高中物理课时跟踪检测十六磁吃运动电荷的作用_洛伦兹力教科版选修340.pdf
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1、 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 课时跟踪检测(十六)磁场对运动电荷的作用洛伦兹力 1(2015全国卷 )两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方 向与磁感应强度方向垂直的带电粒子(不计重力 ),从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后, 粒子的 ( ) A轨道半径减小,角速度增大 B轨道半径减小,角速度减小 C轨道半径增大,角速度增大 D轨道半径增大,角速度减小 解析: 选 D 分析轨道半径: 带电粒子从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后,粒子的 速度v大小不变,磁感应强度B减小,由公式r mv qB可知,轨道半径增大。分析角速度:由 公式T 2m qB 可知,粒子在磁场
2、中运动的周期增大,根据 2 T 知角速度减小。选项D 正确。 2.如图 1 所示,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未 画出 )。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达 PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变。不计重力。 铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( ) 图 1 A 2 B.2 C1 D. 2 2 解析:选 D 根据题图中的几何关系及带电粒子在匀强磁场中的运动性质可知:带电粒 子在铝板上方做匀速圆周运动的轨道半径r1是其在铝板下方做匀速圆周运动的轨道半径r2 的 2倍。 设粒子在P点的速度为
3、v1, 根据牛顿第二定律可得qv1B1 mv 2 1 r1 , 则B1 mv1 qr1 2mEk qr1 ; 同理,B2 mv2 qr2 2m 1 2E k qr2 ,则 B1 B2 2 2 ,D 正确, A、B、 C 错误。 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 3(多选 )(2015全国卷 )有两个匀强磁场区域和,中的磁感应强度是中的k 倍。两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与中运动的电子相比,中的电 子( ) A运动轨迹的半径是中的k倍 B加速度的大小是中的k倍 C做圆周运动的周期是中的k倍 D做圆周运动的角速度与中的相等 解析:选 AC 两速率相同的电子在两匀强磁场中做
4、匀速圆周运动,且磁场磁感应强 度B1是磁场磁感应强度B2的k倍。由qvB mv 2 r 得r mv qB 1 B,即中电子运动轨迹的半 径是中的k倍,选项 A 正确。由F合ma得a F合 m qvB m B,所以 a2 a1 1 k,选项 B 错误。 由T 2r v 得Tr,所以 T2 T1 k,选项 C 正确。由 2 T 得 2 1 T1 T2 1 k,选项 D 错误。 4 “人造小太阳” 托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体,使其中的带电粒子被尽 可能限制在装置内部,而不与装置器壁碰撞。已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子 体的温度T成正比,为约束更高温度的等离子体,则需要更强的磁场
5、,以使带电粒子在磁 场中的运动半径不变。由此可判断所需的磁感应强度B正比于 ( ) A.TBT C.T3DT 2 解析:选A 由题意可知,等离子体的动能EkcT(c是比例系数 ),在磁场中做半径一 定的圆周运动,由qvBmv 2 r 可知,B mv rq 2mEk rq 2mc rq T,因此 A 项正确, B、C、D 项错误。 5(多选 )空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场,图 2 中的正方形为其边界。一细束 由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射。这两种粒子带同种电荷,它们 的电荷量、质量均不同,但其比荷相同,且都包含不同速率的粒子,不计重力,下列说法正 确的是 ( ) 图
6、2 积一时之跬步臻千里之遥程 马鸣风萧萧整理 A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同 B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同 C在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同 D在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大 解析:选 BD 入射速度不同的粒子,若它们入射速度方向相同,且从左边边界出去, 则运动时间相同,虽然轨迹不一样,但圆心角相同,故A 错误;在磁场中半径r mv qB,运动 圆弧对应的半径与速率成正比,故B 正确;在磁场中运动时间:t m qB( 为转过圆心角),虽 圆心角可能相同,但半径可能不同,所以运动轨迹不同,故C 错误;由于它们的周期相同,
7、在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角也一定越大,故D 正确。 6. (多选 )在一个边界为等边三角形的区域内,存在一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场, 在磁场边界上的P点处有一个粒子源,发出比荷相同的三个粒子a、b、c(不计重力 )沿同一 方向进入磁场,三个粒子通过磁场的轨迹如图3 所示,用ta、tb、tc分别表示a、b、c通过磁 场的时间;用ra、rb、rc分别表示a、b、c在磁场中的运动半径,则下列判断正确的是( ) 图 3 Atatbtc Btctbta CrcrbraDrbrarc 解析:选 AC 粒子在磁场中做匀速圆周运动,由图示情景可知: 粒子轨道半径:rcrbra, 粒子
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