（新課標(biāo)）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 磁場 第2講 洛倫茲力 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng).doc

第2講洛倫茲力帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)a組基礎(chǔ)題組1.(2016湖南長沙第一中學(xué)一模)初速度為v0的電子,沿平行于通電直導(dǎo)線的方向射出,直導(dǎo)線中電流方向與電子的初始運(yùn)動(dòng)方向如圖所示,則() a.電子將向右偏轉(zhuǎn),速率不變b.電子將向左偏轉(zhuǎn),速率改變c.電子將向左偏轉(zhuǎn),速率不變d.電子將向右偏轉(zhuǎn),速率改變2.(2015課標(biāo),14,6分)兩相鄰勻強(qiáng)磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同、方向平行。一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子(不計(jì)重力),從較強(qiáng)磁場區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場區(qū)域后,粒子的()a.軌道半徑減小,角速度增大b.軌道半徑減小,角速度減小c.軌道半徑增大,角速度增大d.軌道半徑增大,角速度減小3.(2016江蘇四市調(diào)研)如圖所示為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)圖。勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向外,電子束由電子槍產(chǎn)生,其速度方向與磁場方向垂直。電子速度的大小和磁場強(qiáng)弱可分別由電子槍的加速電壓和勵(lì)磁線圈的電流來調(diào)節(jié)。下列說法正確的是()a.僅增大勵(lì)磁線圈中電流,電子束徑跡的半徑變大b.僅提高電子槍加速電壓,電子束徑跡的半徑變大c.僅增大勵(lì)磁線圈中電流,電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將變大d.僅提高電子槍加速電壓,電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將變大4.(2014課標(biāo),20,6分)(多選)圖為某磁譜儀部分構(gòu)件的示意圖。圖中,永磁鐵提供勻強(qiáng)磁場,硅微條徑跡探測器可以探測粒子在其中運(yùn)動(dòng)的軌跡。宇宙射線中有大量的電子、正電子和質(zhì)子。當(dāng)這些粒子從上部垂直進(jìn)入磁場時(shí),下列說法正確的是()a.電子與正電子的偏轉(zhuǎn)方向一定不同b.電子與正電子在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑一定相同c.僅依據(jù)粒子運(yùn)動(dòng)軌跡無法判斷該粒子是質(zhì)子還是正電子d.粒子的動(dòng)能越大,它在磁場中運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑越小5.(2016廣東廣州廣雅中學(xué)模擬)(多選)如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,三個(gè)質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子a、b、c,以不同速率對準(zhǔn)圓心o沿著ao方向射入磁場,其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖。若帶電粒子只受磁場力作用,則下列說法正確的是()a.a粒子動(dòng)能最大b.c粒子速率最大c.a粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長d.它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期tatbtc6.(2015海南單科,1,3分)如圖,a是豎直平面p上的一點(diǎn)。p前有一條形磁鐵垂直于p,且s極朝向a點(diǎn)。p后一電子在偏轉(zhuǎn)線圈和條形磁鐵的磁場的共同作用下,在水平面內(nèi)向右彎曲經(jīng)過a點(diǎn)。在電子經(jīng)過a點(diǎn)的瞬間,條形磁鐵的磁場對該電子的作用力的方向()a.向上 b.向下 c.向左 d.向右7.質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子m和n,以不同的速率經(jīng)小孔s垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,運(yùn)行的半圓軌跡如圖中虛線所示。下列表述正確的是()a.m帶負(fù)電,n帶正電b.m的速率小于n的速率c.洛倫茲力對m、n做正功d.m的運(yùn)行時(shí)間大于n的運(yùn)行時(shí)間8.(2015江蘇連云港模擬)(多選)如圖所示,在一矩形區(qū)域內(nèi),不加磁場時(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,帶電粒子仍以原來的初速度入射,粒子飛出磁場時(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.帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的半徑b組提升題組9.(2013廣東理綜,21,4分)(多選)如圖,兩個(gè)初速度大小相同的同種離子a和b,從o點(diǎn)沿垂直磁場方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場,最后打到屏p上。不計(jì)重力。下列說法正確的有() a.a、b均帶正電b.a在磁場中飛行的時(shí)間比b的短c.a在磁場中飛行的路程比b的短d.a在p上的落點(diǎn)與o點(diǎn)的距離比b的近10.(2015甘肅河西五市第一次聯(lián)考)(多選)如圖所示,以直角三角形aoc為邊界的有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度為b,a=60,ao=a。在o點(diǎn)放置一個(gè)粒子源,可以向各個(gè)方向發(fā)射某種帶負(fù)電的粒子,粒子的比荷為q/m,發(fā)射速度大小都為v0,且滿足v0=,發(fā)射方向由圖中的角度表示。對于粒子進(jìn)入磁場后的運(yùn)動(dòng)(不計(jì)重力作用),下列說法正確的是()a.粒子有可能打到a點(diǎn)b.以=60飛入的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短c.以rn,由半徑r=可知,vmvn,b錯(cuò)誤。因洛倫茲力與速度方向時(shí)刻垂直,故不做功,c錯(cuò)誤。由周期公式t=及t=t可知,tm=tn,d錯(cuò)誤。8.ab由帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角,可知帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡所對的圓心角為60,因此由幾何關(guān)系得磁場寬度l=r sin 60= sin 60,未加磁場時(shí)有l(wèi)=v0t,所以可求得比荷=,a項(xiàng)對;周期可由t=求出,b項(xiàng)對;由題給條件無法求帶電粒子的初速度和其運(yùn)動(dòng)的半徑,所以c、d項(xiàng)錯(cuò)。b組提升題組9.ad因離子均向下偏轉(zhuǎn)打到屏p上,根據(jù)左手定則可知a、b均帶正電,a項(xiàng)正確。又因a、b為同種離子,m、q均相同,由r=,t=,可知它們的軌道半徑r與周期t也均相同。而a離子的軌跡是一段優(yōu)弧,b離子的軌跡是一個(gè)半圓。a的路程比b的路程長,飛行時(shí)間也比b的飛行時(shí)間長,故b、c項(xiàng)均錯(cuò)誤。b在p上的落點(diǎn)到o點(diǎn)的距離等于圓軌跡的直徑,說明b的落點(diǎn)離o點(diǎn)最遠(yuǎn),故d項(xiàng)正確。10.ad根據(jù)bqv0=m,可知粒子的運(yùn)動(dòng)半徑r=a,因此=60時(shí),粒子恰好從a點(diǎn)飛出,故a正確。以=60飛入的粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間恰好是周期的六分之一,在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長,故b錯(cuò)誤;以=0飛入的粒子恰好從ac中點(diǎn)飛出,在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間也恰好是周期的六分之一,從0到60,粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間先減小后增大,故c錯(cuò)誤;因?yàn)橐?0飛入的粒子在磁場中恰好從ac中點(diǎn)飛出,因此在ac邊界上只有一半?yún)^(qū)域有粒子射出,故d正確。11.答案ft1=3mg-qbft2=3mg+qb解析小球由a運(yùn)動(dòng)到c的過程中,洛倫茲力始終與v的方向垂直,對小球不做功,只有重力做功,由動(dòng)能定理有mgl=m,解得vc=。在c點(diǎn),由左手定則可知洛倫茲力方向豎直向上,則小球受力情況如圖甲所示。由牛頓第二定律,有ft1+f洛1-mg=m又f洛1=qvcb,解得ft1=3mg-qb。同理可得小球第二次經(jīng)過c點(diǎn)時(shí),受力情況如圖乙所示:得ft2=3mg+qb。12.答案(1)0.35 m(2)1.610-6 s(3)11解析(1)根據(jù)bqv=m得:r=代入數(shù)據(jù)解得:r=0.2 m分析知下表面被擊中的位置x=0.2 m(或0.35 m)(2)根據(jù)bqv=m和t=得:t=代入數(shù)據(jù)解得:t=1.210-6 s由幾何關(guān)系可得最長時(shí)間為打在坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子t=t=1.010-6 s(3)由幾何關(guān)系得打到上板的粒子所對應(yīng)的角度為=90打到下板的粒子所對應(yīng)的角度為=90擊中上、下板面的粒子數(shù)之比=13.答案(1)20 m/s(2)0.90 m(3)b5.33 t(取也可)解析(1)對帶電粒子的加速過程,由動(dòng)能定理有:qu=mv2解得:v=20 m/s(2)帶電粒子僅在洛倫茲力作用下做勻