2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 課時作業(yè)30 磁場對運動電荷的作用 新人教版

課時作業(yè)30磁場對運動電荷的作用時間：45分鐘1粗糙絕緣水平面上垂直穿過兩根長直導(dǎo)線，俯視圖如圖所示，兩根導(dǎo)線中通有相同的電流，電流方向垂直紙面向里水平面上一帶電滑塊(電性未知)以某一初速度v沿兩導(dǎo)線連線的中垂線入射，運動過程中滑塊始終未脫離水平面下列說法正確的是(D)A滑塊可能做加速直線運動B滑塊可能做勻速直線運動C滑塊可能做曲線運動D滑塊一定做減速直線運動解析：根據(jù)安培定則，知兩導(dǎo)線連線上的垂直平分線上：上方的磁場方向水平向右，而下方的磁場方向水平向左，根據(jù)左手定則，可知滑塊受到的洛倫茲力方向垂直于水平面向上或向下，滑塊所受的支持力減小或增大，滑塊所受的滑動摩擦力與速度反向，滑塊一定做減速直線運動，故A、B、C錯誤，D正確2兩相鄰勻強磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小不同、方向平行一速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直的帶電粒子(不計重力)，從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的(D)A軌道半徑減小，角速度增大B軌道半徑減小，角速度減小C軌道半徑增大，角速度增大D軌道半徑增大，角速度減小解析：由于速度方向與磁場方向垂直，粒子受洛倫茲力作用做勻速圓周運動，即qvB，軌道半徑r，從較強磁場進入較弱磁場后，磁感應(yīng)強度變小，速度大小不變，軌道半徑r變大，根據(jù)角速度可知角速度變小，選項D正確3如圖所示，在第象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，一對正、負粒子分別以相同速率沿與x軸成30°角的方向從原點射入磁場，則正、負粒子在磁場中運動的時間之比為(B)A12B21C1 D11解析：正、負粒子在磁場中運動軌跡如圖所示，正粒子做勻速圓周運動在磁場中的部分對應(yīng)圓心角為120°，負粒子做勻速圓周運動在磁場中的部分對應(yīng)圓心角為60°，故時間之比為21.4(多選)如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場，a、b、c、d是圓上等分圓周的四個點一帶電粒子從P點射入磁場，OP與Od的夾角為30°，帶電粒子的速度大小為v、方向與ab垂直時，恰好能反向飛出磁場，且粒子在磁場中運動的時間為t.若只將cbd半圓內(nèi)的磁場方向變成垂直紙面向里，粒子仍然從P點以相同速度射入，設(shè)粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)半徑為r，粒子在磁場中運動的時間為t，則下列說法正確的是(BD)A粒子的偏轉(zhuǎn)半徑rRB粒子的偏轉(zhuǎn)半徑rRC粒子的運動時間t2tD粒子的運動時間滿足t<t<2t解析：磁場改變方向前，粒子在磁場中軌跡為半圓，粒子的偏轉(zhuǎn)半徑rRsin30°R；磁場改變方向后，磁感應(yīng)強度大小不變，粒子的偏轉(zhuǎn)半徑不變，選項A錯誤，B正確；粒子在磁場改變方向前運動時間為半周期，磁場改變方向后，粒子的軌跡長度大于半個圓周，小于一個整圓周，故運動時間大于t，大于2t，選項C錯誤，D正確5如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域充滿著勻強磁場，有一帶電粒子以某一初速度v0從A點對著圓形磁場的圓心O點射入，剛好垂直打在與初速度方向平行放置的屏MN上不考慮粒子所受的重力下列有關(guān)說法中不正確的是(B)A該粒子一定帶正電B只增加粒子的速率，粒子在磁場中運動的時間將會變長C只增加粒子的速率，粒子一定還會從磁場射出，且射出磁場方向的反向延長線一定仍然過O點D只改變粒子入射的方向，粒子經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后仍會垂直打在屏MN上解析：根據(jù)左手定則可知，向上偏轉(zhuǎn)的粒子一定帶正電，選項A說法正確，不符合題意；當粒子速率增加時，其運動的