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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流高二磁场综合训练二(十).精品文档.磁场综合训练二1. (多选)如图所示，在沿水平方向向里的匀强磁场中，带电小球A与B在同一直线上，其中小球B带正电荷并被固定，小球A与一水平放置的光滑绝缘板C接触(不粘连)而处于静止状态。若将绝缘板C沿水平方向抽去后，以下说法正确的是()A小球A仍可能处于静止状态B小球A将可能沿轨迹1运动C小球A将可能沿轨迹2运动D小球A将可能沿轨迹3运动解析小球A处于静止状态，可判断小球A带正电，若此时小球A所受重力与库仑力平衡，将绝缘板C沿水平方向抽去后，小球A仍处于静止状态；若库仑力大于小球A所受重力，则将绝缘板C沿水
2、平方向抽去后，小球A向上运动，此后小球A在库仑力、重力、洛伦兹力的作用下将可能沿轨迹1运动。答案AB2“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，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. BT C. DT2解析根据牛顿第二定律及洛伦兹力公式得：qvB由题意知：EkT，可得v2T联立得：B，选项A正确。答案A3.如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连
3、线的中点，连线上a、b两点关于O点对称。导线中均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度Bk，式中k是常数、I是导线中的电流、r为点到导线的距离。一带正电的小球以初速度v0从a点出发沿连线运动到b点。关于上述过程，下列说法正确的是()A小球先做加速运动后做减速运动B小球一直做匀速直线运动C小球对桌面的压力先减小后增大D小球对桌面的压力一直增大解析由右手螺旋定则可知，M处的通电导线产生的磁场，在MO区域的磁场垂直MO向里，离导线越远磁场越弱，所以磁场由M到O逐渐减弱，N处的通电导线在ON区域产生的磁场垂直于MO向外，由O到N逐渐增强，带正电的小球由a点沿ab连线运动
4、到b点，受到的洛伦兹力FBqv，从M到O洛伦兹力的方向向上，随磁场的减弱逐渐减小，从O到N洛伦兹力的方向向下，随磁场的增强逐渐增大，所以对桌面的压力一直在增大，选项D正确，选项C错误；由于桌面光滑，洛伦兹力的方向始终沿竖直方向，所以小球在水平方向上不受力，做匀速直线运动，选项B正确，选项A错误。答案BD4. 如图所示，在平板PQ上方有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。某时刻有a、b、c三个电子(不计重力)分别以大小相等、方向如图所示的初速度va、vb和vc经过平板PQ上的小孔O射入匀强磁场。这三个电子打到平板PQ上的位置到小孔O的距离分别是la、lb和lc，电子在磁场中运动的时间分别为ta、t
5、b和tc。整个装置放在真空中。则下列判断正确的是()Alalclb BlalblcCtatbtc Dtatbtc解析由带电粒子在磁场中运动的特征可以画出这三个电子在磁场中运动的轨迹，如图所示。由带电粒子在磁场中运动的半径公式R和周期公式T很容易得出lalclb，tatbtc，所以B、C错误，A、D正确。答案AD5. 如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入横截面为一正方形的匀强磁场区，在从ab边离开磁场的电子中，下列判断正确的是()A从b点离开的电子速度最大B从b点离开的电子在磁场中运动时间最长C从b点离开的电子速度偏转角最大D在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合解析根据Bqv
6、和T可知，电子在磁场中的运动半径越大，速度越大，由此可知，从b点离开的电子速度最大，A正确；转过的角度越大，时间越长，B错误；从a点射出的电子偏转角最大，C错误；在磁场中运动时间相同的电子，由于周期相同，其偏转角也相同，因此半径也相同，所以其轨迹线一定重合，D正确。答案AD6.如图所示，为一圆形区域的匀强磁场，在O点处有一放射源，沿半径方向射出速率为v的不同带电粒子，其中带电粒子1从A点飞出磁场，带电粒子2从B点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力，则()A带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为31B带电粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为1C带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比为21D带电
