2014屆高三物理一輪課時(shí)跟蹤檢測(cè)30磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用匯總

1、課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十）磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用 高考?？碱}型：選擇題+計(jì)算題1 . （2012 北京高考）處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的一個(gè)帶電粒子，僅在磁場(chǎng)力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 將該粒子的運(yùn)動(dòng)等效為環(huán)形電流，那么此電流值（）A.與粒子電荷量成正比B.與粒子速率成正比C.與粒子質(zhì)量成正比D.與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比2.如圖 1 所示， ABC 為與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的邊長(zhǎng)為a 的等邊三角形，磁場(chǎng)垂直e比荷為 m 的電子以速度 v0 從 A 點(diǎn)沿 AB 方向射入，欲使電子能 則磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的取值應(yīng)為（）2mv0B.Br2 并相切于a2, t1、t2，分別表示 1、2 兩個(gè)質(zhì)子的周期， 自從經(jīng)過(guò) P圖 2A. T1= T

2、2C. a1a24.（2013 蘇州模擬）電視顯像管上的圖像是電子束打在熒光屏的熒光點(diǎn)上產(chǎn)生的。為了獲得 清晰的圖像電子束應(yīng)該準(zhǔn)確地打在相應(yīng)的熒光點(diǎn)上。電子束飛行過(guò)程中受到地磁場(chǎng)的作用，會(huì)發(fā)生我們所不希望的偏轉(zhuǎn)。 關(guān)于從電子槍射出后自西向東飛向熒光屏的過(guò)程中電子由于受 到地磁場(chǎng)的作用的運(yùn)動(dòng)情況（重力不計(jì)）正確的是（）A. 電子受到一個(gè)與速度方向垂直的恒力B. 電子在豎直平面內(nèi)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C. 電子向熒光屏運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中速率不發(fā)生改變D. 電子在豎直平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓周5.（2012 北京朝陽(yáng)期末）正方形區(qū)域ABCD 中有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)a粒子（不計(jì)重力）以一定速度從 AB 邊

3、的中點(diǎn) M 沿既垂直于 ABAD 邊的中點(diǎn) N 射出。若將磁B 變?yōu)樵瓉?lái)的 2 倍，其他條件不變，則這個(gè)a粒子射出磁場(chǎng)的置是（）C. CD 之間的某一點(diǎn)6.如圖 4 所示為一個(gè)質(zhì)量為 m、電荷量為+ q 的圓環(huán)，可在水平放置的于紙面向外，經(jīng)過(guò) BC 邊，詁 3mv0A. B ae/3mv0C. B ae點(diǎn)算起到第一次通過(guò)圖中虛線B. v1 = v2D. t1t2邊又垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，正好從感應(yīng)強(qiáng)度 位圖 3A. A 點(diǎn)B. ND 之間的某一點(diǎn)D. BC 之間的某一點(diǎn)P 點(diǎn)，設(shè) T1、T2, v1、v2, a1、線速度，向心加速度以及各MN 所經(jīng)歷的時(shí)間，貝 U （）DC足夠長(zhǎng)的粗糙細(xì)桿

4、上 滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，不計(jì)空氣阻力，x ?。恍?* -巳現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度vO,在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖象不可能是圖 5 中的（）圖 4圖 57. （2012 丹東模擬）回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電源兩極相連接的兩個(gè) 周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過(guò)狹縫時(shí)都能得到加速，處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖回旋加速器加速質(zhì)子時(shí)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為為圖 6A.質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò)2nfRB. 質(zhì)子被加速后的最大速度與加速電場(chǎng)的電壓大小無(wú)關(guān)C. 只要 R 足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D.不改變 B 和 f，該回

