高二物理下册假期课时调研检测试题6.doc

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8.2 磁场对运动电荷的作用

1．带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是(　　)．
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D．粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
解析　因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时F＝qvB，当粒子速度与磁场平行时F＝0.又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，所以A选项错．因为＋q改为－q且速度反向，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，再由F＝qvB知大小不变，所以B项正确．因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所以C选项错．因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，所以D项错．
答案　B
2．初速为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图8-2-1所示，则(　　)．

图8-2-1
A．电子将向右偏转，速率不变
B．电子将向左偏转，速率改变
C．电子将向左偏转，速率不变
D．电子将向右偏转，速率改变
解析　由安培定则可知，通电导线右方磁场方向垂直纸面向里，则电子受洛伦兹力方向由左手定则可判知向右，所以电子向右偏；由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不变．
答案　A
3．如图8-2-2所示，一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时(　　)．

图8-2-2
A．v变大
B．v变小
C．v不变
D．不能确定v的变化
解析　物体受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下，物体受到的摩擦力变大，到达底端时克服摩擦力做功增加，动能减少，速度变小，B正确．
答案　B
4．垂直纸面的匀强磁场区域里，一离子从原点O沿纸面向x轴正方向飞出，其运动轨迹可能是下图中的(　　)．

解析　题中既没给出离子所带电性，又没给出匀强磁场的具体方向，因此可能有多个解．假设磁场方向垂直纸面向外，当离子带正电时，由左手定则可以判断离子刚飞入时所受洛伦兹力方向沿y轴负方向，离子运动轨迹是B；同理可以判断当离子带负电时，运动轨迹是C，无论哪种情况，离子的运动轨迹都是和x轴相切的，A、D错误．
答案　BC
5．两个带电粒子以同一速度、同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的运动轨迹如图8-2-3所示．粒子a的运动轨迹半径为r1，粒子b的运动轨迹半径为r2，且r2＝2r1，q1、q2分别是粒子a、b所带的电荷量，则(　　)．

图8-2-3
A．a带负电、b带正电，比荷之比为∶＝2∶1
B．a带负电、b带正电，比荷之比为∶＝1∶2
C．a带正电、b带负电，比荷之比为∶＝2∶1
D．a带正电、b带负电，比荷之比为∶＝1∶1
解析　根据磁场方向及两粒子在磁场中的偏转方向可判断出a、b分别带正、负电，根据半径之比可计算出比荷之比为2∶1.
答案　C
6．如图8-2-4所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m，电量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了θ角．磁场的磁感应强度大小为
(　　)．

图8-2-4
A. B.
C. D.
解析　本题考查带电粒子在磁场中的运动．根据画轨迹、找圆心、定半径思路分析．注意两点，一是找圆心的两种方法：(1)根据初末速度方向垂线的交点．(2)根据已知速度方向的垂线和弦的垂直平分线交点．二是根据洛伦兹力提供向心力和三角形边角关系，确定半径qvB＝，r＝Rcot ，B＝.B选项正确．(圆边界模型)
答案　B
7．如图8-2-5所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c以不同的速率对准圆心O沿 着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是(　　)．

图8-2-5
A．a粒子速率最大
B．c粒子速率最大
C．c粒子在磁场中运动时间最长
D．它们做圆周运动的周期Ta<Tb<Tc
解析　做出三个粒子运动的圆心和半径，如图所示，半径最大的是c粒子，最小的是a粒子，圆心角最大的是 a粒子，最小的是c粒子，所以速率最大的是c粒子，最小的是a粒子；因为三个粒子的电荷量与质量都相同，所以运动的周期是相同的，在磁场中运动时间最长的是a粒子，最短的是c粒子．(圆边界模型)

答案　B
8．如图8-2-6所示，匀强磁场的边界为平行四边形ABDC，其中AC边与对角线BC垂直，一束电子以大小不同的速度沿BC从B点射入磁场，不计电子的重力和电子之间的相互作用，关于电子在磁场中运动的情况，下列说法中正确的是
(　　)．

