高二物理磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用習(xí)題及答案

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載高二物理磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用習(xí)題及答案、選擇題（本大題共9小題，每小題6分，共計(jì)54分.每小題至少一個(gè)答案正確 ）1 .有關(guān)洛倫茲力和安培力的描述，正確的是A.通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用8 .安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)C.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到的洛倫茲力做正功D.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的安培力方向與磁場(chǎng)方向平行解析當(dāng)通電直導(dǎo)線放置的方向與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向平行時(shí)，其不受安培力的作用，則A錯(cuò)；安培力是導(dǎo)線中所有電荷所受的洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，B正確；由于帶電粒子所受的洛倫茲力的方向與粒子的速度方向始終是垂直的關(guān)系，因此洛倫茲力不做功，C錯(cuò)誤；磁場(chǎng)的

2、方向與安培力的方向垂直，D錯(cuò)誤.答案 BX x X X2. 一帶電粒子以垂直于磁場(chǎng)方向的初速度飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后做圓周運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向和運(yùn)卜1動(dòng)軌跡如圖8 216所示，下列情況可能的是x x x .漢A.粒子帶正電，沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)B.粒子帶正電，沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)* xx xC.粒子帶負(fù)電，沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)D.粒子帶負(fù)電，沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)解析 由左手定則可判定，如粒子帶正電，則沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)；如粒子帶負(fù)電，則沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng) A、D正確.答案 AD3. （2010廣東四校聯(lián)考）質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子（忽略重力）在磁感應(yīng)弓II度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，形成空間環(huán)形電流.已知

3、粒子的運(yùn)動(dòng)速率為v、半徑為R、周期為T(mén),環(huán)形電流的大小為I.則下面說(shuō)法中正確的是a.該帶電粒子的比荷為q=BR一.，、 一qBtB.在時(shí)間t內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角為0=毛C.當(dāng)速率v增大時(shí)，環(huán)形電流的大小 I保持不變D,當(dāng)速率v增大時(shí)，運(yùn)動(dòng)周期 T變小2 7tmT= qB，qBt. 2. m，2解析在磁場(chǎng)中，由qvB = %得合會(huì)選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)周期與速率無(wú)關(guān)，選項(xiàng) D錯(cuò)誤；在時(shí)間t內(nèi)，粒子轉(zhuǎn)過(guò)的圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角0=，選工B正確；電流定義I=T =關(guān)，與速率無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C正確.答案BC4. 回旋加速器是加速帶電粒子的裝置.其主體部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁

4、場(chǎng)中，并分別與高頻交流電源兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過(guò)兩盒間的狹縫時(shí)都得到加速，如圖 時(shí)的動(dòng)能，下列方法可行的是A.增大金屬盒的半徑C.增大高頻交流電壓8217所示，現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加1B.減小狹縫間的距離D.減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度E2解析由qvB = mV-,得R2 2 2Ekm=2mvm= q賓.可知A正確.答案 A5. （2010浙江杭州一模）質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖8-2-18所示，離子源 S產(chǎn)生的各種不同正離子束（速度可看做零）,經(jīng)加速電場(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，到達(dá)記錄它的照相底片磁場(chǎng)的位置到入口處 S1的距離為x,下列判斷正確

5、的是A.若離子束是同位素，則 x越大，離子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度越小B.若離子束是同位素，則 x越大，離子質(zhì)量越小C.只要x相同，則離子質(zhì)量一定不相同P上，設(shè)離仔射出D.只要x相同，則離子的比荷一定相同1c斛析 在加速電場(chǎng)中，qU = 2mv ;在磁場(chǎng)中qvB = mv;由幾何關(guān)系知x = 2R;以上三 R式聯(lián)立可得x=2mv=2 q2mU只有選項(xiàng)d正確.答案D6 .如圖8- 219所示，一個(gè)質(zhì)量為 m、電荷量為+ q的帶電粒子，不計(jì)重力，在 a點(diǎn) 以某一初速度水平向左射入磁場(chǎng)區(qū)域I ,沿曲線 abcd運(yùn)動(dòng)，ab、bc、cd都是半徑為R 的圓弧.粒子在每段圓弧上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間都為 t.規(guī)定垂直于紙面向外的

