【步步高】2022高考物理大一轮复习 8.2 磁场对运动电荷的作用.docx

1、8.2磁场对运动电荷的作用1带电荷量为q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是()A只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B如果把q改为q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变解析因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时FqvB，当粒子速度与磁场平行时F0.又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，所以A选项错因为q改为q且速度反向，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，

2、再由fqvB知大小不变，所以B项正确因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所以C选项错因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，所以D项错答案B2初速为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的初始运动方向如图821所示，则 ()A电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变图821C电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变解析由安培定则可知，通电导线右方磁场方向垂直纸面向里，则电子受洛伦兹力方向由左手定则可判知向右，所以电子向右偏；由于洛伦兹力不做功，所以

3、电子速率不变答案A图8223如图822所示，一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时 ()Av变大Bv变小Cv不变D不能确定v的变化解析物体受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下，物体受到的摩擦力变大，到达底端时克服摩擦力做功增加，动能减少，速度变小，B正确答案B4垂直纸面的匀强磁场区域里，一离子从原点O沿纸面向x轴正方向飞出，其运动轨迹可能是下图中的()解析题中既没给出离子所带电性，又没给出匀强磁场的具体方向，因此可能有多个解假设磁场方向垂直纸面向外，当离子带正电时，由左手定则可以判断离子刚飞入时所受洛伦兹力方向沿y轴负方向，离子运动轨迹是B

4、；同理可以判断当离子带负电时，运动轨迹是C，无论哪种情况，离子的运动轨迹都是和x轴相切的，A、D错误答案BC图8235两个带电粒子以同一速度、同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的运动轨迹如图8220所示粒子a的运动轨迹半径为r1，粒子b的运动轨迹半径为r2，且r22r1，q1、q2分别是粒子a、b所带的电荷量，则()Aa带负电、b带正电，比荷之比为21Ba带负电、b带正电，比荷之比为12Ca带正电、b带负电，比荷之比为21Da带正电、b带负电，比荷之比为11解析根据磁场方向及两粒子在磁场中的偏转方向可判断出a、b分别带正、负电，根据半径之比可计算出比荷之比为21.(单直线边界模型)答案C图82

5、46如图824所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m，电量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了角磁场的磁感应强度大小为()A. B.C. D.解析本题考查带电粒子在磁场中的运动根据画轨迹、找圆心、定半径思路分析注意两点，一是找圆心的两种方法：(1)根据初末速度方向垂线的交点(2)根据已知速度方向的垂线和弦的垂直平分线交点二是根据洛伦兹力提供向心力和三角形边角关系，确定半径qvB，rRcot ，B.B选项正确(圆边界模型)答案B图8257如图825所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带

6、电粒子a、b、c以不同的速率对准圆心O沿 着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是 ()Aa粒子速率最大Bc粒子速率最大Cc粒子在磁场中运动时间最长D它们做圆周运动的周期TaTbTc解析做出三个粒子运动的圆心和半径，如图所示，半径最大的是c粒子，最小的是a粒子，圆心角最大的是 a粒子，最小的是c粒子，所以速率最大的是c粒子，最小的是a粒子；因为三个粒子的电荷量与质量都相同，所以运动的周期是相同的，在磁场中运动时间最长的是a粒子，最短的是c粒子答案B8如图826所示，匀强磁场的边界为平行四边形ABDC，其中AC边与对角线BC垂直，一束电子以大小不同的速度

7、沿BC从B点射入磁场，不计电子的重力和电子之间的相互作用，关于电子在磁场中运动的情况，下列说法中正确的是 ()图826A入射速度越大的电子，其运动时间越长B入射速度越大的电子，其运动轨迹越长C从AB边出射的电子的运动时间都相等D从AC边出射的电子的运动时间都相等解析电子以不同的速度沿BC从B点射入磁场，若电子从AB边射出，画出其运动轨迹由几何关系可知在AB边射出的粒子轨迹所对的圆心角相等，在磁场中的运动时间相等，与速度无关，C对，A错；从AC边射出的电子轨迹所对圆心角不相等，且入射速度越大，其运动轨迹越短，在磁场中的运动时间不相等，B、D错(双直线界模型)答案C9如图827是质谱仪的工作原理示

