2022届高考物理一轮复习课时跟踪训练—洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动 word版无答案

2022高考一轮复习课时跟踪训练

洛伦兹力 带电粒子在磁场中的运动

一、单项选择（下列各题中四个选项中只有一个选项符合题意）

1．如图所示，从同一粒子源O发出的粒子以相同的速度垂直射入某磁场中，结果分成了a、 b、c三束，下列说法正确的是（　　）

A．a粒子带正电 B．b粒子带正电

C．c粒子带正电 D．以上说法均不正确

2．如图所示，一段长为L的导体水平放置，若导体单位体积内有n个自由电子，电子的电荷量为e，定向移动速度为v、导体横截面积为S。下面说法不正确的是（　　）

A．导体中电流为I=neSvL

B．导体中自由电子个数为N=nSL

C．导体放置在垂直纸面向里磁场强度为B的感场中，导线所受安培力F=B（neSv）L

D．导体放置在垂直纸面向里磁场强度为B的磁场中导线中每个电子所受洛伦兹力f=evB

3．显像管基本原理如图所示，在管颈区域加有偏转磁场，要使电子枪发射的电子束打在图中荧光屏上的点，偏转磁场的方向可能是（　　）

A．垂直纸面向里 B．垂直纸面向外

C．平行纸面向上 D．平行纸面向下

4．磁场中某区域的磁感线如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A．a、b两处的磁感应强度大小

B．a、b两处的磁感应强度大小

C．一通电直导线分别放在a、b两处，所受的安培力大小一定有Fa<Fb

D．一电荷分别静止在a、b两处均受洛伦兹力，且大小一定有fa<fb

5．如图所示，一内壁光滑、上端开口下端封闭的绝缘玻璃管竖直放置，高为h，管底有质量为m、电荷量为+q的小球，玻璃管以速度v沿垂直于磁场方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中。在外力作用下，玻璃管在磁场中运动速度保持不变，小球最终从上端管口飞出，在此过程中，下列说法正确的是（　　）

A．洛伦兹力对小球做正功

B．小球做匀加速直线运动

C．小球机械能的增加量小于qvBh

D．若玻璃管运动速度越大，则小球在玻璃管中的运动时间越小

6．如图所示，在半径为的圆形区域内有垂直于竖直纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，为该圆的一条直径，为圆心。一带电粒子以初速度从点垂直磁场沿竖直方向射入圆形区域，离开磁场时速度方向恰好水平。已知该粒子从点入射时速度方向与直径的夹角，不计粒子重力，则有（　　）

A．该粒子一定带负电

B．该粒子的比荷为

C．该粒子在磁场中做圆周运动的半径为

D．该粒子在磁场中的运动时间为

7．如图所示，半径为R的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率v经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用，已知带电粒子的比荷为β，则磁感应强度大小为（　　）

A． B． C． D．

8．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，质量分别为ma、mb，周期分别为Ta、Tb。则一定有（　　）

A．qa<qb B．ma<mb C．Ta<Tb D．

9．如图，，的长方形abcd内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面（abcd所在平面）向外。ab边中点有一电子发射源O，可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子。已知电子的比荷为k。则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为（　　）

A．， B．， C．， D．，

10．如图所示，现有包含和两种同位素氩离子，它们经同一个加速电场（未画出）从静止状态加速后，垂直左边界进入一个等边三角区域的匀强磁场。已知同位素在出磁场时也垂直于磁场另一个边界，轨迹如图中曲线所示。设同位素和质量分别是和，则和射出磁场后速度之间的夹角为（当很小时，）（　　）

A． B．

C． D．

11．如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限中，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，一带电粒子以一定的速度平行于x轴正方向从y轴上的a处射入磁场，粒子经磁场偏转后恰好从坐标原点O射出磁场。现使同一带电粒子以方向不变、大小变为原来的4倍的速度，仍从y轴上的a处射入磁场，经过t0时间射出磁场，不计粒子所受的重力，则粒子的比荷为（　　）

A． B． C． D．

12．如图，在直角坐标系第一象限轴与直线所夹范围内存在匀强磁场，磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向里。一带负电的粒子以速度自轴上点垂直射入磁场，一段时间后，该粒子垂直直线射出磁场，自轴上点（图中未画出）离开第一象限。已知，不计粒子重力。则下列判断错误的是（　　）

A．粒子在磁场中运动的轨道半径为 B．粒子离开第一象限点的横坐标为

C．粒子在第一象限磁场中的运动时间为 D．粒子在第一象限的运动时间为

二、多项选择题（下列选项中有多个选项满足题意）

13．一匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，弧是半径为的半圆，、与直径共线，与、与之间的距离等于半圆的半径。一束质量为、电荷量为的粒子，在纸面内从点垂直于射入磁场，这些粒子具有各种速率，不计粒子之间的相互作用和粒子的重力，速度分别为和的粒子在磁场中的运动时间分别为、，则（　　）