6、磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎?，則磁場(chǎng)區(qū)域I、n、出三部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨x變化的關(guān)系可能是圖 8-2-20中的圖 8-2- 19圖 8 2 20向里和向外,解析由左手定則可知，I、n、出三部分的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向分別為向外、即正、負(fù)和正，故b、d錯(cuò).由于粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以4T=瑞口故B=U，C正確.答案 C4q It;若該區(qū)域7 . （2010遼寧錦州期末）如圖82 21所示，圓柱形區(qū)域的橫截面在沒(méi)有磁場(chǎng)的情況下，帶 電粒子（不計(jì)重力）以某一初速度沿截面直徑方向入射時(shí)，穿過(guò)此區(qū)域的時(shí)間為 加沿軸線方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 磁感應(yīng)弓雖度為B,帶電粒子仍以同一初速度沿截河期空入四，子飛出此區(qū)域時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)了兀

7、/3根據(jù)上述條件可求得的物理量為A.帶電粒子的初速度B.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑or解析設(shè)圓柱形區(qū)域的半徑為 2RR,粒子的初速度為 V0,則Vo=2R,由于R未知，無(wú)法求出帶電粒子的初速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若加上磁場(chǎng)，粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所C.帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期D,帶電粒子的比荷示，設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為r,運(yùn)動(dòng)周期為T(mén)，則T=T;速度方向偏轉(zhuǎn)了兀/3由幾何關(guān)系得，軌跡圓弧所對(duì)的圓心角0=兀/3 r = */3R,聯(lián)立以上式子得 T = J3兀1由T =一22兀m/qB導(dǎo)q/m = J3Bf，故選項(xiàng)C、D正確；由于 R未知，無(wú)法求出干電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，選項(xiàng) B錯(cuò)誤.答案

8、CDa的等邊三角形，磁場(chǎng)垂直紙面欲使電子能經(jīng)過(guò) BC邊，則磁感應(yīng)8 .如圖82 22所示，ABC為與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直的邊長(zhǎng)為向外，比荷為焉的電子以速度v0從A點(diǎn)沿AB方向射入,強(qiáng)度B的取值應(yīng)為3mvoA. B ae2mvoB. B-T ae,3mvo2mvoC- B=a解析 如右圖所示，當(dāng)電子正好經(jīng)過(guò)fi c C點(diǎn)時(shí)，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=a/cos 30 = %, a 要想電子從 BC邊經(jīng)過(guò)，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑要大于 赤，由帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑公式/有才鬻即B生”選項(xiàng)正確答案C9 .如圖82 23所示，在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上，有兩個(gè)質(zhì)量和電荷量均相同的正負(fù)離子（不計(jì)重力）,從點(diǎn)O以相同

9、的速率先后射入磁場(chǎng)中，入射方向與邊界成。角，則正負(fù)離子在磁場(chǎng)中A.運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同B.運(yùn)動(dòng)軌道的半徑相同C.重新回到邊界時(shí)速度的大小和方向相同% 乂算乂D .重新回到邊界的位置與 。點(diǎn)距離相等J k /晨.解析 如右圖所示，正離子的軌跡為磁場(chǎng)邊界上方的OB ,五離子的軌跡為磁場(chǎng)邊界上方的OA,軌道半徑 OOi=OO2=mv,二者相同，B正確；運(yùn)動(dòng)時(shí)間和軌道對(duì)應(yīng)的 qB圓心角（回旋角 ”成正比，所以正離子運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，A錯(cuò)誤；由幾何知識(shí)可知 OOiBA OO2A,所以 OA = OB, D 正確；由于 OiB/ O2A,且 va，O2A, vbOiB,所以Va/vb, C正確.答案 BCD10. （

10、2011海南）.空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖中的正方形為其邊界。一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場(chǎng)的方向從O點(diǎn)入射。這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的是A.入射速度不同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同B.入射速度相同的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同C.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子，其運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同D.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的粒子，其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大解析：在磁場(chǎng)中半徑 r =mv運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t =（。為轉(zhuǎn)過(guò)圓心角），故BD正確，當(dāng)粒子 qBqB從。點(diǎn)所在的邊上射出的粒子時(shí)：軌跡可以不同，但圓心角相同

