高考物理一轮复习课时分层作业（三十二）磁场对运动电荷的作用含答案

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课时分层作业(三十二)　磁场对运动电荷的作用基础性题组1．[2022·河北定州模拟]关于电荷所受电场力和洛伦兹力，正确的说法是(　　)A．电荷在磁场中一定受洛伦兹力作用B．电荷在电场中一定受电场力作用C．电荷所受电场力一定与该处电场方向一致D．电荷所受的洛伦兹力不一定与磁场方向垂直2．[2022·河南商丘模拟]如图所示，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带负电的物块在水平外力F作用下沿粗糙水平面向右做匀加速直线运动，下列关于外力F随时间变化的图像可能正确的是(　　)3．如图所示，水平放置的平行板长度为L、两板间距也为L，两板之间存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在两板正中央P点有一个不计重力的电子(质量为m、电荷量为－e)，现在给电子一水平向右的瞬时初速度v0，欲使电子不与平行板相碰撞，则(　　)A．v0>或v0<B．<v0<C．v0>D．v0<4．如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场．一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出．下列说法正确的是(　　)A．粒子带正电B．粒子在b点速率大于在a点速率C．若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出D．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短5．[2022·山东枣庄统考]如图所示，在水平面内存在一半径为2R和半径为R两个同心圆，半径为R的小圆和半径为2R的大圆之间形成一环形区域．小圆和环形区域内分别存在垂直于水平面、方向相反的匀强磁场，小圆内匀强磁场的磁感应强度大小为B.位于圆心处的粒子源S沿水平面向各个方向发射速率为的正粒子，粒子的电荷量为q、质量为m，为了将所有粒子束缚在半径为2R的圆形内，环形区域磁感应强度大小至少为(　　)A．B      B．BC．B      D．B6．(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7．如图所示半圆形区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子第一次以v0的速度对准圆心O垂直直径射入匀强磁场，粒子从该磁场中射出且向下偏转，偏转角度为60°，然后该带电粒子第二次以v0的速度还是对准圆心O垂直直径射入匀强磁场，忽略粒子受到的重力，则下面说法中正确的是(已知sin 37°＝0.6)(　　)A．粒子带正电B．粒子第二次的偏转角度为74°C．粒子第一次与第二次在磁场中的运动时间之比是6∶5D．如果粒子的速度过小，可能会出现粒子不能射出磁场的情况8．[2022·江苏苏北联考]在图甲所示的平面直角坐标系xOy内，正方形区域(0<x<d、0<y<d)内存在垂直xOy平面周期性变化的匀强磁场，规定图示磁场方向为正方向，磁感应强度B的变化规律如图乙所示，变化的周期T可以调节，图中B0为已知．在x＝d处放置一垂直于x轴的荧光屏，质量为m、电荷量为q的带负电粒子在t＝0时刻从坐标原点O沿y轴正方向射入磁场，不计粒子重力．(1)调节磁场的周期，满足T>，若粒子恰好打在屏上P(d，0)处，求粒子的速度大小v；(2)调节磁场的周期，满足T＝，若粒子恰好打在屏上Q(d，d)处，求粒子的加速度大小a.    综合性题组 9．(多选)如图所示，一根足够长的绝缘粗糙细杆固定放在垂直纸面向里的匀强磁场中，杆与水平方向的夹角为θ，杆上穿了一个质量为m、所带电荷量为－q(q>0)的小球，小球由静止释放时可沿杆下滑，则小球下滑的过程中(　　)A．小球速度先增加后减小B．杆对小球的弹力一直减小C．小球下滑的最大加速度为g sin θD．小球所受洛伦兹力一直增大，直到最后不变10．[2022·山东临沂统考]如图所示，足够大的铝质薄平板MN竖直放置，铝板MN左侧和右侧分别存在垂直于纸面向外的匀强磁场B1、B2(图中未画出).动量相同的质子p和某二价负离子n从其右侧表面O点同时水平向右射出．已知两粒子第一次穿越铝板后恰好都垂直打在铝板左侧表面Q点(图中未画出).假设穿越铝板时，质子p的动能损失，负离子n的动能损失，两粒子电荷量均不变．不计重力．则为(　　)A．9     B．C．2     D．11．[2022·广东潮州]如图所示，在竖直面内半径为R的圆形区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，在圆形磁场区域内水平直径上有一点P，P到圆心O的距离为，在P点处有一个发射正离子的装置，能连续不断地向竖直平面内的各方面均匀地发射出速率不同的正离子．已知离子的质量均为m，电荷量均为q，不计离子重力及离子间相互作用力．(1)若所有离子均不能射出圆形磁场区域，求离子的速率取值范围．(2)若离子速率大小v0＝，则离子可以经过的磁场的区域的最高点与最低点的高度差是多少？       课时分层作业(三十二)　磁场对运动电荷的作用1．