2024届高考物理一轮复习专题九磁场第2讲磁场对运动电荷的作用练习含答案

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第2讲　磁场对运动电荷的作用　　　　　　　　　　　　　　　　　知识巩固练1.(2022年盐城模拟)如图所示，螺线管中通入正弦交流电，将电子沿轴线方向射入后，电子在螺线管中的运动情况是              (　　)A.往复运动   B.匀速圆周运动C.匀速直线运动  D.匀变速直线运动【答案】C　【解析】螺线管中磁场方向始终为水平方向，电子的速度方向始终与磁场方向平行，所以电子始终不受洛伦兹力，电子做匀速直线运动，故C正确，A、B、D错误.2.如图所示，摆球带负电荷的单摆在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直纸面向里，摆球在AB间摆动过程中，由A摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F1，摆球加速度大小为a1；由B摆到最低点C时，摆线拉力的大小为F2，摆球加速度大小为a2，则              (　　)A.F1＞F2，a1＝a2B.F1＜F2，a1＝a2C.F1＞F2，a1＞a2D.F1＜F2，a1＜a2【答案】B3.如图所示为显像管的原理示意图，当没有磁场时电子束将打在荧光屏正中的O点.安装在管径上的偏转线圈可以产生磁场，使电子束发生偏转.设垂直纸面向里的磁场方向为正方向，如果要使电子束打在荧光屏上的位置由a点逐渐移动到b点，下列各图中的变化磁场能够使电子发生上述偏转的是              (　　)　　　A　　　 B　　　　 C　　　　 D【答案】A4.(2022年赣州联考)如图所示，正方形区域匀强磁场的方向垂直纸面向外，一带电微粒从磁场边界A点垂直于磁场方向射入，沿曲线APB运动从B点射出磁场，通过PB段用时为t，若该微粒经过P点时，与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，最终也射出磁场.微粒重力不计，则新微粒从形成到射出磁场的              (　　)A.轨迹为PC，运动时间小于tB.轨迹为PB，运动时间大于tC.轨迹为PD，运动时间等于tD.轨迹为PD，运动时间大于t【答案】B　【解析】带电微粒在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径R＝，它与静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，因动量守恒，总动量不变，质量变大，速度变小，带电量不变，可见轨道半径不变，轨迹应该为PB，因为速度变小，所以运动时间要大于t，故选B.5.(2022年浙江月考)如图所示，一内壁光滑的玻璃管竖直放置，上端开口，下端封闭，管底有一带电小球，整个装置在垂直纸面向里且足够大的匀强磁场中水平向右匀速运动，经过一段时间，小球从上端开口处飞出，若整个过程中小球所带电量不变，则小球从开始至离开管口前的过程，下列说法中正确的是              (　　)A.小球所受洛伦兹力方向竖直向上B.小球运动的轨迹为抛物线C.洛伦兹力对小球做正功D.运动过程中小球的机械能守恒【答案】B　【解析】整个装置水平向右匀速运动，小球从上端开口处飞出，由左手定则可知，洛伦兹力方向总是与小球的速度方向垂直，洛仑兹力斜左上方，A错误；由牛顿第二定律得qvB－mg＝ma，解得a＝－g.小球的加速度不随时间变化，恒定不变，故小球竖直方向做匀加速直线运动，水平方向做匀速直线运动，则小球运动轨迹是抛物线，B正确；洛伦兹力方向总是与小球的速度方向垂直，对小球不做功，C错误；由于小球受到玻璃管的作用力对小球做功，故小球的机械能不守恒，D错误.6.(多选)如图所示，两个带电粒子M和N，以相同的速度经小孔S垂直进入同一匀强磁场，运行的半圆轨迹如图两种虚线所示，下列表述正确的是              (　　)A.M带负电，N带正电B.M的质量大于N的质量C.M的带电量小于N的带电量D.M的运行时间不可能等于N的运行时间【答案】AD　【解析】进入磁场时，M粒子所受的洛伦兹力方向向右，N的洛伦兹力方向向左，由左手定则判断出M带负电，N带正电，故A正确；粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，则有qvB＝m，轨迹半径为r＝，由图看出，M的轨迹半径较大，而两个粒子的速率相等，则知M粒子的比荷较小，但不能判断它们电量和质量的大小，故B、C错误；由t＝可知，M的运动时间长，D正确.