7、粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比为12解析带电粒子在匀强磁场中运动，r，设圆形磁场区域的半径为R，由几何关系得，tan 60，tan 30，联立解得带电粒子的运动半径之比，由知粒子1的比荷与带电粒子2的比荷的比为31，A正确，B错误；由tT知带电粒子1与带电粒子2在磁场中运动时间的比值为，C、D错误。答案A7.如图所示，匀强磁场中有一个电荷量为q的正离子，自a点沿半圆轨道运动，当它运动到b点时，突然吸收了附近若干电子，接着沿另一半圆轨道运动到c点，已知a、b、c在同一直线上，且acab，电子的电荷量为e，电子质量可忽略不计，则该离子吸收的电子个数为()A. B. C. D.解析离子在匀强
8、磁场中做匀速圆周运动的半径r，离子碰上电子后半径发生变化，r，所以q，qq，D正确。答案D8如图所示，一个质量为m、电荷量为e的粒子从容器A下方的小孔S，无初速度地飘入电势差为U的加速电场，然后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片M上。下列说法正确的是()A粒子进入磁场时的速率v B粒子在磁场中运动的时间tC粒子在磁场中运动的轨道半径r D若容器A中的粒子有初速度，则粒子仍将打在照相底片上的同一位置解析在加速电场中由动能定理得eUmv2，所以粒子进入磁场时的速度v ，A正确；由evBm得粒子的半径r ，C正确；粒子在磁场中运动了半个周期t，B错误；若容器A中的粒子有初速度，则粒
9、子在磁场中做匀速圆周运动的半径发生变化，不能打在底片上的同一位置，D错误。答案AC9. 如图所示，在圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，ab是圆的直径。一不计重力的带电粒子从a点射入磁场，速度大小为v，当速度方向与ab成30角时，粒子在磁场中运动的时间最长，且为t；若相同的带电粒子从a点沿ab方向射入磁场，也经时间t飞出磁场，则其速度大小为()A.v B.v C.v D.v解析设磁场区域的轨道半径为R，粒子在磁场中运动时间最长，从a点射入，b点射出，圆心角为60，带电粒子做圆周运动的半径为2R；若带电粒子沿ab方向在磁场中运动时间也为t，则运动的圆心角也为60，带电粒子做圆周运动的半径为R；
10、根据2R和R，解得vv，选项D正确。答案D10如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面的圆形匀强磁场区域，其边界过原点O，x轴b点和y轴的a点，其中a点坐标为(0，L)。一不计重力的带电粒子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从b点射出磁场，此时速度的方向与x轴正方向的夹角为60。下列说法正确的是()A带电粒子在磁场中运动的时间为B带电粒子在磁场中运动的时间为C磁场区域的圆心坐标为(L，L)D带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，2L)解析根据几何关系，带电粒子在磁场中做圆周运动的半径为2L，带电粒子做圆周运动的圆心为(0，L)，选项D错误；带电粒子在磁场中的运动时间为tT，
11、其中T，所以t，选项A错误，选项B正确；连接ab，ab的中点就是磁场区域的圆心，圆心坐标为(L，L)，选项C正确。答案BC11.如图所示，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，一电荷量为q(q0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为，已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60，则粒子的速率为(不计重力)()A. B. C. D.解析带电粒子从距离ab为处射入磁场，且射出时与射入时速度方向的夹角为60，粒子运动轨迹如图，ce为射入速度所在直线，d为射出点，射出速度反向延长交ce于f点，磁场区域圆心为
