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1、磁场对运动电荷的作用基础巩固题组(20分钟，50分)1下列关于洛伦兹力的说法中，正确的是()A只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同B如果把q改为q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变C洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直D粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变解析：选B.因为洛伦兹力的大小不但与粒子速度大小有关，而且与粒子速度的方向有关，如当粒子速度与磁场垂直时FqvB，当粒子速度与磁场平行时F0.又由于洛伦兹力的方向永远与粒子的速度方向垂直，因而速度方向不同时，洛伦兹力的方向也不同，所以A选项错；因为q改为q且速度反向，由左手定则可知洛
2、伦兹力方向不变，再由FqvB知大小也不变，所以B选项正确；因为电荷进入磁场时的速度方向可以与磁场方向成任意夹角，所以C选项错；因为洛伦兹力总与速度方向垂直，因此，洛伦兹力不做功，粒子动能不变，但洛伦兹力可改变粒子的运动方向，使粒子速度的方向不断改变，所以D选项错2如图所示，a是竖直平面P上的一点，P前有一条形磁铁垂直于P，且S极朝向a点，P后一电子在偏转线圈和条形磁铁的磁场的共同作用下，在水平面内向右弯曲经过a点在电子经过a点的瞬间条形磁铁的磁场对该电子的作用力的方向()A向上B向下C向左 D向右解析：选A.条形磁铁的磁感线方向在a点为垂直P向外，电子在条形磁铁的磁场中向右运动，所以根据左手定
3、则可得电子受到的洛伦兹力方向向上，A正确3图中a、b、c、d为四根与纸面垂直的长直导线，其横截面位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相同的电流，方向如图所示一带正电的粒子从正方形中心O点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是()A向上B向下C向左 D向右解析：选B.根据安培定则及磁感应强度的矢量叠加，可得O点处的磁场向左，再根据左手定则判断带电粒子受到的洛伦兹力向下4(2019宝鸡模拟)如图所示，平行长直导线ab、cd通以反向等大直流电，P点是两导线所在面上ab右侧的一个点现从P点沿平行ba方向打入一个带正电的粒子，粒子恰好可以经过ab、cd的中间线上一点O到达Q点，并且P到中线
4、的距离比Q到中线的距离大，则下列说法正确的是()Aab的电流方向是由b到a的B粒子在P点的速度大于在Q点的速度C粒子在P点的角速度大于在Q的角速度D粒子从P向O运动过程中的半径变小解析：选C.正粒子要能够经过O点，则正粒子向右偏转，说明ab与中线间的磁场方向垂直纸面向外，所以ab电流方向一定由a到b，A项错误；由于洛伦兹力不做功，所以粒子的速率不变，B项错误；速率不变，根据磁场叠加，中间线上磁感应强度最小，则P点磁感应强度大于Q的磁感应强度，由r知rPQ，C项正确；粒子从P到O的过程中半径变大，D项错误5如图所示，有界匀强磁场边界线SPMN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场，
5、粒子的带电荷量相同，其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60角，设两粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1t2为(重力不计)()A13 B43C11 D32解析：选D.粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，可求出从a点射出的粒子对应的圆心角为90，从b点射出的粒子对应的圆心角为60，由t可得t1t2906032，D正确6如图所示，半径为R的圆形区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于纸面向里，一带负电的粒子(不计重力)沿水平方向以速度v正对圆心入射，通过磁场区域后速度方向偏转了60.(1)求粒子的比荷及粒子在磁场中的运动时间t；(2)如果想使粒子通过
6、磁场区域后速度方向的偏转角度最大，在保持原入射速度的基础上，需将粒子的入射点沿圆弧向上平移的距离d为多少？解析：(1)粒子的轨迹半径：r粒子做圆周运动：qvBm由两式得粒子的比荷运动周期T在磁场中的运动时间tT由式得t(2)当粒子的入射点和出射点的连线是磁场圆的直径时，粒子速度偏转的角度最大由图可知sin 平移距离dRsin 由式得dR答案：(1)(2)R能力提升题组(25分钟，50分)1如图所示，ab是一弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，方向垂直纸面向里，有一束粒子对准a端射入弯管，粒子的质量、速度不同，但都是一价负粒子，则下列说法正确的是()A只有速度大小一定