軌跡半徑變大，其轉(zhuǎn)過的圓心角減小，在磁場中運動的時間會變短，選項B說法錯誤，符合題意；由幾何關(guān)系可知，只要粒子入射的方向指向圓心O，射出方向的反向延長線一定仍然過O點，選項C說法正確，不符合題意；由題意可知，粒子在磁場中運動的軌跡半徑與磁場半徑R相等，當粒子速度方向變化時，其軌跡如圖，其中D為粒子出射點，C為軌跡的圓心，由于ACCDRAOOD，所以四邊形AODC為菱形，CD與AO平行，即粒子從D點射出時速度方向與AO垂直，所以仍會垂直打在屏MN上，選項D說法正確，不符合題意6如圖，A、C兩點分別位于x軸和y軸上，OCA30°，OA的長度為L.在OCA區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向里的勻強磁場質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，以平行于y軸的方向從OA邊射入磁場已知粒子從某點射入時，恰好垂直于OC邊射出磁場，且粒子在磁場中運動的時間為t0.不計重力(1)求磁場的磁感應(yīng)強度的大小；(2)若粒子先后從兩不同點以相同的速度射入磁場，恰好從OC邊上的同一點射出磁場，求該粒子這兩次在磁場中運動的時間之和；(3)若粒子從某點射入磁場后，其運動軌跡與AC邊相切，且在磁場內(nèi)運動的時間為t0，求粒子此次入射速度的大小解析：甲(1)粒子在磁場中做勻速圓周運動，在時間t0內(nèi)其速度方向改變了90°，故周期T4t0，設(shè)磁感應(yīng)強度大小為B，粒子速度為v，粒子做圓周運動的半徑為r，則qvBm，勻速圓周運動的速度滿足v，解得B.(2)設(shè)粒子從OA邊兩個不同位置射入磁場，能從OC邊上的同一點P射出磁場，粒子在磁場中運動的軌跡如圖甲所示設(shè)兩軌道所對應(yīng)的圓心角分別為1和2.由幾何關(guān)系得1180°2，粒子兩次在磁場中運動的時間分別為t1與t2，則t1t22t0.乙(3)如圖乙所示，由題給條件可知，該粒子在磁場區(qū)域中的軌跡圓弧對應(yīng)的圓心角為150°.設(shè)O為圓弧的圓心，圓弧的半徑為r0，圓弧與AC相切于B點，從D點射出磁場，由幾何關(guān)系和題給條件可知，此時有OODBOA30°，r0cosOODL，設(shè)粒子此次入射速度的大小為v0，由圓周運動規(guī)律得v0，聯(lián)立以上各式得v0.答案：(1)(2)2t0(3)7如圖所示，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強磁場，P為磁場邊界上的一點大量質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，在紙面內(nèi)沿各個方向以相同速率v從P點射入磁場這些粒子射出磁場時的位置均位于PQ圓弧上，PQ圓弧長等于磁場邊界周長的(不計粒子重力和粒子間的相互作用)，則該勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為(D)A.B.C. D.解析：這些粒子在磁場中做勻速圓周運動，由牛頓第二定律可得qvB.從Q點離開磁場的粒子是這些粒子中離P點最遠的粒子，所以PQ為從Q點離開磁場的粒子的軌跡圓弧的直徑，由圖中幾何關(guān)系可知，該粒子軌跡圓的圓心O、磁場圓的圓心O和點P形成一個直角三角形，由幾何關(guān)系可得，rRsin60°R.聯(lián)立解得B，D項正確8(2019·廣東茂名一模)(多選)如圖所示，OACD是一長為OAL的矩形，其內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從O點以速度v0垂直射入磁場，速度方向與OA的夾角為，粒子剛好從A點射出磁場，不計粒子的重力，則(BC)A粒子一定帶正電B勻強磁場的磁感應(yīng)強度為C粒子從O到A所需的時間為D矩形磁場的寬度最小值為(1cos)解析：本題考查帶電粒子在有界磁場中的運動由題意可知，粒子進入磁場時所受洛倫茲力斜向右下方，由左手定則可知，粒子帶負電，故A錯誤；粒子運動軌跡如圖所示由幾何知識可得r，粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得qv0Bm，解得B，故B正確；由幾何知識可知，粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