高考新课标三维物理 通用版 二轮专题复习 带电粒子在磁场中的运动 课下练习

高考新课标三维物理 通用版 二轮专题复习 带电粒子在磁场中的运动 课下练习内容摘要：

1、课下针对高考押题训练1(2012北京高考)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解析：选 D由电流概念知，该电流是通过圆周上某一个位置( 即某一截面)的电荷量与所用时间的比值。 若时间为带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 T，则公式 Iq/q 即为该带电粒子的电荷量。 又 T ，解出 I。 故只有选项 D 正确。 22012晋江四校联考)如图 1 所示，长为 L 的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为 k 的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在 2、棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为 B 的匀强磁场中，弹簧伸长 x，棒处于静止状态。 则( )A导体棒中的电流方向从 b 流向 体棒中的电流大小为 图 1只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x 变大D若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度， x 变大解析：选 B由左手定则可知，导体棒中的电流方向从 a 流向 b，选项 A 错误；由得导体棒中的电流大小为 I项 B 正确；若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，或逆时针转过一小角度，导体棒沿水平方向所受安培力变小，故 x 都变小，选项 C、 D 错误。 3.(2012大纲版全国卷)如图 2 所示，两根相互平行的长直导线过纸面上的 3、 M、N 两点，且与纸面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。 a、O、b 在 M、N 的连线上，O 为 中点。 c 、d 位于 中垂线上，且 a、b、c、d 到 O 点的距离均相等。 关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是() 图 2AO 点处的磁感应强度为零Ba、b 两点处的磁感应强度大小相等，方向相反Cc、 d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同Da、c 两点处磁感应强度的方向不同解析：选 C由安培定则可知，两导线在 O 点产生的磁场均竖直向下，合磁感应强度一定不为零，选项 A 错；由安培定则，两导线在 a、b 两处产生的磁场方向均竖直向下，由于对称性，电流 M 在 a 处产生磁场的磁 4、感应强度等于电流 N 在 b 处产生磁场的磁感应强度，同时电流 M 在 b 处产生磁场的磁感应强度等于电流 N 在 a 处产生磁场的磁感应强度，所以 a、b 两处磁感应强度大小相等方向相同，选项 B 错；根据安培定则，两导线在 c、c、d 两点与导线连线方向斜向下，且产生的磁场的磁感应强度相等，由平行四边形定则可知，c、d 两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，选项 C 正确；a、c 两处磁感应强度的方向均竖直向下，选项 D 错。 所示，平面直角坐标系的第象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为 B。 一质量为 m、电荷量为 q 的粒子以速度 v 从 O 点沿着与 y 轴夹角为 30的方向 5、进入磁场，运动到 A 点时速度方向与 x 轴的正方向相同，不计粒子的重力，则()A该粒子带正电 图 3BA 点与 x 轴的距离为子由 O 到 A 经历时间 t动过程中粒子的速度不变解析：选 左手定则可判断该粒子带负电，A 错误；粒子运动轨迹如图所示，则 A 点离 x 轴的距离为 r(1) (10) 正确；t T ，C 正确；运动过程中粒子速度大小不变，方向时刻改变，2 所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子。 图中板 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。 一群质量为 m、电荷量为 q，具有不同速度的粒子从宽度为2d 的 6、缝垂直于板 入磁场，对于能够从宽度为 d 的缝射出的粒子，下列说法错误的是( ) 图 4A粒子带负电B射出粒子的最大速度为d L2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增大解析：选 D由左手定则和粒子的偏转情况可以判断粒子带负电，选项 A 对；根据洛伦兹力提供向心力 可得 v ，r 越大 v 越大，由题图可知 r 最大值为 项 B 正确；又 r 最小值为 ，将 r 的最大值和最小值代入 v 的表达式后得3d 2出速度之差为 v ，可见选项 C 正确、D 错误。 故选 D。 