2022年高考物理一轮复习课时作业23磁场对运动电荷的作用-.docx

二十三磁场对运动电荷的作用1如图所示，一带电塑料小球质量为m，用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摇摆，最大摆角为60，水平磁场垂直于小球摇摆的平面当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为()A0B2mgC4mgD6mg答案：C解析：设小球自左方摆到最低点时速度为v，则mv2mgL(1cos 60)，此时qvBmgm，当小球自右方摆到最低点时，v大小不变，洛伦兹力方向发生变化，TmgqvBm，得T4mg，故C正确2带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将()A可能做直线运动B可能做匀减速运动C肯定做曲线运动D可能做匀速圆周运动答案：C解析：带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不行能做直线运动，也不行能做匀减速运动或匀速圆周运动，C正确3如图所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O为半圆弧的圆心，在O点存在垂直纸面对里运动的匀速电子束MOP60，在M、N处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流，方向如图所示，这时O点的电子受到的洛伦兹力大小为F1.若将M处长直导线移至P处，则O点的电子受到的洛伦兹力大小为F2.那么F2与F1之比为()A1B2C1 1D12答案：B解析：长直导线在M、N、P处时在O点产生的磁感应强度B大小相等，M、N处的导线在O点产生的磁感应强度方向都向下，合磁感应强度大小为B12B，P、N处的导线在O点产生的磁感应强度夹角为60，合磁感应强度大小为B2B，可得B2B12，又由于F洛qvB，所以F2F12，选项B正确4(多选)如图所示，在边界上方存在着垂直纸面对里的匀强磁场，有两个电荷量、质量均相同的正、负粒子(不计重力)，从边界上的O点以相同速度先后射入磁场中，入射方向与边界成角，则正、负粒子在磁场中()A运动轨迹的半径相同B重新回到边界所用时间相同C重新回到边界时速度大小和方向相同D重新回到边界时与O点的距离相等答案：ACD解析：洛伦兹力充当带电粒子做圆周运动的向心力，qvBm，带电粒子做圆周运动的半径r，依据题意，正、负粒子在磁场中运动的轨道半径相同，选项A正确；依据qvBmr，可得带电粒子做圆周运动的周期T，而正粒子在磁场中运动的时间为t1T，而负粒子在磁场中运动的时间为t2T，两时间并不相同，选项B错误；正、负带电粒子重新回到边界时速度大小和方向是相同的，选项C正确；两粒子重新回到边界时与O点的距离都是2rsin ，选项D正确5(2021马鞍山二检)如图所示，abcd为一正方形边界的匀强磁场区域，磁场边界边长为L，三个粒子以相同的速度从a点沿ac方向射入，粒子1从b点射出，粒子2从c点射出，粒子3从cd边垂直于磁场边界射出，不考虑粒子的重力和粒子间的相互作用依据以上信息，可以确定()A粒子1带负电，粒子2不带电，粒子3带正电B粒子1和粒子3的比荷之比为21C粒子1和粒子3在磁场中运动的时间之比为41D粒子3的射出位置与d点相距答案：B解析：依据左手定则可知粒子1带正电，粒子2不带电，粒子3带负电，选项A错误；粒子1在磁场中的轨迹为四分之一圆周，半径r1L，时间t1T，粒子3在磁场中的轨迹为八分之一圆周，半径r3L，时间t3T，则t1t3，选项C错误；由r可知粒子1和粒子3的比荷之比为r3r121，选项B正确；粒子3的射出位置与d点相距(1)L，选项D错误6两个电荷量分别为q和q的带电粒子a和b分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30和60，磁场宽度为d，两粒子同时由A点动身，同时到达B点，已知A、B连线与磁场边界垂直，如图所示，则()A两粒子的轨道半径之比RaRb1B两粒子的质量之比mamb12Ca粒子带正电，b粒子带负电D两粒子的速度之比vavb12答案：B解析：由几何关系可知，RaRb3，选项A错误；由于两粒子的运动时间相等，由t可知mamb12，选项B正确；由左手定则可判定a粒子带负电，b粒子带正电，选项C错误；依据R，可推断vavb23，选项D错误7如图所示，正方形区域ABCD中有一垂直于纸面对里的匀强磁场，一个粒子(不计重力)以速度v从AB边的中点M沿既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入磁场，正好从AD边的中点N射出若将磁感应强度B变为原来的2倍，其他条件不变，则这个粒子射出磁场的位置是()AA点BN、D之间的某一点CC、D之间的某一点DB、C之间的某一点答案：A解析：粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