11、為1800,因而AC錯(cuò)11. （2011浙江）.利用如圖所示裝置可以選擇一定速度范圍內(nèi)的帶電粒子。圖中板MNk方是磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，板上有兩條寬度分別為2d和d的縫，兩縫近端相距為 L。一群質(zhì)量為 m電荷量為q,具有不同速度的粒子從寬度為2d的縫垂直于板MNe入磁場(chǎng)，對(duì)于能夠從寬度為d的縫射出的粒子，下列說(shuō)法正確的是A.粒子帶正電B.射出粒子的最大速度為 qB（L *3d）2mC.保持d和L不變，增大B,射出粒子的最大速度與最小速度之差增大D.保持d和B不變，增大L,射出粒子的最大速度與最小速度之差增大答案：BC解析：由左手定則可判斷粒子帶負(fù)電，故 A錯(cuò)誤；由題

12、意知：粒子的最大半徑L 3d 4,曰-L 3g mv “口qB(L 3d)rmax = 、粒子的取小半徑rmin =,根據(jù) r =一二,可得 vmax =22qB2mqBL 3qBd-，vmin ,則 vmax _vmin = ,故可知 B C正確，D車(chē)日證。2m2m、計(jì)算題（本大題共3小題，共46分.要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要 注明單位）12. （13分）如圖8 224所示，a點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為 L,坐標(biāo)平面內(nèi)有邊界過(guò)a點(diǎn)和坐標(biāo)原點(diǎn) O的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直坐標(biāo)平面向里.有一電子（質(zhì)量為m、電荷量為e）從a點(diǎn)以初速度vo平行x軸正方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，在磁場(chǎng)中運(yùn)行，

13、從 x軸上的b點(diǎn)（圖中未畫(huà)出）射出磁場(chǎng)區(qū)域，此時(shí)速度方向與60,求：磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；口 一（2）磁場(chǎng)區(qū)域的圓心 Oi的坐標(biāo)；電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.X解析（1）磁場(chǎng)區(qū)域及電子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，由幾何關(guān)系得x軸的正方向之間的夾角為R=2L,由牛頓第二定律（2）x軸坐標(biāo)x=Qsin 60=粵y 軸坐標(biāo)為 y = L aO icos 60 = 2Oi點(diǎn)坐標(biāo)為，2.2 mv0 得 Bev0=- R（1）熒光屏上光斑的長(zhǎng)度;（2）所加磁場(chǎng)范圍的最小面積.60T 2 7tLmv0A/3L 12 7tL粒子在磁場(chǎng)中飛行時(shí)間為U嬴=菰.答案（1）2eLC23L，-j菰13. （15分）電子質(zhì)量為m,電荷量為

14、e,從坐標(biāo)原點(diǎn) 。處沿xOy平面射入第一象限, 射入時(shí)速度方向不同，速度大小均為 Vo,如圖82 25所示.現(xiàn)在某一區(qū)域加一方向向外且垂直于 xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,若這些電子穿過(guò)磁場(chǎng)后都能垂直射到熒光屏 MN上，熒光屏與y軸平行，求:解析（1）如圖所示，求光斑長(zhǎng)度，關(guān)鍵是找翻兩個(gè)邊界點(diǎn)，初速度方而沿的電子，沿弧 OB運(yùn)動(dòng)到P;初速度方向沿 y軸正方向的電子，沿弧 OC運(yùn)動(dòng)到Q.電子在磁場(chǎng)中的半徑 R= mv0,由圖可知PQ= R= mv0. BeBe(2)沿任一方向射入第一象限的電子經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后都能垂直打到熒光屏MN上，所加最小面積的磁場(chǎng)的邊界是以O(shè) (0, R)為圓心、R為半