7、的粒子可以沿中心线通过弯管B只有质量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管C只有质量和速度乘积大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管D只有动能大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管解析：选C.由R可知，在相同的磁场，相同的电荷量的情况下，粒子做圆周运动的半径决定于粒子的质量和速度的乘积即动量大小2如图所示，沿x方向有界、沿y方向无界的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直纸面向内，大量的速率不同的电子(不计重力)从O点沿x轴正方向进入磁场，最终离开磁场下列判断正确的是()A所有的电子都向x轴下方偏转B所有的电子都做类平抛运动C所有的电子在磁场中运动时速度不变D只要是速率不同的电子，它们在磁场中运动的时间就一定不同
8、解析：选A.根据左手定则，可以判断电子受到的洛伦兹力的方向向下，所以所有的电子都向x轴下方偏转，A正确；电子在磁场中做匀速圆周运动，B错误；洛伦兹力对电荷不做功，所有的电子在磁场中运动时速度大小不变，但方向时刻改变，C错误；电子的速度不同，所有电子在磁场旋转半个圆周后射出磁场，t都相同，它们运动的时间都相同，D错误3如图，ABCD是一个正方形的匀强磁场区域，经相等加速电压加速后的甲、乙两种带电粒子分别从A、D射入磁场，速度方向如图所示，它们均从C点射出，则它们的速率v甲v乙和它们通过该磁场所用时间t甲t乙的值分别为()A1121 B1221C2112 D1211解析：选B.带电粒子在电场中加速
9、有qUmv2，带电粒子在磁场中偏转有qvBm，联立解得v，即v，故；甲粒子在磁场中偏转用时t甲，乙粒子在磁场中偏转用时t乙可得，.由以上分析计算可知选项B正确4两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示若不计粒子的重力，则下列说法正确的是()Aa粒子带正电，b粒子带负电Ba粒子在磁场中所受洛伦兹力较大Cb粒子的动能较大Db粒子在磁场中运动时间较长解析：选C.由左手定则可知，a粒子带负电，b粒子带正电，A错误；由qvBm得r，故运动的轨迹半径越大，对应的速率越大，所以b粒子的速率较大，在磁场中所受洛伦兹力较大，B错误；
10、由Ekmv2可得b粒子的动能较大，C正确；由T知两者的周期相同，b粒子运动的轨迹对应的圆心角小于a粒子运动的轨迹对应的圆心角，所以b粒子在磁场中运动时间较短，D错误5一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示图中直径MN的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度顺时针转动在该截面内，一带电粒子从小孔M射入筒内，射入时的运动方向与MN成30角当筒转过90时，该粒子恰好从小孔N飞出圆筒不计重力若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为()A.BC. D解析：选A.如图所示，粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆弧所对应的圆心角由几何知识知为30，则，即，选项A正
11、确6如图所示，一个带负电的粒子沿磁场边界从A点射出，粒子质量为m、电荷量为q，其中区域、内的匀强磁场宽为d，磁感应强度为B，垂直纸面向里，区域宽也为d，粒子从A点射出后经过、区域后能回到A点，不计粒子重力(1)求粒子从A点射出到回到A点经历的时间t；(2)若在区域内加一水平向左的匀强电场且区域的磁感应强度变为2B，粒子也能回到A点，求电场强度E的大小；(3)若粒子经、区域后返回到区域前的瞬间使区域的磁场反向且磁感应强度减半，则粒子的出射点距A点的距离为多少？解析：(1)因粒子从A点出发，经过、区域后能回到A点，由对称性可知粒子做圆周运动的半径为rd由Bqvm得v所以运动时间为t.(2)在区域内由动能定理得qEdmvmv2由题意知在区域内粒子做圆周运动的半径仍为rd由2Bqv1m得v1联立解得E.(3)改变区域内磁场后，粒子运动的轨迹如图所示由Bqvm得R2d所以OCd粒子出射点距A点的距离为srROC(3)d.答案：(1)(2)(3)(3)d