带电粒子在磁场中的运动习题含答案解析.docx
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带电粒子在磁场中的运动习题含答案解析
带电粒子在磁场中的运动习题(含答案)
一、单项选择题:
(本大题共8小题,每小题4分。
共32分。
)
1.发现通电导线周围存在磁场的科学家是( )
A.洛伦兹B.库仑
C.法拉第D.奥斯特
图1
2.如图1所示,一圆形区域存在匀强磁场,AC为直径,O为圆心,一带电粒子从A沿AO方向垂直射入磁场,初速度为v1,从D点射出磁场时的速率为v2,则下列说法中正确的是(粒子重力不计)( )
A.v2>v1,v2的方向必过圆心
B.v2=v1,v2的方向必过圆心
C.v2>v1,v2的方向可能不过圆心
D.v2=v1,v2的方向可能不过圆心图2
3.如图2所示
,带负电的金属环绕其轴OO′匀速转动时,放在环顶部的小磁针最后将( )
A.N极竖直向上
B.N极竖直向下
C.N极水平向左
D.小磁针在水平面转动图3
4.如图3,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直.给导线通以垂直纸面向里的电流,用FN表示磁铁对桌面的压力,用f表示
桌面对磁铁的摩擦力,则导线通电后与通电前相比较( )
A.FN减小,f=0B.FN减小,f≠0
C.FN增大,f=0D.FN增大,f≠0
图4
5.每时每刻都有大量宇宙射线向地球射来如图4所示,地磁场可以改变射线多数带电粒子的运动方向,使它们不能到达地面,这对地球上的生命有十分重要的意义.假设有一个带正电的宇宙射线粒子正垂直于地面向赤道射来,在地磁场的作用下,它将( )
A.向东偏转B.向南偏转
C.向西偏转D.向北偏转
图5
6.一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图5所示,径迹上的每一小段可近似看成圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变).从图中可以确定( )
A.粒子从a到b,带正电
B.粒子从b到a,带正电
C.粒子从a到b,带负电
D.粒子从b到a,带负电
7.“月球勘探者号”空间探测器运用高科技手段对月球近距离勘探,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,图6是探测器通过月球表面a、b、c、d四个位置时,拍摄到的电子运动轨迹照片.设电子速率相同,且与磁场方向垂直,则可知四个位置的磁场从强到弱的排列正确的是( )
图6
A.Bb→Ba→Bd→BcB.Bd→Bc→Bb→Ba
C.Bc→Bd→Ba→Bb
D.Ba→Bb→Bc→Bd
8.如图所示,匀强电场E方向竖直向下,水平匀强磁场B垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量同种电荷。
已知a静止,b、c在纸面均做匀速圆周运动(轨迹未画出)。
以下说确的是()
A.a的质量最大,c的质量最小,b、c都沿逆时针方向运动
B.b的质量最大,a的质量最小,b、c都沿顺时针方向运动
C.三个油滴质量相等,b沿顺时针方向运动,c沿逆时针方
向运动
D.三个油滴质量相等,b、c都沿顺时针方向运动
二、双项选择题:
(本大题共4小题,每小题6分,共24分。
)
9.下列关于磁场和磁感线的描述中正确的是( )
A.磁感线可以形象地描述各点磁场的方向
B.磁感线不是磁场中客观存在的线
C.磁感线总是从磁铁的N极出发,到S极终止
D.实验中观察到的铁屑的分布就是磁感线
图7
10.在磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,水平放置一根通电长直导线,电流的方向垂直于纸面向里.如图7所示,a、b、c、d是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中( )
A.b、d两点的磁感应强度大小相等
B.a、b两点的磁感应强度大小相等
C.c点的磁感应强度的值最小
D.b点的磁感应强度的值最大
11.如右图所示为带电粒子(不计重力)在匀强磁场中的运动轨迹.中央是一块金属薄板,粒子穿过金属板时有动能损失.则( )
A.粒子带负电
B.粒子的运动路径是abcde
C.粒子的运动路径是edcba
D.d点速度比b点速度大
12如图所示,一个带负电的油滴以水平向右的速度v进入一个方向垂直纸面向外的匀强磁场B后,保持原速度做匀速直线运动,若使匀强磁场发生变化,则下列判断正确的是( )
A.磁场B减小,油滴动能增加
B.磁场B增大,油滴机械能不变
C.使磁场方向反向,油滴动能减小
D.使磁场反向后再减小,油滴重力势能增大
三、计算题:
(共3小题,共44分)
13.(16分)用两个一样的弹簧吊着一根铜棒,铜棒所在虚线围有垂直于纸面的匀强磁场,棒以自左向右的电流(如图所示),当棒静止时,两弹簧秤的读数为F1;若将棒中的电流方向反向(大小保持不变),当棒静止时,两弹簧秤的示数为F2,且F2>F1,根据这两个数据,试求:
(1)磁场的方向;
(2)安培力的大小;
(3)铜棒的重力。
14.(18分)如图15所示,直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场.一电子(质量为m、电荷量为e)以v的速度从点O与MN成30°角的方向射入磁场中,求:
(1)电子从磁场中射出时距O点多远;
(2)电子在磁场中运动的时间为多少.
15.(20分)质量为m,电荷量为q的带负电粒子自静止开始,经M、N板间的电场加速后,从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中,该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L,如图14所示.已知M、N两板间的电压为U,粒子的重力不计.
(1)正确画出粒子由静止开始至离开匀强磁场时的轨迹图(用直尺和圆规规作图);
(2)求匀强磁场的磁感应强度B.
高二物理周六测答卷
班别学号
一、二选择题:
(共56分)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
三、计算题:
13、(16分)
14、(18分)
15、(20分)
高二十六周物理周六测试参考答案
一.二选择题(共56分)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
D
B
C
C
A
B
D
D
AB
AC
CD
AB
三、计算题(共44分)
13.(10分)解:
(1)由F2>F1,可以确定磁场的方向为垂直纸面向里。
(2)设铜棒的重力为G,安培力的大小为F,则由平衡条件得:
2F1=G―F,
2F2=G+F,
根据这两个方程,解得
铜棒的重力G=F1+F2(
安培力的大小F=F2-F1
14.
(1)
(2)
解析
(1)
由左手定则可判断出电子应落在ON之间,根据几何关系可解得圆心角为60°,则电子出射点距O点的距离等于电子的运动半径
.
(2)电子在磁场中的运动时间应为
t=
T=
15.
(1)轨迹图见解析
(2)
解析
(1)作粒
子经电场和磁场的轨迹图,如图所示.
(2)设粒子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v,由动能定理得:
qU=
mv2①
粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设其
半径为r,则:
qvB=m
②
由几何关系得:
r2=(r-L)2+d2③
联立①②③式得:
磁感应强度B=
.
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