12、O，带电粒子所做圆周运动圆心为O，则O、f、O在一条直线上，由几何关系得带电粒子所做圆周运动的轨迹半径为R，由qvB，解得v，选项B正确。答案B12.如图所示圆形区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准圆心O射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则在磁场中运动时间越长的带电粒子()A速率一定越小B速率一定越大C在磁场中通过的路程越长D在磁场中的周期一定越大解析根据公式T可知，粒子的比荷相同，它们进入匀强磁场后做匀速圆周运动的周期相同，选项D错误；如图所示
13、，设这些粒子在磁场中的运动圆弧所对应的圆心角为，则运动时间tT，在磁场中运动时间越长的带电粒子，圆心角越大，运动半径越小，根据r可知，速率一定越小，选项A正确，B错误；当圆心角趋近180时，粒子在磁场中通过的路程趋近于0，所以选项C错误。答案A13.为了科学研究的需要，常常将质子(H)和粒子(He)等带电粒子贮存在圆环状空腔中，圆环状空腔置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场(偏转磁场)中，磁感应强度大小为B。如果质子和粒子在空腔中做圆周运动的轨迹相同(如图中虚线所示)，偏转磁场也相同。比较质子和粒子在圆环状空腔中运动的动能EH和E、运动的周期TH和T的大小，有()AEHE，THT BEHE，THT
14、CEHE，THT DEHE，THT解析粒子在空腔中做匀速圆周运动，满足qvBm，得v，所以Ekmv2，而质子(H)和粒子(He)的是相等的，所以EHE，选项C、D错误；T，而质子(H)和粒子(He)的是不相等的，选项B正确，A错误。答案B14.如图所示，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()A2 B. C1 D.解析设粒子在铝板上方和下方的速率及轨道半径分别为v1、v2
15、及R1、R2。由牛顿第二定律及洛伦兹力公式得：qv1B上 qv2B下 由题意知：R12R2 mvmv 联立得：，选项D正确。答案D15.图为某磁谱仪部分构件的示意图。图中，永磁铁提供匀强磁场，硅微条径迹探测器可以探测粒子在其中运动的轨迹。宇宙射线中有大量的电子、正电子和质子。当这些粒子从上部垂直进入磁场时，下列说法正确的是()A电子与正电子的偏转方向一定不同B电子与正电子在磁场中运动轨迹的半径一定相同C仅依据粒子运动轨迹无法判断该粒子是质子还是正电子D粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越小解析由于电子和正电子带电性相反，若入射速度方向相同时，受力方向相反，则偏转方向一定相反，选项A正确；
16、由于电子和正电子的入射速度大小未知，根据r可知，运动半径不一定相同，选项B错误；虽然质子和正电子带电荷量及电性相同，但是两者的质量和速度大小未知，由r知，根据运动轨迹无法判断粒子是质子还是正电子，选项C正确；由Ekmv2，则r，可知粒子的动能越大，它在磁场中运动轨迹的半径越大，选项D错误。答案AC16.如图所示，虚线MN将平面分成和两个区域，两个区域都存在与纸面垂直的匀强磁场。一带电粒子仅在磁场力作用下由区运动到区，弧线aPb为运动过程中的一段轨迹，其中弧aP与弧Pb的弧长之比为21，下列判断一定正确的是()A两个磁场的磁感应强度方向相反，大小之比为21B粒子在两个磁场中的运动速度大小之比为1
17、1C粒子通过aP、Pb两段弧的时间之比为21D弧aP与弧Pb对应的圆心角之比为21解析粒子在磁场中所受的洛伦兹力指向运动轨迹的凹侧，结合左手定则可知，两个磁场的磁感应强度方向相反，根据题中信息无法求得粒子在两个磁场中运动轨迹所在圆周的半径之比，所以无法求出两个磁场的磁感应强度之比，选项A错误；运动轨迹粒子只受洛伦兹力的作用，而洛伦兹力不做功，所以粒子的动能不变，速度大小不变，选项B正确；已知粒子通过aP、Pb两段弧的速度大小不变，而路程之比为21，可求出运动时间之比为21，选项C正确；由图知两个磁场的磁感应强度大小不等，粒子在两个磁场中做圆周运动时的周期T也不等，粒子通过弧aP与弧Pb的运动时
