高考物理一轮复习练习及解析磁场磁场对运动电荷的作用

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高考物理一轮复习练习及解析磁场磁场对运动电荷的作用

第56讲 磁场对运动电荷的作用 体验成功 ‎  1.初速度为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初始运动方向如图所示,则(  )‎ 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 答案:A ‎2.如图所示,水平绝缘面上一个带电荷量为+q的小带电体处于垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,小带电体的质量为m.为了使它对水平绝缘面正好无压力,应该(  )‎ A.使B的数值增大 B.使磁场以速率v= 向上移动 C.使磁场以速率v= 向右移动 D.使磁场以速率v= 向左移动 答案:D ‎3.一个质子和一个α粒子先后垂直磁场方向进入一个有理想边界的匀强磁场区域,它们在磁场中的运动轨迹完全相同,都是以图中的O 为圆心的半圆.已知质子与α粒子的电荷量之比q1∶q2=1∶2,质量之比m1∶m2=1∶4,则下列说法正确的是(  )‎ A.它们在磁场中运动时的动能相等 B.它们在磁场中所受到的向心力大小相等 C.它们在磁场中运动的时间相等 D.它们在磁场中运动时的动量大小相等 解析:因为轨迹相同,由半径公式R=可得:‎ 动能Ek=mv2=,由题中数据可知它们在磁场中运动时的动能相等,A正确;由向心力公式F=可知,它们在磁场中所受到的向心力大小相等,B正确;由周期公式T=知它们的周期之比为1∶2,轨迹在磁场中对应的圆心角都为π,所以运动时间不同,C错误;由半径公式可以判断它们在磁场中运动时的动量大小之比为1∶2,所以D错误.‎ 答案:AB ‎4.如图所示,质量为m、带电荷量为q的小球从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向垂直纸面向外的匀强磁场中,其磁感强度为B.若带电小球在下滑过程中的某时刻对斜面的作用力恰好为零,则下列说法正确的是(  )‎ A.小球带正电 B.小球在斜面上运动时做匀加速直线运动 C.小球在斜面上运动时做速度增大、加速度也增大的变加速直线运动 D.小球在斜面上下滑的过程中,当小球对斜面压力为零时的速率为 解析:对小球进行受力分析,带电小球在下滑的过程中某时刻对斜面的作用力恰好为零,由左手定则可知,洛伦兹力应垂直斜面向上,故A正确;又因为洛伦兹力垂直斜面,离开斜面前小球的合外力大小为mgsin θ,方向沿斜面向下,故小球在斜面上运动时做匀加速直线运动,B正确;当FN=0时,有qvB=mgcos θ,D正确.‎ 答案:ABD ‎5.如图甲所示,在y<0的区域存在匀强磁场,磁场方向垂直xOy平面并指向纸外,磁感应强度为B.一带正电的粒子以速度v0从O点射入磁场,入射方向在xOy平面内,与x轴正向的夹角为θ.若粒子射出磁场的位置与O点的距离为l,求该粒子的比荷.‎ 解析:如图乙所示,带正电的粒子射入磁场后,‎ 乙 由于受到洛伦兹力的作用,粒子将沿图示的轨迹运动后,从A点射出磁场,O、A间的距离为l.粒子射出时速度的大小仍为v0,射出方向与x轴的夹角仍为θ.根据洛伦兹力公式和牛顿定律有:‎ qv0B=m 解得:粒子做圆周运动的轨迹半径R= 圆轨道的圆心位于OA的中垂线上,根据几何关系有:‎ =Rsin θ 联立解得:=.‎ 答案: ‎6.如图甲所示,在半径为r的圆形区域内有一匀强磁场,其磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.电荷量为q、质量为m的带正电的粒子(不计重力)从磁场边缘A点沿圆的半径AO方向射入磁场,离开磁场时速度方向偏转了60°角.‎ ‎(1)求粒子做圆周运动的半径.‎ ‎(2)求粒子的入射速度.‎ ‎(3)若保持粒子的速率不变,从A点入射时速度的方向沿顺时针转过60°角,则粒子在磁场中运动的时间为多少?‎ 解析:‎ ‎(1)设带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R,如图乙所示,∠OO′A=30°.‎ 由图可知圆周运动的半径为:‎ R=O′A=r.‎ ‎(2)根据洛伦兹力和向心力公式得:‎ Bqv=m 有:R==r 故粒子的入射速度v=.‎ ‎ (3)当带电粒子的入射方向沿顺时针转过60°角时,如图丙所示,在△OAO1中,OA=r,O‎1A=r,∠O1AO=90°-60°=30°‎ 由几何关系可得:O1O=r,∠AO1E=60°‎ 设带电粒子在磁场中运动所用的时间为t.‎ 由v=,R= 可得:T= 解得:t==.‎ 答案:(1)r (2) (3)
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