5、旋加速器也能用于加速a粒子& （2012 青島模擬）環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，其核心部件是一個(gè)高度真空的 圓環(huán)狀的空腔。若帶電粒子初速度可視為零，經(jīng)電壓為U 的電場(chǎng)加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對(duì)撞機(jī)的環(huán)狀機(jī)腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 Boft丿* rD 形金屬盒， 兩盒間的狹縫中形成 兩D 形金屬盒6 所示。設(shè) D 形盒半徑為 R。若用 B,高頻交流電頻率。 則下列說(shuō)法正確的是（帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運(yùn)動(dòng)。要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng)，q/m 越大， 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 越大 q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 越小A. 對(duì)于給定的加

6、速電壓，帶電粒子的比荷B. 對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷C.對(duì)于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期越小D.對(duì)于給定的帶電粒子，不管加速電壓U 多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變9.（2012 安徽高考）如圖 8 所示， 圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子以速度 v 從 A 點(diǎn)沿直徑 AOB 方向射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)間從 C 點(diǎn)射出磁場(chǎng)，0C 與 0B 成 60角。現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?從 A點(diǎn)沿原方向射入磁場(chǎng)，不計(jì)重力，則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間變?yōu)?（ ）1A2 t B. 2 掩- t時(shí)圖 8v3,仍10.（2012 江蘇高考）如圖 9 所示，MN 是磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B

7、的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界。一質(zhì)量為 m、 電荷量為 q 的粒子在紙面內(nèi)從 0 點(diǎn)射入磁場(chǎng)。若粒子速度為 vO,最遠(yuǎn)能落在邊界上的 A 點(diǎn)。 下列說(shuō)法正確的有（）A 點(diǎn)的左側(cè)，其速度一定小于vOA 點(diǎn)的右側(cè)，其速度一定大于vOA 點(diǎn)左右兩側(cè) d 的范圍內(nèi)，其速度不可能小于vO qBd/2mA 點(diǎn)左右兩側(cè) d 的范圍內(nèi)，其速度不可能大于vO + qBd/2m11.（2013 荷澤模擬）如圖 10 所示，在一底邊長(zhǎng)為 2L,0=45。的等腰三角形區(qū)域內(nèi)（O 為底邊 中點(diǎn)）有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電量為 q的帶正電粒子從靜止開始經(jīng)過(guò)電勢(shì)差為 U 的電場(chǎng)加速后，從 O 點(diǎn)垂直于 AB 進(jìn)入磁場(chǎng)

8、，不計(jì)重力與空氣阻力的影響。圖 1O（1）粒子經(jīng)電場(chǎng)加速射入磁場(chǎng)時(shí)的速度？（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 為多少時(shí)，粒子能以最大的圓周半徑偏轉(zhuǎn)后打到OA 板？（3）增大磁感應(yīng)強(qiáng)度 B,可延長(zhǎng)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的極限時(shí)間。（不計(jì)粒子與 AB 板碰撞的作用時(shí)間，設(shè)粒子與AB 板碰撞前后，電量保持不變并以相同的速率反彈）12.（2012 濰坊二模）如圖 11 所示，在第二象限和第四象限的正方形區(qū)域內(nèi)分別存在著兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B,方向相反，且都垂直于 xOy 平面。一電子由 P（ d, d）點(diǎn)，沿 x軸正方向射入磁場(chǎng)區(qū)域I。（電子質(zhì)量為 m，電量為 e, sin 53 = 4/

9、5）yx x x J St 1 x V :*鼻鼻xIMx K 1M X K :M * 土直圧dd-Jo-dJI圖 11（1）求電子能從第三象限射出的入射速度的范圍；若電子從（0, d/2）位置射出，求電子在磁場(chǎng)I中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 求第問(wèn)中電子離開磁場(chǎng)n時(shí)的位置1C3 tD.3At圖 9A. 若粒子落在B. 若粒子落在C. 若粒子落在D. 若粒子落在坐標(biāo)。課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十）磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用1選 D 由電流概念知，該電流是通過(guò)圓周上某一個(gè)位置（即某一截面）的電荷量與所用時(shí)間的比值。若時(shí)間為帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T,則公式 1= q/T 中的電荷量 q2nmq2B即為該帶電粒子的電荷

