒子的重力,求:(1)加速电场的电压;(2)粒子在磁场中运动的时间;9 / 11(3)圆形有界磁场区域的半径。答案(1)1 000 V (2)1.0×10-6 s (3)0.058 m解析(1)在加速电场中qU=mv2U=1 000 V。(2)粒子在磁场中运动的周期T=t=T=1.0×10-6 s。(3)由 Bqv=m 可知,粒子运动的轨迹半径 r=0.10 m,圆形磁场的半径为 r'=rtan 30°=0.058 m。导学号 0640046810.(2017·10.(2017·湖北孝感六校联考湖北孝感六校联考) )如图所示如图所示, ,中轴线中轴线 PQPQ 将矩形区域将矩形区域 MNDCMNDC 分成分成上、下两部分上、下两部分, ,上部分充满垂直纸面向外的匀强磁场上部分充满垂直纸面向外的匀强磁场, ,下部分充满垂直纸面下部分充满垂直纸面向里的匀强磁场向里的匀强磁场, ,磁感应强度大小皆为磁感应强度大小皆为 B B。一质量为。一质量为 m m、电荷量为、电荷量为+q+q 的粒的粒子从子从 P P 点进入磁场点进入磁场, ,速度与边界速度与边界 MCMC 的夹角的夹角 =30°=30°。MCMC 边长为边长为 a,MNa,MN 边长边长为为 8a,8a,不计粒子重力。不计粒子重力。(1)若要该粒子不从 MN 边射出磁场,其速度最大是多少?10 / 11(2)若从粒子由 P 点射入磁场后开始计数,在粒子第五次穿越 PQ 线时恰好从 Q 点经过射出磁场,则粒子运动的速度又是多少?答案(1) (2)解析(1)设该粒子恰不从 MN 边射出磁场时的轨迹半径为 rm,由几何关系得rmcos 60°=rm-a,解得 rm=a,又由 qvmB=,解得最大速度 vm=。(2)当粒子第五次穿越 PQ 线时恰好从 Q 点经过射出磁场,由几何关系得 5×2rsin 60°=8a,解得 r=a,又由 qvB=,解得速度 v=。11.(2017·11.(2017·重庆适应性测试重庆适应性测试) )如图所示,在圆心为 O 的圆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。边界上的一粒子源 A,向磁场区域发射出质量为m、电荷量为 q(q>0)的粒子,其速度大小均为 v,方向垂直于磁场且分布在AO 右侧 角的范围内( 为锐角)。磁场区域的半径为,其左侧有与 AO 平行的接收屏,不计带电粒子所受重力和相互作用力,求:(1)沿 AO 方向入射的粒子离开磁场时的方向与入射方向的夹角;(2)接收屏上能接收到带电粒子区域的宽度。答案(1) (2)11 / 11解析(1)根据带电粒子在磁场中的运动规律,可知粒子在磁场中沿逆时针方向做圆周运动,设其半径为 r,有 qBv=,得 r=可知,带电粒子运动半径与磁场区域半径相等。沿 AO射入磁场的粒子离开磁场时的方向与入射方向之间的夹角为,如图甲所示。(2)设粒子入射方向与 AO 的夹角为 ,粒子离开磁场的位置为 A',圆周运动的圆心为 O'。根据题意可知四边形 AOA'O'四条边长度均为,是菱形,有O'A'OA,故粒子出射方向必然垂直于 OA,然后做匀速直线运动垂直击中接收屏,如图乙所示,设与 AO 成 角射入磁场的粒子离开磁场时与 A 点竖直距离为 d,有 d=r+rcos -=设 d 的最大值和最小值分别为 d1 和 d2,有d1=d2=故接收屏上能接收到带电粒子区域的宽度 d 为d=d1-d2=。