18、间之比并不等于弧aP与弧Pb对应的圆心角之比，选项D错误。答案BC17.如图所示，边界OA与OC之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界OA上有一粒子源S。某一时刻，从S平行于纸面向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所有粒子的初速度大小相同，经过一段时间后有大量粒子从边界OC射出磁场。已知AOC60，从边界OC射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于(T为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界OC射出的粒子在磁场中运动的时间可能为()A. B. C. D.解析粒子在磁场中做逆时针方向的圆周运动，由于所有粒子的速度大小相同，故弧长越小，粒子在磁场中运动的时间就越短，由
19、于粒子在磁场中运动的最长时间为，沿SA方向射出的粒子在磁场中运动时间最长，如图所示，作出粒子运动轨迹图，由几何关系可知当粒子在磁场中做圆周运动绕过的弧所对应的弦垂直边界OC时，粒子在磁场中运动时间最短，由于SDOC，则SDES，即弦SD等于半径OD、OS，相应DOS60，即最短时间为tT。答案ABC18.在xOy平面上以O为圆心，半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面。一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，从原点O以初速度v沿y轴正方向开始运动，经时间t后经过x轴上的P点，此时速度与x轴正方向成角，如图3所示。不计重力的影响，则下列关系一定成立的是()A若r
20、，则090 B若r，则tC若t，则r D若r，则r解析带电粒子在磁场中从O点沿y轴正方向开始运动，圆心一定在垂直于速度的方向上，即在x轴上，轨道半径R。当r时，P点在磁场内，粒子不能射出磁场区，所以垂直于x轴过P点，最大且为90，运动时间为半个周期，即t；当r时，粒子在到达P点之前射出圆形磁场区，速度偏转角在大于0、小于180范围内，如图所示，能过x轴的粒子的速度偏转角90，所以过x轴时090，A对，B错；同理，若t，则r，若r，则t，C错，D对。答案AD19.)如图所示，MN、PQ之间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁场区域水平方向足够长，MN、PQ间距为L，现用电子枪将电子从O点垂直边界MN射
21、入磁场区域，调整电子枪中的加速电压可使电子从磁场边界不同位置射出。a、b、c为磁场边界上的三点，下列分析正确的是()A从a、b、c三点射出的电子速率关系为vavbvcB从a、b、c三点射出的电子速率关系为vavcvbC若从边界MN射出的电子出射点与O点的距离为s，则无论怎样调整加速电压，必有0s2LD若从边界PQ射出的电子出射点与O点的距离为s，则无论怎样调整加速电压，必有Ls2L解析画出轨迹圆可知，从a、b、c三点射出的电子的半径关系为RaRbRc，由R，知vavbvc，A对，B错；电子垂直于边界MN射入磁场，能从边界MN射出，其轨迹的最大圆与边界PQ相切，则无论怎样调整加速电压，必有0s2
22、L，C对；若电子从边界PQ射出，其轨迹的最小圆也与边界PQ相切，则无论怎样调整加速电压，必有LsL，D错。答案AC20如图所示，在一个边长为a的正六边形区域内存在磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。三个相同带正电的粒子，比荷为，先后从A点沿AD方向以大小不等的速度射入匀强磁场区域，粒子在运动过程中只受磁场力作用。已知编号为的粒子恰好从F点飞出磁场区域，编号为的粒子恰好从E点飞出磁场区域，编号为的粒子从ED边上的某一点垂直边界飞出磁场区域。求：(1)编号为的粒子进入磁场区域的初速度大小；(2)编号为的粒子在磁场区域内运动的时间；(3)编号为的粒子在ED边上飞出的位置与E点的距离。解析(1)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r1，初速度大小为v1，则qv1Bm由几何关系可得r1解得v1(2)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r2，线速度大小为v2，周期为T2，则qv2Bm，T2解得T2由几何关系可得，粒子在正六边形区域磁场运动过程中，转过的圆心角为60，则粒子在磁场中运动的时间t(3)设编号为的粒子在正六边形区域磁场中做圆周运动的半径为r3，由几何关系可得AE2acos 30ar32aO3E3aEGr3O3E(23)a