8、意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是 ()A质谱仪是分析同位素的重要工具图827B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小解析本题考查质谱仪的工作原理，意在考查考生分析带电粒子在电场、磁场中的受力和运动的能力粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，最后进入磁场做匀速圆周运动在速度选择器中受力平衡：qEqvB得v，方向由左手定则可知磁

9、场方向垂直纸面向外，B、C选项正确进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，由qvB0得，R，所以比荷不同的粒子偏转半径不一样，所以，A项正确、D项错答案ABC10如图828所示，在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的感光板从圆形磁场最高点P垂直磁场射入大量的带正电，电荷量为q，质量为m，速度为v的粒子，不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动以下说法正确的是 ()图828A只要对着圆心入射，出射后均可垂直打在MN上B对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线不一定过圆心C对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，时间也越长D只要速度满足v，沿不同方向入射的

10、粒子出射后均可垂直打在MN上解析当vB时，粒子所受洛伦兹力充当向心力，做半径和周期分别为R、T的匀速圆周运动；只要速度满足v，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，选项D正确答案D图82911如图829所示，直角三角形OAC(30)区域内有B0.5 T的匀强磁场，方向如图所示两平行极板M，N接在电压为U的直流电源上，左板为高电势一带正电的粒子从靠近M板由静止开始加速，从N板的小孔射出电场后，垂直OA的方向从P点进入磁场中带电粒子的比荷为105C/kg，OP间距离为L0.3 m全过程不计粒子所受的重力，则：(1)若加速电压U120 V，通过计算说明粒子从三角形OAC的哪一边离开磁场？(2

11、)求粒子分别从OA、OC边离开磁场时粒子在磁场中运动的时间解析(1)如图所示，当带电粒子的轨迹与OC边相切时为临界状态，设临界半径为R，加速电压U0，则有：RL，解得R0.1 m，qU0mv2，qvBm，U0125 V，UU0，则rR，粒子从OA边射出(2)带电粒子在磁场做圆周运动的周期为T4105s当粒子从OA边射出时，粒子在磁场中恰好运动了半个周期t12105s当粒子从OC边射出时，粒子在磁场中运动的时间小于周期，即t2105s.答案(1)OA边(2)2105s小于等于105s图821012受控热核聚变要把高度纯净的氘、氚混合材料加热到1亿度以上，即达到所谓热核温度在这样的超高温度下，氘、

12、氚混合气体已完全电离，成为氘、氚原子核和自由电子混合而成的等离子体从常温下处于分子状态的氘、氚材料开始，一直到上述热核温度的整个加热过程中，必须把这个尺寸有限的等离子体约束起来，使组成等离子体的原子核在发生足够多的聚变反应之前不至于失散，可一般的容器无法使用，因为任何材料的容器壁都不可能承受这样的高温而磁约束是目前的重点研究方案，利用磁场可以约束带电粒子这一特性，构造一个特殊的磁容器建成聚变反应堆图8210所示是一种简化示意图，有一个环形匀强磁场区域的截面内半径R1 m，外半径R23 m，磁感应强度B0.5 T，被约束的粒子的比荷4.0107 C/kg，不计粒子重力和粒子间相互作用(1)若带电

13、粒子从中间区域沿半径方向射入磁场，则粒子不能穿越磁场外边界的最大速率vm是多少？(2)若带电粒子以(1)问中最大速率vm从圆心O出发沿圆环半径方向射入磁场，请在图中画出其运动轨迹，并求出粒子从出发到第一次回到出发点所用的时间解析(1)设粒子运动的最大半径为r，由牛顿第二定律有：mqvmB如图所示，R12r2(R2r)2解得：r1.0 m，vm2107 m/s.(2)粒子的运动轨迹如下答案图所示，由几何关系可知：30由对称性可知，粒子进入磁场转过240又回到中空区域，由几何知识可判断粒子的运动轨迹如答案图所示粒子在磁场中转过240所用时间为：t12.09107 s粒子在中空区域运动的时间为：t21.73107 s粒子从出发到第一次回到出发点所用时间为：T0t1t23.82107 s.答案(1)2107 m/s(2)运动轨迹如图所示3.82107 s