角2，粒子在磁場中做圓周運動的周期T，粒子在磁場中的運動時間tT，故C正確；根據(jù)圖示，由幾何知識可知，矩形磁場的最小寬度drrcos(1cos)，故D錯誤9(2019·河南豫北豫南聯(lián)考)(多選)如圖所示，正六邊形abcdef區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場一帶正電的粒子從f點沿fd方向射入磁場區(qū)域，當速度大小為v時，從b點離開磁場，在磁場中運動的時間為t，不計粒子重力下列說法正確的是(AB)A若該粒子從a點離開磁場，則入射速度大小為B若該粒子從c點離開磁場，則在磁場中運動的時間為C要使該粒子從cd邊離開磁場，則入射速度必須大于3vD該粒子能在磁場中運動的最長時間為2t解析：粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有qvBm，r，粒子在磁場中運動的軌跡如圖所示從b點離開磁場的粒子，圓心在a點，半徑等于正六邊形的邊長rbL，若從a點離開由對稱性知ra，故初速度為va，A正確；從c點離開磁場的粒子，圓心是O點，半徑等于正六邊形邊長的2倍，即rc2a，圓心角為60°，從b點飛出的圓心角為120°，根據(jù)tT得，則tc，故B正確；據(jù)分析可知從f點入射的粒子速度越大，半徑越小，偏轉(zhuǎn)角度越小，剛好從c點飛出的速度為vc2v，故從cd邊離開磁場入射速度必須大于2v，C錯誤；根據(jù)tT可知圓心角越大運動時間越長，從af邊飛出的粒子圓心角最大為180°，tmaxtt，故D錯誤10(2019·福建廈門模擬)(多選)如圖所示，在xOy平面的第象限內(nèi)存在垂直xOy平面向里、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，兩個相同的帶電粒子以相同的速度v0先后從y軸上坐標為(0,3L)的A點和B點(坐標未知)垂直于y軸射入磁場，并在x軸上坐標為(L,0)的C點相遇，不計粒子重力及其相互作用根據(jù)題設(shè)條件可以確定(ABC)A帶電粒子在磁場中運動的半徑BB點的位置坐標C兩個帶電粒子在磁場中運動的時間D帶電粒子的質(zhì)量解析：已知粒子的入射點及入射方向，同時已知圓上的兩點，根據(jù)入射點速度的方向及AC連線的中垂線即可明確粒子運動軌跡圓的圓心位置；由幾何關(guān)系可以知道AC長為2L，BAC30°，則RL2L；因兩粒子的速度相同，且是同種粒子，則可以知道，它們的軌跡半徑相同，即兩粒子的軌道半徑均可求出；同時根據(jù)幾何關(guān)系可以知道A處射出的粒子對應(yīng)的軌跡圓心角為120°，B處射出的粒子對應(yīng)的軌跡圓心角為60°，則A處粒子在磁場中運動的時間tAT，B處粒子在磁場中運動的時間tBT，而由T可求出周期T，即可知兩個帶電粒子在磁場中運動的時間；由幾何關(guān)系可求得B點對應(yīng)的坐標，故A、B、C正確根據(jù)洛倫茲力充當向心力可求出對應(yīng)的比荷，但因為電荷量未知，故無法求出粒子的質(zhì)量，故D錯誤11如圖所示，在坐標系xOy中，第一象限內(nèi)充滿著兩個勻強磁場a和b，OP為分界線，在磁場a中，磁感應(yīng)強度為2B，方向垂直于紙面向里，在磁場b中，磁感應(yīng)強度為B，方向垂直于紙面向外，P點坐標為(4l,3l)一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從P點沿y軸負方向射入磁場b，經(jīng)過一段時間后，粒子恰能經(jīng)過原點O，不計粒子重力求：(1)粒子從P點運動到O點的最短時間是多少？(2)粒子運動的速度可能是多少？解析：(1)設(shè)粒子的入射速度為v，用Ra、Rb、Ta、Tb分別表示粒子在磁場a中和磁場b中運動的軌道半徑和周期，則有Ra，Rb，Ta，Tb.當粒子先在磁場b中運動，后進入磁場a中運動，然后從O點射出時，粒子從P點運動到O點所用的時間最短，如圖所示根據(jù)幾何知識得tan，37°.粒子在磁場b和磁場a中運動的時間分別為tbTb，taTa故從P點運動到O點的最短時間為ttatb.(2)由題意及解析(1)圖可知n(2Racos2Rbcos)解得v(n1,2,3，)答案：(1)(2)(n1,2,3，)11