高三物理第一轮复习同步练习题
【备战高考】物理一轮复习之同步练习
磁场对运动电荷的作用
一、选择题(本大题共9个小题，共63分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得 7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)
1．极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁场俘 获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动而形成的．科学家发现并证实，向 两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素 有关
( )
A．洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 B．空气阻力做负功，使其动能减小 C．南、北两极的磁感应强度增强 D．太阳对粒子的引力做负功 答案：BC
2．(2010·泰州模拟)“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球进行了近距离 勘探，在月球重力分布、磁场分布及元素测定方面取得了新的成果．月球上的磁场 极其微弱，通过探测器拍摄电子在月球磁场中的运动轨迹，可分析月球磁场的强弱 分布情况，如图1所示是探测器通过月球表面①、②、③、④四个位置时，拍摄到 的电子运动轨迹照片(尺寸比例相同)，设电子速率相同，且与磁场方向垂直，则可知 磁场从强到弱的位置排列正确的是
( )
图1
A．①②③④ C．④③②①
B．①④②③ D．③④②①
解析：由图可知带电粒子做圆周运动的半径r1 轨道半径公式r＝可得：B1>B2>B3>B4，故选项A正确． qB答案：A 3．如图2所示，一带负电的质点在固定的正点电荷作用下绕该正 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T0 第 1 页 共 8 页 高三物理第一轮复习同步练习题 B．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0 C．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0 D．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0 解析：当磁场方向指向纸里时，由左手定则可知电子受到背离圆心向外的洛伦兹力， 4π2 向心力变小，由F＝mr2可知周期变大，A对，B错．同理可知，当磁场方向指向 T纸外时电子受到指向圆心的洛伦兹力，向心力变大，周期变小，C错，D对． 答案：AD 4．(2010·临沂模拟)如图3所示，在一矩形区域内，不加磁场 时，不计重力的带电粒子以某一初速度垂直左边界射入， 穿过此区域的时间为t.若加上磁感应强度为B、垂直纸面 向外的匀强磁场，带电粒子仍以原来的初速度入射，粒子 飞出磁场时偏离原方向60°，利用以上数据可求出下列物 理量中的 ( ) A．带电粒子的比荷 B．带电粒子在磁场中运动的周期 C．带电粒子的初速度 D．带电粒子在磁场中运动的半径 解析：由带电粒子在磁场中运动的偏转角，可知带电粒子运动轨迹所对的圆心角为 mv0 60°，因此由几何关系得磁场宽度l＝rsin60°＝sin60°，又未加磁场时有l＝v0t，所 qBqsin60°2πm 以可求得比荷＝，A项对；周期T＝可求出，B项对；因初速度未知， mBtqB所以C、D项错． 答案：AB 5．(2010·长沙模拟)随着生活水平的提高，电视机 已进入千家万户，显像管是电视机的重要组成部 分．如图4所示为电视机显像管及其偏转线圈L 的示意图．如果发现电视画面的幅度比正常时偏 小，不可能是下列哪些原因引起的 A．电子枪发射能力减弱，电子数减少 B．加速电场的电压过高，电子速率偏大 C．偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少 D．偏转线圈的电流过小，偏转磁场减弱 ( ) 第 2 页 共 8 页 高三物理第一轮复习同步练习题 mv 解析：画面变小是由于电子束的偏转角减小，即轨道半径变大造成的，由公式r＝ qB知，因为加速电压增大，将引起v增大，而偏转线圈匝数或电流减小，都会引起B 减小，从而使轨道半径增大，偏转角减小，画面变小．综上所述，只有A项符合 题意． 答案：A 6．质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场．如图 5所示为质谱仪的原理图．设想有一个静止的质量为m、带电 荷量为q的带电粒子(不计重力)，经电压为U的加速电场加速 后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，带电粒子打到底片 上的P点，设OP＝x，则在图6中能正确反映x与U之间的 函数关系的是 ( ) 图6 1 解析：带电粒子先经加速电场加速，故qU＝mv2，进入磁场后偏转，OP＝x＝2r＝ 22mv ，两式联立得，OP＝x＝qB答案：B 7．