北京专用2020版高考物理总复习第十一章第2讲洛伦兹力带电粒子在匀强磁场中的运动精练含解析.docx

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1、第2讲　洛伦兹力　带电粒子在匀强磁场中的运动A组　基础巩固1.(2017海淀期末)来自太阳和其他星体的宇宙射线中含有大量高能带电粒子,若这些粒子都直接到达地面,将会对地球上的生命带来危害。但由于地磁场(如图所示)的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向,使得很多高能带电粒子不能到达地面。若不考虑地磁偏角的影响,关于上述高能带电粒子在地磁场的作用下运动情况的判断,下列说法中正确的是(　　)A.若带电粒子带正电,且沿地球赤道平面射向地心,则由于地磁场的作用将向东偏转B.若带电粒子带正电,且沿地球赤道平面射向地心,则由于地磁场的作用将向北偏转C.若带

2、电粒子带负电,且沿垂直地球赤道平面射向地心,则由于地磁场的作用将向南偏转D.若带电粒子沿垂直地球赤道平面射向地心,它可能在地磁场中做匀速圆周运动答案　A　高能带电粒子在地磁场中受洛伦兹力影响,由左手定则可判断,若带电粒子带正电,且沿地球赤道平面射向地心,受到向东的洛伦兹力,则粒子向东偏转,A对B错;若带电粒子沿垂直地球赤道平面射向地心,它将不受洛伦兹力,做直线运动,C、D错。2.(2014北京理综,16,6分)带电粒子a、b在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,它们的动量大小相等,a运动的半径大于b运动的半径。若a、b的电荷量分别为qa、qb,质量分

3、别为ma、mb,周期分别为Ta、Tb。则一定有(　　)A.qaRb,pa=pb,Ba=Bb,故qa

4、,且半径之比为RA∶RB=2∶1,粒子C的轨迹未画出。下列说法正确的是(　　)A.粒子A和B都带正电荷B.粒子B与C的动量大小之比为1∶3C.粒子A与B的速度大小之比为2∶1D.粒子B与C的质量数之和小于粒子A的质量数答案　B　根据题意,可以画出轨迹切线方向即速度方向,洛伦兹力与速度垂直且指向圆弧内侧,再由左手定则可以判断出A、B粒子都带负电荷,A选项错误;衰变前后粒子的总质量数守恒,因此粒子B与C的质量数之和等于粒子A的质量数,D项错误;衰变满足系统动量守恒,A粒子在P点衰变,设衰变前A的速度方向为正方向,pA、pB、pC分别表示A、B、C粒

5、子的动量大小,pA=-pB+pC,由R=mvBq,得粒子A、B动量大小之比为2∶1,而A、B质量不相等,因此速度大小之比不是2∶1,选项C错误;由pA∶pB=2∶1,得pB∶pC=1∶3,B项正确。4.(2018朝阳期末)如图所示,在x轴上方存在垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一带电粒子从坐标原点O处以速度v沿y轴正方向进入磁场,最后从P(a,0)射出磁场。不计粒子重力,该带电粒子的电性和比荷qm是(　　)A.正电荷,vaBB.负电荷,vaBC.正电荷,2vaBD.负电荷,2vaB答案　D　带电粒子能从图中P点离开磁场,说明进入磁场时

6、所受洛伦兹力向右,由左手定则可知,粒子带负电荷,由几何关系可知,轨迹圆心在OP的中点处,故r=a2,由洛伦兹力充当向心力可知,qvB=mv2r,解得qm=2vaB,故只有D选项正确,A、B、C选项均错误。5.(2018海淀期末)图甲是洛伦兹力演示仪。图乙是演示仪结构图,玻璃泡内充有稀薄的气体,由电子枪发射电子束,在电子束通过时能够显示电子的径迹。图丙是励磁线圈的原理图,两线圈之间产生近似匀强磁场,线圈中电流越大磁场越强,磁场的方向与两个线圈中心的连线平行。电子速度的大小和磁感应强度可以分别通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。若电子枪垂直

7、磁场方向发射电子,给励磁线圈通电后,能看到电子束的径迹呈圆形。关于电子束的轨道半径,下列说法正确的是(　　)A.只增大电子枪的加速电压,轨道半径不变B.只增大电子枪的加速电压,轨道半径变小C.只增大励磁线圈中的电流,轨道半径不变D.只增大励磁线圈中的电流,轨道半径变小答案　D　电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,evB=mv2R,R=mvBe。电子在加速电场中加速过程由动能定理有,eU=12mv2。只增大加速电压,则v增大,R增大。只增大励磁线圈中的电流,则B增大,R减小。D项正确。6.(2017西城一模)在粒子物理学的研究中,经常应用“气泡室”装

8、置。粒子通过气泡室中的液体时能量降低,在它的周围有气泡形成,显示出它的径迹。如图所示为带电粒子在气泡室运动径迹的照片,气泡室处于垂直纸面向里的匀强磁场