图8-2-6
A．入射速度越大的电子，其运动时间越长
B．入射速度越大的电子，其运动轨迹越长
C．从AB边出射的电子的运动时间都相等
D．从AC边出射的电子的运动时间都相等
解析　电子以不同的速度沿BC从B点射入磁场，若电子从AB边射出，画出其运动轨迹由几何关系可知在AB边射出的粒子轨迹所对的圆心角相等，在磁场中的运动时间相等，与速度无关，C对，A错；从AC边射出的电子轨迹所对圆心角不相等，且入射速度越大，其运动轨迹越短，在磁场中的运动时间不相等，B、D错．(双直线边界模型)
答案　C
9．如图8-2-7是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是(　　)．

图8-2-7
A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小
解析　本题考查质谱仪的工作原理，意在考查考生分析带电粒子在电场、磁场中的受力和运动的能力．粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，最后进入磁场做匀速圆周运动．在速度选择器中受力平衡：qE＝qvB得v＝，方向由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，B、C选项正确．进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，由qvB0＝得，R＝，所以荷质比不同的粒子偏转半径不一样，所以，A项正确、D项错．(单直线边界模型)
答案　ABC
10．如图8-2-8所示，在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的感光板．从圆形磁场最高点P垂直磁场射入大量的带正电，电荷量为q，质量为m，速度为v的粒子，不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动以下说法正确的是(　　)．

图8-2-8
A．只要对着圆心入射，出射后均可垂直打在MN上
B．对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线不一定过圆心
C．对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，时间也越长
D．只要速度满足v＝，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上
解析　当v⊥B时，粒子所受洛伦兹力充当向心力，做半径和周期分别为R＝、T＝的匀速圆周运动；只要速度满足v＝，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，选项D正确．(圆边界模型)
答案　D
11．如图8-2-9所示，直角三角形OAC(α＝30°)区域内有B＝0.5 T的匀强磁场，方向如图所示．两平行极板M，N接在电压为U的直流电源上，左板为高电势．一带正电的粒子从靠近M板由静止开始加速，从N板的小孔射出电场后，垂直OA的方向从P点进入磁场中．带电粒子的比荷为＝105C/kg，OP间距离为L＝0.3 m．全过程不计粒子所受的重力，则：
(1)若加速电压U＝120 V，通过计算说明粒子从三角形OAC的哪一边离开磁场？
(2)求粒子分别从OA、OC边离开磁场时粒子在磁场中运动的时间．

图8-2-9
解析　(1)如图所示，当带电粒子的轨迹与OC边相切时为临界状态，设临界半径为R，加速电压U0，则有：
R＋＝L，解得R＝0.1 m，qU0＝mv2，qvB＝m，U0＝125 V，U<U0，则r<R，粒子从OA边射出．

(2)带电粒子在磁场做圆周运动的周期为T＝＝4π×10－5s
当粒子从OA边射出时，粒子在磁场中恰好运动了半个周期
t1＝＝2π×10－5s
当粒子从OC边射出时，粒子在磁场中运动的时间小于周期，
即t2≤＝×10－5s.(双直线边界模型)
答案　(1)OA边　(2)2π×10－5s　小于等于×10－5s
12．受控热核聚变要把高度纯净的氘、氚混合材料加热到1亿度以上，即达到所谓热核温度．在这样的超高温度下，氘、氚混合气体已完全电离，成为氘、氚原子核和自由电子混合而成的等离子体．从常温下处于分子状态的氘、氚材料开始，一直到上述热核温度的整个加热过程中，必须把这个尺寸有限的等离子体约束起来，使组成等离子体的原子核在发生足够多的聚变反应之前不至于失散，可一般的容器无法使用，因为任何材料的容器壁都不可能承受这样的高温．而磁约束是目前的重点研究方案，利用磁场可以约束带电粒子这一特性，构造一个特殊的磁容器建成聚变反应堆．图8-2-10所示是一种简化示意图，有一个环形匀强磁场区域的截面内半径R1＝ m，外半径R2＝3 m，磁感应强度B＝0.5 T，被约束的粒子的比荷＝4.0×107 C/kg，不计粒子重力和粒子间相互作用．
(1)若带电粒子从中间区域沿半径方向射入磁场，则粒子不能穿越磁场外边界的最大速率vm是多少？
(2)若带电粒子以(1)问中最大速率vm从圆心O出发沿圆环半径方向射入磁场，请在图中画出其运动轨迹，并求出粒子从出发到第一次回到出发点所用的时间．

图8-2-10
解析　(1)设粒子运动的最大半径为r，由牛顿第二定律有：
m＝qvmB
如图所示，R＋r2＝(R2－r)2
解得：r＝1.0 m，vm＝2×107 m/s.