如图7所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁 感应强度大小的关系为B1＝2B2，一带电荷量为＋q、质量 为m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场，则经过多长时 间它将向下再一次通过O点 2πmA. qB1 ( ) 8mU ∝U，所以B为正确答案． B2q 2πmB. qB2πmD. q?B1＋B2? 2πmC. q?B1＋B2? 2πm 解析：粒子在磁场中的运动轨迹如右图所示，由周期公式T＝ qB知，粒子从O点进入磁场到再一次通过O点的时间t＝ 2πmπm ＋ qB1qB2 第 3 页 共 8 页 高三物理第一轮复习同步练习题 2πm＝，所以B选项正确． qB2答案：B 8．(2009·广东高考)如图8所示，表面粗糙的斜面固定于地面 上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场 中．质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止 下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是 A．滑块受到的摩擦力不变 B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关 C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下 D．B很大时，滑块可能静止于斜面上 解析：由左手定则知C正确．而Ff＝μFN＝μ(mgcosθ＋BQv)要随速度增加而变大， A错误．若滑块滑到斜面底端已达到匀速运动状态，应有Ff＝mgsinθ，可得v＝ mgsinθ ( BQμ ( ) －cosθ)，可看到v随B的增大而减小．若滑块滑到斜面底端时还处于加速运动状态， 则在B越强时，Ff越大，滑块克服阻力做功越多，到达斜面底端的速度越小，B错误．当 滑块能静止于斜面上时应有mgsinθ＝μmgcosθ，即μ＝tanθ，与B的大小无关，D错误． 答案：C 9．(2010·苏州模拟)如图9所示，在屏MN的上方 有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于 纸面向里．P为屏上的一个小孔．PC与MN垂 直．一群质量为m、带电荷量为－q的粒子(不计 重力)，以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的 方向射入磁场区域．粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角 为θ的范围内．则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为 2mvA. qB 2mvcosθB. qB2mv?1－cosθ?D. qB ( ) 2mv?1－sinθ?C. qB 解析： 由图可知，沿PC方向射入磁场中的带负电的粒子打 2mv 在MN上的点离P点最远，为PR＝，沿两边界线射入磁 Bq2mv 场中的带负电的粒子打在MN上的点离P点最近，为PQ＝ Bq 2mv?1－cosθ? cosθ，故在屏MN上被粒子打中的区域的长度为：QR＝PR－PQ＝，选 qB 第 4 页 共 8 页 高三物理第一轮复习同步练习题 项D正确． 答案：D 二、非选择题(本大题共3个小题，共37分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和 演算步骤，有数值计算的要注明单位) 10．(11分)如图10所示，长为L、间距为d的平行金属板间，有 垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，两板不带电， 现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计)，从左侧 两极板的中心处以不同速率v水平射入，欲使粒子不打在板上， 求粒子速率v应满足什么条件？ 解析： 设粒子刚好打在上极板左边缘时(如图所示)． dR1＝， 4mv1 又R1＝， qBBqd 解得v1＝. 4m 设粒子刚好打在上极板右边缘时， d 由图知：R22＝L2＋(R2－)2， 24L2＋d2 所以R2＝， 4d mv2Bq?4L2＋d2? 又R2＝，解得v2＝. qB4md Bqd 综上分析，要使粒子不打在极板上，其入射速率应满足以下条件：v<或 4mBq?4L2＋d2?v>. 4md Bq?4L2＋d2?Bqd 答案：v<或v> 4m4md 11．(12分)(2010·南充模拟)在电视机的设计制造过程中，要考虑到地磁场对电子束偏转 的影响，可采用某种技术进行消除．为确定地磁场的影响程度，需先测定地磁场的 磁感应强度的大小，在地球的北半球可将地磁场的磁感应强度分解为水平分量B1和 竖直向下的分量B2，其中B1沿水平方向，对电子束影响较小可忽略，B2可通过以下 装置进行测量．如图11所示，水平放置的显像管中电子(质量为m，电荷量为e)从电 子枪的炽热灯丝上发出后(初速度可视为0)，先经电压为U的电场加速，然后沿水平 方向自南向北运动，最后打在距加速电场出口水平距离为L的屏上，电子束在屏上 的偏移距离为d. 第 5 页 共 8 页