当粒子垂直于AB边从中点M射入时，又从AD边的中点N射出，则A点为圆心，且R，当磁感应强度加倍时，半径变为原来的，则A正确8如图所示，ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，磁场垂直于纸面对外，比荷为的电子以速度v0从A点沿AB方向射入，欲使电子能经过BC边，则磁感应强度B的取值应为()ABBBCB答案：C解析：由题意，如图所示，电子正好经过C点，此时圆周运动的半径R，要想电子从BC边经过，圆周运动的半径要大于，由带电粒子在磁场中运动的公式r，有，即B，C正确9(多选)如图所示为圆柱形区域的横截面，在没有磁场的状况下，带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射，穿过此区域的时间为t.在该区域加沿圆柱轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为B，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转60角，依据上述条件可求下列物理量中的哪几个()A带电粒子的比荷B带电粒子在磁场中运动的周期C带电粒子在磁场中运动的半径D带电粒子的初速度答案：AB解析：设磁场区域的半径为R，不加磁场时，带电粒子速度的表达式为v；由题图可知带电粒子在磁场中的运动半径rRcot 30R；由粒子在磁场中运动的轨道半径公式可得r；由以上三式可得，周期Tt.由此可知正确选项为A、B10如图所示，中轴线PQ将矩形区域MNDC分成上、下两部分，上部分布满垂直纸面对外的匀强磁场，下部分布满垂直纸面对里的匀强磁场，磁感应强度皆为B一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从P点进入磁场，速度与边MC的夹角30.MC边长为a，MN边长为8a，不计粒子重力求：(1)若要求该粒子不从MN边射出磁场，其速度最大是多少？(2)若要求该粒子恰从Q点射出磁场，其在磁场中的运行时间最少是多少？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r，由几何关系得：rcos 60ra，解得ra又由qvBm解得最大速度v(2)由几何关系知，轨迹半径为r时，粒子每经过分界线PQ一次，在PQ方向前进的位移为轨迹半径r的倍设粒子进入磁场后第n次经过PQ时恰好到达Q点有nr8a解得n4.62n所能取的最小自然数为5粒子做圆周运动的周期为T粒子每经过PQ分界线一次用去的时间为tT粒子到达Q点的最短时间为tmin5t11如图所示，在一个边长为a的正六边形区域内存在磁感应强度为B、方向垂直于纸面对里的匀强磁场三个相同带正电的粒子，比荷为，先后从A点沿AD方向以大小不等的速度射入匀强磁场区域，粒子在运动过程中只受磁场力作用已知编号为的粒子恰好从F点飞出磁场区域，编号为的粒子恰好从E点飞出磁场区域，编号为的粒子从ED边上的某一点垂直边界飞出磁场区域求：(1)编号为的粒子进入磁场区域的初速度大小；(2)编号为的粒子在磁场区域内运动的时间；(3)编号为的粒子在ED边上飞出的位置与E点的距离答案：(1)(2)(3)(23)a解析：(1)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1，初速度大小为v1，qv1Bm由几何关系可得r1解得v1(2)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r2，线速度大小为v2，周期为T2，则qv2Bm，T2解得T2由几何关系可得，粒子在正六边形区域磁场运动的过程中，转过的圆心角为60，则粒子在磁场中运动的时间t(3)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r3，由几何关系可得AE2acos 30ar32aOE3aEGr3OE(23)a.12如图所示，在一半径为R圆形区域内有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面对外一束质量为m、电量为q且带正电的粒子沿平行于直径MN的方向进入匀强磁场，粒子的速度大小不同，重力不计入射点P到直径MN的距离为h，求： (1)某粒子经过磁场射出时的速度方向恰好与其入射方向相反，求粒子的入射速度是多大？(2)恰好能从M点射出的粒子速度是多大？(3)若h，粒子从P点经磁场到M点的时间是多少？答案：(1)(2)(3)解析：(1)粒子出射方向与入射方向相反，即在磁场中运动了半个周期，其半径r1h则qv1Bm解得v1(2)粒子从M点射出，其运动轨迹如图，在MQO1中r(R)2(hr2)2得r2qv2Bm所以v2(3)若h，sin POQ，可得POQ由几何关系得粒子在磁场中偏转所对圆心角为周期T所以tT.