A． B． C． D．

14．如图，一长度为a的竖直薄挡板MN处在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。O点有一粒子源在纸面内向各方向均匀发射电荷量为+q、质量为m的带电粒子，所有粒子的初速度v（未知）大小相同。已知初速度与夹角为发射的粒子恰好经过N点（不被挡板吸收），粒子与挡板碰撞则会被吸收，，，不计粒子重力，不考虑粒子间的相互作用。则（　　）

A．粒子在磁场中圆周运动的半径为

B．挡板左侧能被粒子击中的竖直长度为a

C．粒子能击中挡板右侧的粒子数占粒子总数的

D．若调节初速度v大小使挡板的右侧被粒子击中的竖直长度为a，则v的最小值为

15．在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子和，经电压为U的电场加速后， 垂直进入磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子在磁场中转过后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子和 （　　）

A．离开电场区域时的动能之比为

B．在磁场中运动的半径之比为

C．在磁场中转过的角度之比为

D．在电场中的加速度之比为

16．如图所示，圆心角为90°的扇形COD内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，E点为半径OD的中点。现有比荷大小相等的两个带电粒子a、b（不计重力）以大小不等的速度分别从O、E点均沿OC方向射入磁场，粒子a恰从D点射出磁场，粒子b恰从C点射出磁场，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，则下列说法正确的是（　　）

A．粒子a带正电，粒子b带负电

B．粒子a、b在磁场中运动的加速度大小之比为2∶5

C．粒子a、b的速率之比为5∶2

D．粒子a、b在磁场中运动的时间之比为180∶53

17．边长为a的等边三角形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一束质量为m电荷量为的带电粒子（不计重力）从边的中点沿平行边的方向以不同的速率射入磁场区域，则（　　）

A．从边射出的粒子的最大速率为

B．从边射出的粒子的最大速率为

C．能从边射出的粒子最小速率为

D．能从边射出的粒子最小速率为

18．如图所示的半径为的半圆内部没有磁场，半圆外部部分空间有垂直于半圆平面的匀强磁场（未画出），比荷为的带电粒子（不计重力）从直线上任意一点以同样的速率垂直于射向圆弧边界，带电粒子进入磁场偏转一次后都能经过直径上的点，下列说法正确的是（　　）

A．磁场方向垂直半圆平面向里

B．带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为

C．半圆外部磁场的最小面积为

D．若磁场面积足够大，带电粒子从点沿任意方向以同样的速率射入磁场，粒子一定垂直穿过

19．如图所示，上部半圆下部矩形组成的平面区域内存在垂直平面向里的匀强磁场，由点A向圆心O方向连续发射相同速率的同种带电粒子，最终粒子从B点离开磁场区域，不计粒子所受重力，粒子间的相互作用及空气阻力，则以下说法正确的是（　　）

A．该种粒子一定带负电，且在B点沿OB方向离开磁场

B．若在A点增大粒子入射速率，方向不变，则粒子在磁场中的运动时间增加

C．若在A点调整粒子入射方向，速率不变，则BC间无粒子射出

D．若在A点调整粒子入射方向，速率不变，从AB弧射出的粒子的出射方向均与OB平行

20．如图所示，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的粒子从坐标为的P位置垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象限（不计粒子重力）。粒子在磁场中运动说法正确的是（　　）

A．粒子将从坐标为处离开第一象限

B．粒子将从坐标为处离开第一象限

C．粒子在磁场中运动的时间为

D．粒子在磁场中运动的时间为

三、综合计算题（要求写出必要的计算过程）

21．如图所示，在竖直虚线MN、PQ之间有水平方向的匀强磁场，宽度为d。在MN的左侧区域内有竖直向上的匀强电场（图中未画出），虚线CD水平，其延长线经过E点。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点以大小为v0的速度水平向右运动，恰从D点进入磁场。已知A点到CD的距离为，A点到MN的距离为d，不计粒子受到的重力。

（1）求带电粒子到达D点时的速度大小和方向；

（2）若带电粒子从MN飞出磁场，求磁场的磁感应强度的最小值。

22．如图所示，质量为m、电荷量为-q的带电粒子以某一速度进入ab线上区域，此区域分布垂直纸面的磁场，磁场的磁感应强度为B，速度与直线ab成角，ab间的距离为d，若粒子从b点经过。

（1）匀强磁场的方向（垂直纸面向内或者垂直纸面向外）

（2）求粒子做圆周运动的速度

（3）粒子从a点到b点的时间

23．如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点A（0，L）。一质量为m、电荷量为e的电子从A点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的B点射出磁场，射出B点时的速度方向与x轴正方向的夹角为60°。求：

（1）电子在磁场中运动的轨迹半径r；

（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；

（3）电子在磁场中运动的时间t。

24．如图所示，在坐标平面内的第一象限中存在一匀强磁场，磁场方向垂直坐标平面向里。一个质量为m、带电荷量为q的正粒子，从x轴上的M点以初速度沿与x轴正方向成角射入第一象限中，粒子在磁场中做圆周运动，之后恰好垂直y轴射出第一象限，已知长为L，不计粒子重力。求：

（1）粒子运动的半径大小；

（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小。