综合提升练7.(多选)如图，正方形ABCD区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，甲、乙两带电粒子以相同的速度从A点沿与AB成30°角的方向垂直射入磁场.甲粒子从B点离开磁场，乙粒子垂直CD边射出磁场，不计粒子重力，下列说法正确的是              (　　)A.甲粒子带正电，乙粒子带负电B.甲粒子的运动半径是乙粒子运动半径的倍C.甲粒子的比荷是乙粒子比荷的倍D.两粒子在磁场中的运动时间相等【答案】AC　【解析】根据左手定则可知，甲粒子带正电，乙粒子带负电，A正确；设正方形的边长为a，则甲粒子的运动半径为r1＝a，乙粒子的运动半径为r2＝，甲粒子的运动半径是乙粒子运动半径的倍，B错误；根据qvB＝m，解得，则甲粒子的比荷是乙粒子比荷的倍，C正确；甲、乙两粒子在磁场中转过的角度均为60°，根据t＝·∝r，则两粒子在磁场中的运动时间不相等，D错误.8.如图所示，PQ为放在竖直平面的半圆弧的直径，O为圆心，小球带正电，以初速度v沿直径水平抛出；甲图中只受重力作用，乙图中有竖直向下的匀强电场，丙图中有垂直纸面向里的匀强磁场，丁图中有垂直纸面向外的匀强磁场，小球能垂直落在圆弧弧面上的是              (　　)A.甲  B.乙  C.丙  D.丁【答案】D　【解析】平抛运动中，某时刻速度的反向延长线交于该段时间的水平位移的中点，在甲图中，小球落在圆弧面上的水平位移一定小于直径，所以小球落在M点速度的反向延长线与直径PQ的交点N在O点的左侧，而不是在O点，如图所示.所以小球不能垂直落在圆弧上；乙图中的小球做类平抛运动，同理也不能垂直落在圆弧上，A、B错误；根据左手定则，丙图中小球受到向上的洛伦兹力作用，所以在重力和洛伦兹力的作用下，小球的运动轨迹比甲图中要平缓些，圆弧面上的落点在M点的右侧，所以相对于甲图来说，丙图中的小球落到圆弧面上时竖直速度减小，水平速度增大，小球速度的反向延长线与直径PQ的交点在N点的左侧，所以不能垂直落在圆弧面上，C错误；丁图中的小球所受洛伦兹力向下，在重力和洛伦兹力的作用下，小球在圆弧面上的落点在M点的右侧，所以相对于甲图来说，小球在竖直方向的速度增大，水平方向的速度减小，小球速度的反向延长线与直径PQ的交点在N点的右侧，小球可以垂直落在圆弧面上，D正确.9.质量为m，带电量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：(1)电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷；(2)磁感应强度的大小.解：(1)微粒做匀速直线运动，所受合力必为零，微粒受重力mg，电场力qE，洛伦兹力qvB，由此可知，微粒带正电，受力如图所示，qE＝mg，则电场强度E＝，微粒带正电.(2)由于合力为零，则qvB＝mg，所以B＝.10.用一根长L＝0.8 m的绝缘轻绳，吊一质量m＝1.0 g的带电小球，放在磁感应强度为B＝2.5 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，把小球拉到悬点的右侧，轻绳刚好水平拉直，将小球由静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直平面内摆动.当小球第一次摆到最低点时，悬线的拉力恰好为0.5mg(g取10 m/s2).问：(1)小球带何种电荷?带电量为多少?(2)当小球第二次经过最低点时，悬线对小球的拉力多大?解：(1)根据左手定则可判断小球带负电.设小球第一次到达最低点时速度为v，则由动能定理，可得mgL＝mv2－0，在最低点根据牛顿第二定律，得qvB＋0.5mg－mg＝m，解得q＝2.5×10－3 C.(2)由于洛伦兹力始终不做功，根据机械能守恒定律，可知小球第二次到达最低点时速度大小仍为v，此时悬线对小球的拉力为F，由牛顿第二定律，得F－qvB－mg＝m，解得F＝5.5×10－2 N.