2016高考物理復習檢測訓練：《磁場對運動電荷的作用》
1. (2012·廉江中學月考)帶電粒子垂直勻強磁場方向運動時,會受到洛倫茲力的作用.下列表述正確的是( )
A. 洛倫茲力對帶電粒子做功
B. 洛倫茲力不改變帶電粒子的動能
C. 洛倫茲力的大小與速度無關(guān)
D. 洛倫茲力不改變帶電粒子的速度方向
2. (2012·北京)處于勻強磁場中的一個帶電粒子,僅在磁場力作用下做勻速圓周運動.將該粒子的運動等效為環(huán)形電流,那么此電流值( )
A. 與粒子電荷量成正比
B. 與粒子速率成正比
C. 與粒子質(zhì)量成正比
D. 與磁感應強度成正比
3. (2012·全國)質(zhì)量分別為m1和m2、電荷量分別為q1和q2的兩粒子在同一勻強磁場中做勻速圓周運動.已知兩粒子的動量大小相等.下列說法正確的是( )
A. 若q1=q2,則它們做圓周運動的半徑一定相等
B. 若m1=m2,則它們做圓周運動的半徑一定相等
C. 若q2≠q2,則它們做圓周運動的周期一定不相等
D. 若m1≠m2,則它們做圓周運動的周期一定不相等
4. (2012·安徽)如圖所示,圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場,一個帶電粒子以速度v從A點沿直徑AOB方向射入磁場,經(jīng)過Δt時間從C點射出磁場,OC與OB成 60°角.現(xiàn)將帶電粒子的速度變?yōu)?仍從A點沿原方向射入磁場,
不計重力,則粒子在磁場中的運動時間變?yōu)? )
A. Δt B. 2Δt
C. Δt D. 3Δt
二、 雙項選擇題
5. (2012·東莞高級中學模擬)空間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場,圖中的正方形為其邊界.一細束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點入射.這兩種粒子帶同種電荷,它們的電荷量、質(zhì)量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子.不計重力.下列說法正確的是( )
A. 入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同
B. 入射速度相同的粒子在磁場中的運動軌跡一定相同
C. 在磁場中運動時間相同的粒子,其運動軌跡一定相同
D. 在磁場中運動時間越長的粒子,其軌跡所對的圓心角一定越大
7. 如圖所示,一帶負電的質(zhì)點在固定的正點電荷作用下繞該正電荷做勻速圓周運動,周期為T0,軌道平面位于紙面內(nèi),質(zhì)點的速度方向如圖中箭頭所示.現(xiàn)加一垂直于軌道平面的勻強磁場,已知軌道半徑并不因此而改變,則( )
A. 若磁場方向指向紙里,質(zhì)點運動的周期將大于T0
B. 若磁場方向指向紙里,質(zhì)點運動的周期將小于T0
C. 若磁場方向指向紙外,質(zhì)點運動的周期將大于T0
D. 若磁場方向指向紙外,質(zhì)點運動的周期將小于T0
8. 如圖所示,在x>0、y>0的空間有恒定的勻強磁場,磁感應強度的方向垂直于xOy平面向里,大小為B,現(xiàn)有四個質(zhì)量及電荷量均相同的帶電粒子,由x軸上的P點以不同的初速度平行于y軸射入此磁場,其出射方向如圖所示,不計重力的影響,則( )
A. 初速度的粒子是沿①方向射出的粒子
B. 初速度的粒子是沿②方向射出的粒子
C. 在磁場中運動時間最長的是沿③方向射出的粒子
D. 在磁場中運動時間最長的是沿④方向射出的粒子
9. 右圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖.帶電粒子被加速電場加速后,進入速度選擇器.速度選擇器內(nèi)相互正交的勻強磁場和勻強電場的強度分別為B和E.平板S上有可讓粒子通過的狹縫P和記錄粒子位置的膠片A1A2.平板S下方有強度為B0的勻強磁場.下列表述正確的是( )
A. 質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具
B. 速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里
C. 能通過的狹縫P的帶電粒子的速率等于
D. 粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫P,粒子的荷質(zhì)比越小
三、 非選擇題
10. (2012·東莞調(diào)研)如圖所示,一個質(zhì)量為=2.0×10-11 kg,電荷量q=+1.0×10-5 C的帶電微粒(重力忽略不計),從靜止開始經(jīng)U1=100 V電壓加速后,水平進入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場,偏轉(zhuǎn)電場的電壓U2=100 V.金屬板長L=20 cm,兩板間距d=10 cm.求:
(1) 微粒進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度v0的大小.
(2) 微粒射出偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角θ和速度v.
(3) 若帶電微粒離開偏轉(zhuǎn)電場后進入磁感應強度為B= T的勻強磁場,為使微粒不從磁場右邊界射出,該勻強磁場的寬度D至少為多大?
11. (2012·揭陽調(diào)研)如圖,相距為R的兩塊平行金屬板M、N正對放置,s1、s2分別為M、N板上的小孔,s1、s2、O三點共線且水平,且s2O=R.以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場.收集板D上各點到O點的距離以及板兩端點的距離都為2R,板兩端點的連線垂直M、N板.質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的粒子,經(jīng)s1無初速進入M、N間的電場后,通過s2進入磁場.粒子重力不計.
(1) 若粒子恰好打在收集板D的中點上,求M、N間的電壓值U.
(2) 求粒子從s1到打在D的最右端經(jīng)歷的時間t.
1. B
2. D
3. A
4. B
5. BD
6. BC
7. AD
8. AD
9. AC
10. (1) 微粒在加速電場中由動能定理得qU1=m.
解得v0=1.0×104m/s.
(2) 微粒在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動,有a=,
vy=at=a.
飛出電場時,速度偏轉(zhuǎn)角的正切為
tan θ===.
解得θ=30°.
進入磁場時微粒的速度是v==×104m/s.
(3) 軌跡如圖,由幾何關(guān)系有D=r+rsin θ.
洛倫茲力提供向心力Bqv=.
聯(lián)立以上三式得D=.
代入數(shù)據(jù)得D=0.06m.
11. (1) 粒子從s1到達s2的過程中,根據(jù)動能定理得
qU=mv2.
粒子進入磁場后在洛倫茲力作用下做勻速圓周運動,有
qvB=m.
當粒子打在收集板D的中點時,粒子在磁場中運動的半徑r0=R,
解得U=.
(2) 根據(jù)幾何關(guān)系可以求得粒子在磁場中運動的半徑r==R.
由此得粒子進入磁場時速度的大小v=.
粒子在電場中經(jīng)歷的時間t1==.
粒子在磁場中經(jīng)歷的時間t2=×=.
粒子出磁場后做勻速直線運動經(jīng)歷的時間t3==.
粒子從s1到打在收集板D的最右端經(jīng)歷的時間為
t=t1+t2+t3=.