2018-2019學(xué)年高二物理 寒假訓(xùn)練08 洛倫茲力 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).docx
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寒假訓(xùn)練08 洛倫茲力 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1.【2018年北師大附中高二上學(xué)期月考】一足夠長(zhǎng)的矩形區(qū)域abcd內(nèi)充滿(mǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，矩形區(qū)域的左邊界ad長(zhǎng)為L(zhǎng)，現(xiàn)從ad中點(diǎn)O垂直于磁場(chǎng)射入一速度方向與ad邊夾角為30、大小為v0的帶正電粒子，如圖所示。已知粒子電荷量為q，質(zhì)量為m(重力不計(jì))： (1)若要求粒子能從ab邊射出磁場(chǎng)，v0應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？ (2)若要求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng)，粒子應(yīng)從哪一條邊界處射出，出射點(diǎn)位于該邊界上何處？最長(zhǎng)時(shí)間是多少？ 一、選擇題 1．【2018年海安中學(xué)高二上學(xué)期期中】關(guān)于電荷所受電場(chǎng)力和洛侖茲力，正確的說(shuō)法是( ) A．電荷在磁場(chǎng)中一定受洛侖茲力作用 B．電荷在電場(chǎng)中一定受電場(chǎng)力作用 C．電荷所受電場(chǎng)力一定與該處電場(chǎng)方向一致 D．電荷所受的洛侖茲力一定與磁場(chǎng)方向一致 2．【2018年佛山市高二上學(xué)期期末】我國(guó)2016年7月在四川省稻城縣海子山動(dòng)工建設(shè)的“高海拔宇宙線(xiàn)觀測(cè)站”（LHAASO），是世界上海拔最高、規(guī)模最大、靈敏度最強(qiáng)的宇宙射線(xiàn)探測(cè)裝置。假設(shè)來(lái)自宇宙的質(zhì)子流沿著與地球表面垂直的方向射向這個(gè)觀測(cè)站，由于地磁場(chǎng)的作用（忽略其他阻力的影響），粒子到達(dá)觀測(cè)站時(shí)將( ) A．豎直向下沿直線(xiàn)射向觀測(cè)站 B．與豎直方向稍偏東一些射向觀測(cè)站 C．與豎直方向稍偏西一些射向觀測(cè)站 D．與豎直方向稍偏北一些射向觀測(cè)站 3．【2018年杭州上學(xué)期高三物理模擬】(多選)如圖所示為一陰極射線(xiàn)管的示意圖，接通電源后，電子射線(xiàn)由陰極沿x軸方向射出，在熒光屏上會(huì)看到一條亮線(xiàn)。要使熒光屏上的亮線(xiàn)向上（z軸正方向）偏轉(zhuǎn)，在下列措施中可采用的是( ) A．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向 B．加一磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向沿y軸負(fù)方向 C．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿z軸負(fù)方向 D．加一電場(chǎng)，電場(chǎng)方向沿y軸正方向 4．【2018年海安中學(xué)高二上學(xué)期月考】(多選)如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件樣品置于磁場(chǎng)中，表面與磁場(chǎng)方向垂直，圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個(gè)接線(xiàn)端。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S2閉合后，三個(gè)電表都有明顯示數(shù)，下列說(shuō)法正確的是( ) A．通過(guò)霍爾元件的磁場(chǎng)方向向上 B．若適當(dāng)減小R1、增大R2，則電壓表示數(shù)一定增大 C．僅將電源E1、E2反向接入電路，電壓表的示數(shù)不變 D．接線(xiàn)端2的電勢(shì)低于接線(xiàn)端4的電勢(shì) 5．【2018年靖遠(yuǎn)一中高三上學(xué)期第二次月考】如圖所示，兩個(gè)初速度大小不同的相同粒子a和b，從O點(diǎn)沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其中b粒子速度方向與屏OP垂直，α粒子速度方向與b粒子速度方向夾角θ＝45。兩粒子最后均打到屏上同一點(diǎn)Q上，不計(jì)重力。下列說(shuō)法正確的是( ) A．a(chǎn)、b粒子帶負(fù)電 B．a(chǎn)、b兩粒子在磁場(chǎng)中飛行速度之比為∶1 C．a(chǎn)、b兩粒子在磁場(chǎng)中飛行的周期之比為2∶3 D．a(chǎn)、b兩粒子在磁場(chǎng)中飛行的時(shí)間之比為1∶1 6．【2018年鶴崗一中高二12月月考】如圖，半徑為R的圓是一圓柱形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的橫截面(紙面)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，一電荷量為q(q> 0)、質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑ab的方向射入磁場(chǎng)區(qū)域，射入點(diǎn)與ab的距離為，已知粒子射出磁場(chǎng)與射入磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向間的夾角為60，則粒子的速率為(不計(jì)重力)( ) A． B． C． D． 