32012广州二模)薄铝板将 7、同一匀强磁场分成 、两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域内运动的轨迹如图 5 所示，半径 2。 假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，则该粒子() 图 5A带正电B在、区域的运动速度相同C在、区域的运动时间相同D从区域穿过铝板运动到 区域解析：选 C粒子穿过铝板受到铝板的阻力速度将减小，由 r 可得粒子在磁场中可得粒子由区域运动到区域，结合左手定则可知粒子带负电，A、B 选项错误，D 选项正确；由 T 可知粒子运动的周期不变，粒子2域和区域中运动的时间均为 t T ，C 选项正确。 12 2012安徽高考)如图 6 所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度 v 从 8、A 点沿直径 向射入磁场，经过 t 时间从 C 点射出磁场， 60角。 现将带电粒子的速度变为 ，仍从 A 点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的) 图6A. t B2t D3 B作出粒子运动轨迹如图所示，设电子粒子以速度 v 进入磁场做圆周运动，圆心为 径为 根据 ，得 r1据几何关系得 ，且 16012当带电粒子以 v 的速度进入时，轨道半径 心在 13 m133。 即 3。 故 60， 2120；带电粒子在磁场22 22 12 3 22中运动的时间 t T，所以 ，即 t 12 t，故选项 B 正确，选项360 21 21A、C 、 D 错误。 8空间存在垂直于纸面方向的均匀磁场，其 9、方向随时间做周期性变化，磁感应强度B 随时间 t 变化的图象如图 7 所示。 规定 B0 时，磁场的方向穿出纸面。 一电荷量q5 107 C、质量 m5 1010 带电粒子，位于某点 O 处，在 t0 时以初速度 m/s 沿某方向开始运动。 不计重力的作用，不计磁场的变化可能产生的一切其他影响。 则在磁场变化 N 个(N 为整数 )周期的时间内带电粒子的平均速度的大小等于()图 7A m/s B. m/ m/s D2 m/ C带电粒子在磁场中的运动半径为 r 期为 T s ，作出粒子的轨迹示意图如图所示，2 个(N 为整数 )周期的时间内，由平均速度的定义式 22s2 m/s，即 C 选项正确。 229 10、(2012新课标全国卷) 如图 8 所示，一半径为 R 的圆表示一柱形区域的横截面(纸面)。 在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为 m、电荷量为 q 的粒子沿图中直线在圆上的 a 点射入柱形区域，在圆上的 b 点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直。 圆心 O 到直线的距离为 R。 现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以 35图 8同样速度沿直线在 a 点射入柱形区域，也在 b 点离开该区域。 若磁感应强度大小为 B，不计重力，求电场强度的大小。 解析：粒子在磁场中做圆周运动。 设圆周的半径为 r，由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得m v 为粒子在 a 点的速度。 过 b 点和 11、O 点作直线的垂线，分别与直线交于 c 和 d 点。 由几何关系知，线段 、a、b 两点的轨迹圆弧的两条半径(未画出) 围成一正方形。 因此r ac x，由几何关系得Rx R 2 式得 r R 75再考虑粒子在电场中的运动。 设电场强度的大小为 E，粒子在电场中做类平抛运动。 设其加速度大小为 a，由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公式得qE粒子在电场方向和直线方向所走的距离均为 r，由运动学公式得r 12r式中 t 是粒子在电场中运动的时间。 联立 式得E 1442012海南高考)图 9(a)所示的 面处于匀强磁场中，磁场方向与 面(纸面)垂直，磁感应强度 B 随时间 t 变化的周期为 T，变化图 12、线如图(b)所示。 当 B 为B 0 时，磁感应强度方向指向纸外。 在坐标原点 ，其电荷量与质量之比恰好等于。 不计重力。 设 P 在某时刻2某一初速度沿 y 轴正向自 O 点开始运动，将它经过时间 T 到达的点记为 A。 图 9(1)若 ，则直线 x 轴的夹角是多少。 (2)若 ，则直线 x 轴的夹角是多少。 1)设粒子 P 的质量、电荷量与初速度分别为 m、q 与 v，粒子 P 在洛伦兹力作用下，在 面内做圆周运动，分别用 R 与 T表示圆周的半径和运动周期，则有m( )2R 2Tv 2式与已知条件得TT 粒子 P 在 t0 到 t 时间内，沿顺时针方向运动半个圆周，x 轴上的 B 点，此时磁场方向反转；继而，在 t 到 tT 时逆时针方向运动半个圆周，到达 x 轴上的 A 点，如图(a)所示。 x 轴的夹角0(2)粒子 P 在 时刻开始运动，在 t 到 t 时间内，沿4 圆周，到达 C 点，此时磁场方向反转；继而，14在 t 到 tT 时间内，沿逆时针方向运动半个圆周，到达 B 点， tT 到 t 时间内，沿顺时针方向运动 个圆周，到达 A 点，54如图(b)所示。 由几何关系可知，A 点在 y 轴上，即 x 轴的夹角。