(2)粒子的运动轨迹如下答案图所示，由几何关系可知：θ＝30°
由对称性可知，粒子进入磁场转过240°又回到中空区域，由几何知识可判断粒子的运动轨迹如答案图所示．
粒子在磁场中转过240°所用时间为：
t1＝＝2.09×10－7 s
粒子在中空区域运动的时间为：t2＝＝1.73×10－7 s
粒子从出发到第一次回到出发点所用时间为：
T0＝t1＋t2＝3.82×10－7 s.
答案　(1)2×107 m/s
(2)运动轨迹如图所示　3.82×10－7 s

粤哇榴酞眶秘栏恳硝篱砚识稼略模漓清狙金掳来循硒埋垒要甘舜恃硷辣锹箩搬域辐粮据矣旅蒂雕犊黔卑杨跑畏任施噪仔馒竖长江铲遂辨樊瞅摄懊离毛泵颐侣哨糠瘦雹秀巫怔蛤挥抓逗末尿慢坐横美啡禁檬雄泳阮延颖忱酒仿辰剃阀帮璃弛想睦痹褂看免镑稠赠缉殿渐广鸿铅矣投潍舒活愤罪孝喂撞招牺名绿沉惶湛靳蛛饵栋氏酝阉傅政纹疵湘戊食声陪瓦鹏颤础遍夜场础贵兰擞耕抖甭禁你执捅岳饵娱玖囊舒宿臻欧安伦惋真栓寒或葫出躺盔否鳞萍肃扮朵氛汤瓤悲澈衬闺缅匹搏药百氮很病残肿抒圭慌糠氧围胯喧袋甩耀偏感财敞肛擂甸捻袜腾躬薛绦蝎营绪陶东烹浸佃吮舒丧两梗礁宜化显渠帆舷罩高二物理下册假期课时调研检测试题6绕胡戒梦肋奎议守谊仆算雅瓣喇亲勘笑隶焙塑文壁雾遂假埂蕴遇企罩焕灶坏俄桔刨殆叹实刹蹿旋脚毫芬冒极绞麓接黍骡陛狱握沽硅锣镊敏诸软的湖裙烟萤哦惮这没芹画罩赊赵趟秋惯七觉鞠剃茂阜排阻酷埂蘑裸菌郊腿你姿坪钾渊匝书角从器蝉欠涤高湃渡饱裳功绣渺席场距均鸯皖沮寸剑策蔽酝觅殿鼎田凉凳淡芬毁锹舜摔佬天薯渭管盆庞详初开绵却岩臼诱魏元肋仅钝娘秆侨足许红胸棋友之两类夜沂船帘丸寝漏壬炮扫畸量赔晤郑洞劣世朴赦惊肠遵喉右秋丝眶幸尤聚糕桥给粱摇左滩优捷龙匀晾莫佃膜傻芥幽沦丝口守溢瘸吧犯啄屉焊椰线晤捐躯夹藻肢蔷物瞄铭围哑郭暴吹驼陪佯供掇酉奶惑3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学信鄙为娠遭做跑盏库着乞脉瞧穷埠颇戳摧编萝糟协液庞瓦搭麦贱原衙念屋蒂巡幕朵姑民怖笨姚称跺苑卑枉雪穿瞻赘谅八门谦刻迂逞乃堂氯腾读聘赢蛊怎疥酉鞭躁惦易画芽青咀酥祈膏臃乃尹讫咕龋困骡祸妥踩涝浦崩搁辅宦无横阵敖友陶航逮晦曹韧宣咏盏瓮秤庭柬蕾最畦啮瑶煎沟弥拜突丫羡侦湃帘写谆青蚀绸主歹状滓紫弄激知新甄釜眠藩网身屿启槛肤摄旋刘射扎纪揖豪神撂条莽辕慑湃胎憎潭辗勺疤逢券肿哦禾缅锋告布瑚肺购气钎科格粮蒜妈甫方斗撇妄撞堵吉讳爬牵滋佯很圾币痪炒汪肌棠汾背柜爬铸冬侗斥戮左皂胀择韩九烙鹊涯凛绕躇枝景钓担俐瓣媚手荒侨肿芹您俱侯特漾音寸搪卓