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时间:2019-05-03
《高考物理总复习第27课磁场对运动电荷的作用练习》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第27课磁场对运动电荷的作用1.带电粒子在匀强磁场中做圆周运动a.应用左手定则判断带电粒子在磁场中的运动轨迹(1)(2015重庆理综,6分)图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里。以下判断可能正确的是( )A.a、b为β粒子的径迹B.a、b为γ粒子的径迹C.c、d为α粒子的径迹D.c、d为β粒子的径迹答案:D解析:射线在磁场中向右运动时,对于带正电荷的射线,根据左手定则可以判断它将向上偏转;对于带负电荷的射线,可以判断它将向下偏转;对于不带电的射线,不偏转。由此可
2、以判定a、b带正电,c、d带负电,故A项、B项、C项均错误,D项正确。b.根据qvB=m求解带电粒子在磁场中的运动速度(2)(2013全国Ⅰ,6分)如图,半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外。一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域,射入点与ab的距离为。已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°,则粒子的速率为(不计重力)( )A.B.C.D.答案:B解析:由题意可知射入点与ab的距离为,则射入点与圆心的连线和竖直方向之间的夹角是30°
3、,粒子的偏转角是60°,即它的轨迹圆弧对应的圆心角是60°,所以入射点、出射点和圆心构成等边三角形,它的轨迹的半径与圆形磁场的半径相等,即r=R,轨迹如图所示。根据洛伦兹力提供向心力,有qvB=,解得v=,故B项正确。c.利用t=T求解带电粒子在磁场中的运动时间(3)(经典题,6分)如图所示,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A点沿直径AOB方向射入磁场,经过Δt时间从C点射出磁场,OC与OB成60°角。现将带电粒子的速度变为,仍从A点射入磁场,不计重力。则粒子在磁场中的运动时间变为( )A.ΔtB.2Δt
4、C.ΔtD.3Δt答案:B解析:带电粒子运动的轨迹如图所示,设圆形磁场区域的半径为R,以速度v射入时,半径为r1=。根据几何关系可知tan30°=,解得r1=R,运动时间为t=T=T=Δt。以速度射入时,半径为r2=,所以r2==。设第二次射入时转过的圆心角为θ′,根据几何关系可知tan==,所以θ=120°。则第二次运动的时间为t′==2Δt,故B项正确。2.带电粒子在磁场中运动的多解问题a.磁场方向(或粒子电性)不确定造成带电粒子偏转方向不确定形成多解(4)(多选)(经典题,6分)如图所示,一带负电的质点在固定的正的点电荷作用下绕
5、该正电荷做匀速圆周运动,周期为T0,轨道平面位于纸面内,质点的速度方向如图中箭头所示。现加一垂直于轨道平面的匀强磁场,已知轨道半径并不因此而改变,则( )A.若磁场方向指向纸里,质点运动的周期将大于T0B.若磁场方向指向纸里,质点运动的周期将小于T0C.若磁场方向指向纸外,质点运动的周期将大于T0D.若磁场方向指向纸外,质点运动的周期将小于T0答案:AD解析:在未加磁场时,根据牛顿第二定律和库仑定律,有=。加磁场时,根据牛顿第二定律、库仑定律和洛伦兹力公式,若磁场方向指向纸里,-qvB=mr,则T1>T0。若磁场方向指向纸外,+qv
6、B=mr,则T2<T0。故A项、D项均正确,B项、C项均错误。(5)(2017晋江模拟,12分)如图所示,第一象限范围内有垂直于xOy平面的匀强磁场,磁感应强度为B。质量为m,电量大小为q的带电粒子在xOy平面内经原点O射入磁场中,初速度v0与x轴正方向夹角θ=60°,求:①带电粒子从何处离开磁场?穿越磁场时运动方向发生的偏转角多大;②带电粒子在磁场中运动时间多长。答案:①若带电粒子带负电,在x轴上从距O点处离开磁场(3分),穿越磁场时运动方向发生的偏转角为120°(1分);若带电粒子带正电,在y轴上从距O点处离开磁场(3分),穿越磁
7、场时运动方向发生的偏转角为60°(1分) ②若带电粒子带负电,在磁场中运动时间为(2分);若带电粒子带正电,在磁场中运动时间为(2分)解析:①若带电粒子带负电,进入磁场后做匀速圆周运动,圆心为O1,粒子向x轴偏转,并从A点离开磁场,运动轨迹如图所示。运动方向发生的偏转角为θ1=120°(1分)A点与O点的距离为x=R(1分)根据洛伦兹力提供向心力,有qv0B=m(1分)联立以上两式,解得x=(1分)若带电粒子带正电,进入磁场后做匀速圆周运动,圆心为O2,粒子向y轴偏转,并从B点离开磁场,运动轨迹如图所示。运动方向发生的偏转角为θ2=6
8、0°(1分)B点与O点的距离为y=R=(3分)②带电粒子运动一周所用的时间为T=若粒子带负电,它从O到A所用的时间为t1=T=(2分)若粒子带正电,它从O到B所用的时间为t2=T=(2分)b.临界状态不唯一形成多解(6)
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