7．【2018年西安中學(xué)高三第九次模擬】(多選)如圖所示，直角三角形ABC區(qū)域中存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，比荷相同的兩個(gè)粒子(不計(jì)重力)從A點(diǎn)沿AB方向射入磁場(chǎng)，分別從AC邊上的P、Q兩點(diǎn)射出，則( ) A．從Q點(diǎn)射出的粒子速度大 B．從P點(diǎn)射出的粒子速度大 C．從Q點(diǎn)射出的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng) D．兩個(gè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間一樣長(zhǎng) 8．【2018年大連市一〇三中學(xué)高二上學(xué)期期中】如圖所示，兩個(gè)橫截面分別為圓和正方形，但磁感應(yīng)強(qiáng)度均相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓的直徑D等于正方形的邊長(zhǎng)，兩個(gè)電子以相同的速度分別飛入兩個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域，速度方向均與磁場(chǎng)方向垂直，進(jìn)入圓形區(qū)域的電子速度方向?qū)?zhǔn)了圓心，進(jìn)入正方形區(qū)域的電子是沿一邊的中心且垂直于邊界線(xiàn)進(jìn)入的，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A．兩個(gè)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑一定相同 B．兩電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間有可能相同 C．進(jìn)入圓形區(qū)域的電子一定先飛離磁場(chǎng) D．進(jìn)入圓形區(qū)域的電子一定不會(huì)后飛離磁場(chǎng) 二、解答題 9．【2018年新余一中學(xué)高二12月月考】如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在平面直角坐標(biāo)系的整個(gè)第Ⅰ象限內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于紙面向里。一質(zhì)量為m、電荷量絕對(duì)值為q、不計(jì)重力的粒子，以某速度從O點(diǎn)沿著與y軸夾角為30的方向進(jìn)入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，粒子速度沿x軸正方向，A到x軸的距離為d。求： (1)粒子由O到A經(jīng)歷的時(shí)間； (2)粒子速度大??； (3)離開(kāi)x軸的位置。 10．【2018年長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡中學(xué)高三上學(xué)期第五次調(diào)研】研究太空宇宙射線(xiàn)的粒子組成時(shí)，要在探測(cè)衛(wèi)星上安裝“太空粒子探測(cè)器”和質(zhì)譜儀?！疤樟Ｗ犹綔y(cè)器”由加速裝置、偏轉(zhuǎn)裝置和收集裝置三部分組成，其原理可簡(jiǎn)化為圖甲所示。輻射狀的加速電場(chǎng)區(qū)域邊界為兩個(gè)同心圓，圓心為O，外圓的半徑為R1，電勢(shì)為φ1，內(nèi)圓的半徑R，電勢(shì)為φ2。內(nèi)圓內(nèi)有方向垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，收集薄板MN與內(nèi)圓的一條直徑重合，收集薄板兩端M、N與內(nèi)圓間存在狹縫。假設(shè)太空中漂浮著質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，它們能均勻地吸附到外圓面上，并被加速電場(chǎng)從靜止開(kāi)始加速，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后，發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后打在收集薄板MN上并被吸收（收集薄板兩面均能吸收粒子，兩端不吸收粒子），不考慮粒子間的相互作用。 (1)求粒子剛到達(dá)內(nèi)圓時(shí)速度的大??； (2)以收集薄板MN所在的直線(xiàn)為橫軸建立如圖甲所示的平面直角坐標(biāo)系，分析外圓哪些位置的粒子將在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中做周期性運(yùn)動(dòng)，求出這些粒子運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。 寒假訓(xùn)練08 洛倫茲力 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 1.【解析】(1)粒子軌跡恰好與cd邊相切，是粒子能從ab邊射出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)軌跡圓半徑最大的情況，設(shè)此半徑為R1，如圖甲所示。則有R1cos60＋＝R1，可得R1＝L。 粒子軌跡恰好與ab相切，是粒子能從ab邊射出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)軌跡圓半徑最小的情況，設(shè)此半徑為R2，如圖乙所示。則有R2sin30＋R2＝，得R2＝，故粒子能從ab邊射出磁場(chǎng)的條件為R2下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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