10、量。又T= qB，解出 I= 2nm。故只有選項(xiàng) D 正確。2 選 C 由題意，如圖所示，電子正好經(jīng)過(guò) C 點(diǎn)，此時(shí)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑Ra aa=2cos 30 = （3，要想電子從 BC 邊經(jīng)過(guò)，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑要大于孑 3,由mv a mv0mvO帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的公式r= qB 有 3 eB，即 Br2 則 v1v2, B 錯(cuò)誤；由 a=r, T=v，得 a=TV,則 a1a2, C 正確；又兩質(zhì)子的周期相同，由圖知質(zhì)子 1 從經(jīng)過(guò) P 點(diǎn)算起到第一次通過(guò)圖中虛線MN 所轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角比質(zhì)子 2 小，貝Ut1t2 , D 正確。4選 CD 電子在飛行過(guò)程中受到地磁場(chǎng)洛倫茲力的作用，洛倫茲力是

11、變力而且不做功，所以電子向熒光屏運(yùn)動(dòng)的速率不發(fā)生改變；又因?yàn)殡娮釉谧晕飨驏|飛向熒光屏的過(guò)程中所受的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量可視為定值，故電子在豎直平面內(nèi)所受洛倫茲力大小不變、方向始終與速度方向垂直，故電子在豎直平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓周。5.選 A 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a粒子垂直于 AB 邊從中點(diǎn) M 射入，mv又從 AD 邊的中點(diǎn) N 射出，則速度必垂直于 AD 邊，A 點(diǎn)為圓心，且 R=涵，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度1加倍時(shí)，半徑變?yōu)樵瓉?lái)的2，則 A 正確。6. 選 B 由左手定則可判定圓環(huán)所受洛倫茲力方向向上，圓環(huán)受豎直向下的重力、垂直桿的彈力及向左的摩擦力，當(dāng)洛倫茲力初始時(shí)刻小于重力

12、時(shí)，彈力方向豎直向上，圓環(huán)向右做減速運(yùn)動(dòng)，隨著速度減小，洛倫茲力減小，彈力增大，摩擦力越來(lái)越大，圓環(huán)做加速度增大 的減速運(yùn)動(dòng)，直到速度為零而處于靜止?fàn)顟B(tài)，C 圖可能；當(dāng)圓環(huán)所受洛倫茲力初始時(shí)刻等于重力時(shí)，彈力為零，圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，圖A 有可能；當(dāng)圓環(huán)所受洛倫茲力初始時(shí)刻大于重力時(shí)，彈力方向豎直向下，圓環(huán)向右做減速運(yùn)動(dòng)，隨著速度減小，洛倫茲力減小，彈力 減小，在彈力減為零的過(guò)程中，摩擦力逐漸減小，圓環(huán)做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，摩擦力為零時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，圖 D 有可能，所以選 B。v27.選 AB 由 evB= mR可得回旋加速器加速質(zhì)子的最大速度為v= eBR/m ,由于回旋加速器高頻交流電頻率

13、等于質(zhì)子運(yùn)動(dòng)的頻率，則有f= eB/2nm,聯(lián)立解得質(zhì)子被加速后的最大速度不可能超過(guò) 2nfR 選項(xiàng) A、B 正確；由相對(duì)論可知，質(zhì)子的速度不可能無(wú)限增大，C 錯(cuò)誤；由于a粒子在回旋加速器中運(yùn)動(dòng)的頻率是質(zhì)子的1/2，不改變 B 和 f，該回旋加速器不能用于加速a粒子，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。/2qu&選 BC 帶電粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后速度為v=: m，帶電粒子以該速度進(jìn)入對(duì)撞機(jī)的mv/2um環(huán)狀空腔內(nèi)，且在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng)，因此 R= qB = qB2 ,對(duì)于給定的加速電壓，即 U 定，則帶電粒子的比荷 q/m 越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 應(yīng)越小，A 錯(cuò)誤，B 正確；帶 nm電粒子運(yùn)動(dòng)周期為