解析：当电荷的运动方向与磁场方向平行，则电荷不受洛伦兹力，故A错误；电荷在电场中一定受到电场力作用，故B正确；正电荷所受电场力方向与该处的电场方向相同，负电荷所受电场力方向与该处的电场方向相反，故C错误；根据左手定则知，电荷若受洛伦兹力，则受洛伦兹力的方向与该处磁场方向垂直，故D错误．答案：B2．解析：设开始时物块的速度为v0，物块质量为m，磁感应强度为B，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，根据牛顿运动定律得：F－μ(qBv＋mg)＝ma，v＝v0＋at，联立解得：F＝ma＋mgμ＋qBv0μ＋qBμat，若v0为零，则F＝ma＋mgμ＋qBμat，可知外力F与时间成线性关系，故选项D正确．答案：D3．解析：电子在磁场中做匀速圆周运动，半径为R＝，如图所示．当R1＝时，电子恰好与下板相切；当R2＝时，电子恰好从下板边缘飞出两平行板(即飞出磁场)．由R1＝，解得v1＝，由R2＝，解得v2＝，所以欲使电子不与平行板相碰撞，电子初速度v0应满足v0>或v0<，则A正确，B、C、D错误．答案：A4．解析：根据洛伦兹力用来提供向心力，运动轨迹向力的方向弯曲，根据左手定则：磁场穿入手心，四指指向正电荷运动方向或者负电荷运动反方向，拇指所指方向为洛伦兹力方向，由此可以判断出，粒子带负电，选项A错误；因为洛伦兹力与速度始终垂直，所以洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，粒子在a、b两点速率相同，选项B错误；由qBv＝m解得r＝，若只减小B，其他条件不变，半径r变大，粒子从b点右侧射出，选项C正确；根据T＝＝，仅改变入射速率并不影响带电粒子运动周期T，速率减小，半径减小，由图可知，半径减小，在磁场中的轨迹所对应的圆心角先增大后不变，时间先变长后不变，选项D错误．答案：C5．解析：粒子在小圆内做圆周运动的半径为＝R，由轨迹图可知，粒子从A点与OA成30°角的方向射入环形区域，粒子恰好不射出磁场时，轨迹圆与大圆相切，设半径为r，由几何知识可知∠OAO2＝120°由余弦定理可知：(2R－r)2＝r2＋R2－2Rr cos 120°，解得r＝R，由qvB′＝m，则B′＝＝·＝B，故选C.答案：C6．解析：粒子运动轨迹如图，根据左手定则可知，甲粒子带正电，乙粒子带负电，选项A正确；设正方形的边长为a，由几何关系知甲粒子的运动半径为r1＝a，乙粒子的运动半径为r2＝＝a，甲粒子的运动半径是乙粒子运动半径的，选项B错误；根据qvB＝m，解得＝，则甲粒子的比荷是乙粒子比荷的倍，选项C正确；甲、乙两粒子在磁场中转过的角度均为60°，根据t＝·＝＝·＝，则两粒子在磁场中的运动时间不相等，选项D错误．答案：AC7．解析：根据左手定则可知粒子带负电，故A错．如图1所示，第一次偏转角度为60°，由几何关系求得粒子的轨迹半径等于半圆的半径．第二次的情况，如图2所示，速度变为原来的，则根据r＝可知，其轨迹半径也变为原来的.根据几何知识可得：sin α＝＝求得：α＝37°故β＝2α＝74°，故B对．根据T＝可知两次粒子运动的周期相等，则时间之比等于粒子轨迹对应的圆心角之比，故C错．如果粒子的速度过小，其轨迹半径也小，但是可以从磁场的左侧射出磁场，故D错．答案：B8．解析：(1)粒子的运动轨迹如图所示：由洛伦兹力提供向心力，有：qvB＝m几何关系可得：2R1＝d联立解得：v＝(2)粒子的轨迹如图所示：由几何关系可得：d＝kR2，其中k＝1，2，3…qvB＝m；可得：v＝(k＝1，2，3…)，而a＝联立可得：a＝，其中k＝1，2，3…答案：(1)　(2)(k＝1，2，3…)9．解析：小球由静止开始下滑，在开始阶段，受力如图所示，洛伦兹力F洛＝Bqv，随速度的增大，洛伦兹力不断增大，支持力则不断减小，摩擦力随着不断减小，合力不断增大，加速度不断增大，当FN＝0时，Ff＝0，此时加速度最大，由mg sin θ＝mam得am＝g sin θ，则C正确；小球速度继续增大，洛伦兹力继续增大，杆对小球的弹力方向变为垂直杆向下且不断增大，小球受到的摩擦力也随之不断增大，小球加速度逐渐减小，当加速度减小为零时，小球的速度不再增加，以此时的速度做匀速运动，洛伦兹力则保持不变，综上所述，A、B错误，D正确．答案：CD10．解析：设两粒子初动量均为p0，质子p和二价负离子n带电荷量大小分别为q和2q，则质子p在右侧磁场区域的半径rp1＝二价负离子n在右侧磁场区域的半径rn1＝根据动量和动能的关系p＝可知，穿过铝板后质子p的动量变为p0，二价负离子n的动量变为p0，则质子p在左侧磁场区域的半径rp2＝＝二价负离子n在左侧磁场区域的半径rn2＝＝因两粒子第一次穿越铝板后恰好都垂直打在铝板左侧表面Q点，可知2rp1＋2rn1＝2rp2＋2rn2解得＝，故选B.答案：B11．解析：(1)如图所示，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得qvB＝m，若所有离子均不能射出圆形磁场区域，则所有离子运动的最大半径r≤，解得v≤.(2)当离子速率大小v0＝时，由qv0B＝可知此时离子圆周运动的轨迹半径r0＝，离子经过最高点和最低点的运动轨迹如图，由几何关系知＋＝R2，解得h1＝R，由几何关系知h2＝sin 60°＝R，故最高点与最低点的高度差h＝h1＋h2＝R.答案：(1)v≤　(2)R