15、徑的圓的一部分， 如圖中實(shí)線所示，所以磁場(chǎng)范圍的最小面積S= 4兀 R2+R21 兀 R2答案10(2)伊德)14. (2010全國(guó)I )(18分)如圖8226所示，在 0WxW3a區(qū)域內(nèi)存在與 xy平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.在t=0時(shí)刻，一位于坐標(biāo)原點(diǎn)的粒子源在xy平面內(nèi)發(fā)射出大量同種帶電粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向與y軸正方向的夾角分布在0180范圍內(nèi).已知沿y軸正方向發(fā)射的粒子在t= to時(shí)刻剛好從磁場(chǎng)邊界上P( ,3a, a)點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng).求：粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R及粒子的比荷q/m；(2)此時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子的初速度方向與y軸正方向夾角的取值范圍；(3

16、)從粒子發(fā)射到全部粒子離開(kāi)磁場(chǎng)所用的時(shí)間.圖 8-2-26解析 (1)初速度與y軸正方向平行的粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如下圖中的弧-OP所示,其圓心為C.由題給條件可以得出 /OCP = *D此粒子飛出磁場(chǎng)所用的時(shí)間為3to = T式中T為粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期.3此粒子運(yùn)動(dòng)速度的大小為 v,半徑為R.由幾何關(guān)系可得R=a由洛倫茲力公式和牛頓第二定律有qvB = mvT=%3Rv聯(lián)立式，得9 =言.m 3Bt0(2)依題意，同一時(shí)刻仍在磁場(chǎng)內(nèi)的粒子到。點(diǎn)距離相同.在t0時(shí)刻仍在磁場(chǎng)中的粒子應(yīng)位于以。點(diǎn)為圓心、OP為半徑的弧 MN上，如上圖所示.設(shè)此時(shí)位于P、M、N三點(diǎn)的粒子的初速度分別為Vp、Vm

17、、Vn.由對(duì)稱(chēng)性可知 vp與OP、vm與OM、vn與ON的夾角均為 兀/3設(shè)Vm、vn與y軸正方向的夾角分別為0m、由一 ,兀2兀一幾何關(guān)系有心 =3氏=彳33對(duì)于所有此時(shí)仍在磁場(chǎng)中白粒子，其初速度與y軸正方向所成的夾角 。應(yīng)滿足產(chǎn)3尬(3)在磁場(chǎng)中飛行時(shí)間最長(zhǎng)的粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)與磁場(chǎng)右邊界相切，其軌跡如右圖所示.由幾何關(guān)系可知om = op由對(duì)稱(chēng)性可知 1ME = op ?從粒子發(fā)射到全部粒子飛出磁場(chǎng)所用的時(shí)間tm= 2t0.答案(1)所a 急 (2)00)的粒子a于某時(shí)刻從y軸上的P點(diǎn)射入?yún)^(qū)域I,其速度方向沿 x軸正向。已知a在離開(kāi)區(qū)域I時(shí)， 速度方向與x軸正方向的夾角為 30 ;因此，另

18、一質(zhì)量和電荷量均與 a相同的粒子b也從p 點(diǎn)沿x軸正向射入?yún)^(qū)域I,其速度大小是 a的1/3。不計(jì)重力和兩粒子之間的相互作用力。求(1)粒子a射入?yún)^(qū)域I時(shí)速度的大小；(2)當(dāng)a離開(kāi)區(qū)域II時(shí)，a、b兩粒子的y坐標(biāo)之差。解析：（1）設(shè)粒子a在I內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為C （在y軸上），半徑為Rai,粒子速率為va,運(yùn)動(dòng)軌跡與兩磁場(chǎng)區(qū)域邊界的交點(diǎn)為P,如圖，由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得v2d 一qVaAB=m由幾何關(guān)系得/PCP =8Rai =Rais iun式中，e= 30,由式得va1 =2m（2）設(shè)粒子a在II內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為 Oa,半徑為Rai ,射出點(diǎn)為Pa （圖中未畫(huà)出軌2跡），/P Oa Pa = e。由洛侖茲力公式和牛頓第二定律得qVa（2B） = mRa2由式得Ra2 = a1C、P和Oa三點(diǎn)共線，且由