14、 T= 2nR ,：頑，對(duì)于給定的粒子，m/q 確定，R 確定，故 C 正確，D 錯(cuò) 誤。9選 B 設(shè)電子粒子以速度 v 進(jìn)入磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)， 圓心為 01,半徑為 r1 ,mv2mvR 也則根據(jù) qvB= ，得 r1 =込，根據(jù)幾何關(guān)系得 71 = tan 2，且1=6011m3vmv 1當(dāng)帶電粒子以 3v 的速度進(jìn)入時(shí)，軌道半徑 r2 = qB = 3qB = 3r1，圓心在 02,R 也也 R 3R 蟲也則 r2 = tan 2。即 tan 2 = r2 = r1 = 3tan 2 = 3。故 2 = 60 ,$2=120 ；帶電粒子在磁場(chǎng)一22中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t = 360 ,所以 t=

15、1=1，即 t2= 2At1= 2A t故選項(xiàng) B 正確，選項(xiàng) A、C、 D錯(cuò)誤。10 .選 BC 因粒子由 O 點(diǎn)以速度 v0 入射時(shí)，最遠(yuǎn)落在 A 點(diǎn)，又粒子在 O 點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng)xOA mv0時(shí)，在邊界上的落點(diǎn)最遠(yuǎn)，即V = 而，所以粒子若落在 A 的右側(cè)，速度應(yīng)大于 v0, B 正確；當(dāng)粒子落在 A 的左側(cè)時(shí)，由于不一定是垂直入射，所以速度可能等于、大于或小于v0,xOA d mvmin xOAA 錯(cuò)誤；當(dāng)粒子射到 A 點(diǎn)左側(cè)相距 d 的點(diǎn)時(shí)，最小速度為 vmin，貝 2= Bq ，又因 2mvOBqd=Bq，所以 vmin = v0 2m，所以粒子落在 A 點(diǎn)左右兩側(cè) d 的范圍內(nèi)，

16、其速度不可能小于Bqdvmin = v0 2m， C 正確；當(dāng)粒子射到 A 點(diǎn)右側(cè)相距 d 的點(diǎn)時(shí)，最小速度為mv1xOA mvOBqdBq，又因 2 = Bq，即 v1 = vO+ 2m, D 錯(cuò)誤。111 解析：(1)粒子經(jīng)電場(chǎng)加速射入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v,由 qU= 2mv2xOA+ dv1，貝 y 2 =得 v=2qU(2)要使圓周半徑最大,為 R由圖中幾何關(guān)系：v2由 qvB= mR1+ j2. 2UqmqLRR+ sin =L得 B=則粒子的圓周軌跡應(yīng)與mv設(shè)粒子運(yùn)動(dòng)圓周半徑為 r, r= qB，當(dāng) r 越小，最后一次打到 AB 板的點(diǎn)越靠近 A 端點(diǎn)，在 磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)累積路程越大，時(shí)間越長(zhǎng)。當(dāng)r 為無(wú)窮小，經(jīng)過(guò) n 個(gè)半圓運(yùn)動(dòng)，最后一次打到 A 點(diǎn)。有：Ln= 2r圓周運(yùn)動(dòng)周期：2n，rT= v最長(zhǎng)的極限時(shí)間Ttm = n2得: tm =/2qU1+羽寸 2UqmnL答案：可qL312 解析：(1)能射入第三象限的電子臨界軌跡如圖所示。電子偏轉(zhuǎn)半徑范圍d為 2rdv2由 evB= m；，解得 v= eBr/meBd eBd入射速度的范圍為 2m v m設(shè)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,得 R2= d2 + (R d/2)2解得：R= 5d/4/ PHM = 53由 evB=mRo2 , w=2n/T T=2nR/v聯(lián)立解得 T= 2nm/eB,若電子從(