高二物理测试题磁场对运动电荷的作用力.doc

高二物理测试题磁场对运动电荷的作用力
一、选择题
1．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力的作用。下列表述正确的是(　　)
A．洛伦兹力对带电粒子做功 B．洛伦兹力不改变带电粒子的动能
C．洛伦兹力的大小与速度无关 D．洛伦兹力不改变带电粒子的速度方向
2．处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动。将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值(　)
A．与粒子电荷量成正比　　　 B．与粒子速率成正比
C．与粒子质量成正比 D．与磁感应强度成正比
3.如图所示，一束电子流沿管的轴线进入螺线管，忽略重力，电子在管内的运动应该是(　　)
A．当从a端通入电流时，电子做匀加速直线运动
B．当从b端通入电流时，电子做匀加速直线运动
C．不管从哪端通入电流，电子都做匀速直线运动
D．不管从哪端通入电流，电子都做匀速圆周运动
4．显像管的原理示意图如图所示，当没有磁场时，电子束将打在荧光屏正中的O点，安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转。设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，若使高速电子流打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列变化的磁场能够使电子发生上述偏转的是(　　)

5.如图所示，为一圆形区域的匀强磁场，在O点处有一放射源，沿半径方向射出速率为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，则(　　)
A．带电粒子1的比荷与带电粒子2的荷质比比值为3 ∶1
B．带电粒子1的比荷与带电粒子2的荷质比比值为 ∶1
C．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为2 ∶1
D．带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间比值为1 ∶2
6.利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子。图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，板上有两条宽度分别为2d和d的缝，两缝近端相距为L，一些质量为m、电荷量为q，具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场，对于能够从宽度为d的缝射出的粒子，下列说法不正确的是(　　)
A．粒子带正电
B．射出粒子的最大速度为
C．保持d和L不变，增大B，射出粒子的最大速度与最小速度之差增大
D．保持d和B不变，增大L，射出粒子的最大速度与最小速度之差不变
7.如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成θ角(0<θ<π)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)。则下列说法正确的是(　　)
A．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
B．若θ一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大
C．若v一定，θ越大，则粒子在磁场中运动的时间越短
D．若v一定，θ越大，则粒子在离开磁场的位置距O点越远
8．如图，宽d＝4cm的有界匀强磁场，纵向范围足够大，磁感应强度的方向垂直于纸面向内，现有一群正粒子从O点以相同的速率沿纸面不同方向进入磁场，若粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径均为r＝10cm，则(　　)
A．右边界：－8cm<y<8cm有粒子射出
B．右边界：y<8cm有粒子射出
C．左边界：y>8cm有粒子射出
D．左边界：0<y<16cm有粒子射出
二、非选择题
9.如图MN表示垂直纸面的平板，它的一侧有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B。一带电粒子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速度v射入磁场区域，最后到达平板上的P点。已知B、v以及P到O的距离l。不计重力，则此粒子的比荷为________。

10．水平绝缘杆MN套有质量为m, 电荷量为＋q的带电小球，小球与杆的动摩擦因数为μ，将该装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，给小球一水平初速度v0，则小球的最终速度可能为______________。

11．在光滑绝缘的水平面上建有如图所示的平面直角坐标系。
空间存在着范围足够大方向竖直向上的匀强磁场。在此水平面上有均可视为质点的不带电小球a和带正电的小球b。现给a球以某一速度使其沿x轴正方向运动，当a球通过坐标系原点O瞬间，同时使b球从坐标原点O沿y轴正向以速度v0使其在磁场中做匀速圆周运动，最终b球能与a球相遇(a，b小球彼此不接触，且小球b在运动过程中电荷量保持不变)。求：满足上述条件a球速度的大小。

12．如图所示，一匀强磁场磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，其边界是半径为R的圆，AB为圆的一直径。在A点有一粒子源向圆平面内的各个方向发射质量为m，电量为－q的粒子，粒子重力不计。
(1)有一带电粒子以v1＝的速度垂直磁场进入圆形区域，恰从B点射出。求此粒子在磁场中运动的时间；
(2)若磁场的边界是绝缘弹性边界(粒子与边界碰撞后将以原速率反弹)，某粒子沿半径方向射入磁场，经过2次碰撞后回到A点，则该粒子的速度为多大？

13．一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，矩形区域的左边界ad长为L，现从ad中点O垂直于磁场射入一速度方向与ad边夹角为30°、大小为v0的带正电粒子，如图所示。已知粒子电荷量为q，质量为m(重力不计)，问：
(1)若要求粒子能从ab边射出磁场，v0应满足什么条件？
(2)若要求粒子在磁场中运动的时间最长，粒子应从哪一条边界处射出，出射点位于该边界上何处？最长时间是多少？

高二物理测试题磁场对运动电荷的作用力答案1B 2D 3C 4A 5A 6A 7C 8AD 9　 10　0、v0、
11[解析]　b球在磁场中做匀速圆周运动
所以有qv0B＝m 得R＝ 周期T＝＝
b球只能与a球相遇在图中S处，相遇所需时间为 t＝T；k＝0,1,2,3，…
a球通过的路程为OS＝2R；所以可得a球的速度大小 v＝ 故v＝；k＝0,1,2,3，…。
12(1)根据牛顿第二定律，有qv1B＝m 解得r1＝2R
粒子的运动轨迹如图甲所示，则 α＝
粒子在磁场中运动的时间 t＝T＝
(2)粒子运动情况如图乙所示，则β＝
又r2＝Rtanβ＝R
根据牛顿第二定律，有qv2B＝m 解得v2＝。

13[解析]　(1)当粒子轨迹恰好与cd边相切时，是粒子能从ab边射出磁场区域时轨迹圆半径最大的情况，设此半径为R1，如图甲所示。
则有R1cos60°＋＝R1　可得：R1＝L
当粒子轨迹恰好与ab边相切时是粒子能从ab边射出磁场区域时轨迹圆半径最小的情况，设此半径为R2，如图乙所示
则有：R2sin30°＋R2＝　得：R2＝
故粒子从ab边射出的条件为R2<R≤R1，即<R≤L
根据qv0B＝m，得v0＝
所以<v0≤

(2)因为t＝T＝
所以粒子运动所经过的圆心角越大，粒子在磁场中运动时间越长，从图中可以看出，如果粒子从cd边射出，则圆心角最大为60°，若粒子从ab边射出，则圆心角最大为240°，粒子从ad边射出，圆心角最大为360°－60°＝300°，由于磁场足够长，故粒子不可能从右侧射出。
综上所述，为使粒子在磁场中运动的时间最长，粒子应从ad边射出，如图乙所示，设出射点到O点的距离为x，从图中可以看出，P点是离O点距离最大的出射点
PO＝2R2sin30°＝
则x≤，即出射点O的距离不超过
tmax＝T＝··＝