35 洛仑磁力的作用同步测试学年高二物理选修31解析版.docx

1、35 洛仑磁力的作用同步测试学年高二物理选修31解析版3.3 磁感应强度同步课堂（满分60分，30分钟完成） 班级 姓名 总分 一、选择题（本题共9小题，每小题4分，共36分）1. 【2015-2016学年黑龙江省牡丹江市第一高级中学高二上学期期中考试】如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速度沿与x轴成30角从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比（ ）A. 1：2 B. 2：1 C. 1： D. 1：1【答案】B【解析】正离子进入磁场后，在洛伦兹力作用下向上偏转，而负离子在洛伦兹力作用下向下偏转正离子以60入射，则圆弧对应的圆心角为120，而负离子

2、以30入射，则圆弧对应的圆心角为60，所以正离子运动时间是负离子时间的2倍故选B.考点：带电粒子在匀强磁场中的运动.【名师点睛】此题考查带电粒子在磁场中的运动问题；此类题目的解题步骤为：定圆心、画轨迹、求半径则可画出正、负离子运动轨迹，由几何关系可知答案；注意运用左手定则判断洛伦兹力方向时四指指正电荷运动的方向，或者负电荷运动的相反的方向.2（多选）【2015-2016学年江苏省启东中学第一学期期中考试高二物理】如图所示是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A

3、1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场下列表述正确的是 （ ） A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小【答案】ABC【解析】进入B0的粒子满足，知道粒子电量后，便可求出m的质量，所以质谱仪可以用来分析同位素，故A正确；根据原理图可知粒子带正电，则受电场力向右，故洛伦兹力必向左，由左手定则可判断磁场方向垂直直面向外，故B正确；由qE=qvB，得v=E/B，此时离子受力平衡，可沿直线穿过选择器，故C正确；由可得：，知R越小，荷质比越大，故D错误；故选ABC.考点：质谱仪【名

4、师点睛】此题是对质谱仪的考查；质谱仪工作原理应采取分段分析的方法，即粒子加速阶段，速度选择阶段，在磁场中运动阶段三个阶段；解题时能列出三个阶段中粒子满足的物理方程，从而分析出粒子的荷质比.3.（多选）【2015-2016学年北京大学附属中学河南分校高二上学期期中考试】如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况以下说法中正确的是（ ）A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时， UH将变大B在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件

5、的工作面应保持水平D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化【答案】ABD【解析】产生电流的定向移动的电子在电场力和洛伦兹力作用下，最后处于平衡状态，即解得，将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时磁感应强度B增大，所以增大，在两极地磁场是沿竖直方向的，所以霍尔元件的工作面应保持水平，B正确；在赤道上方，地磁场沿水平方向，所以霍尔元件的工作面应保持竖直，C错误；如果改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，则垂直霍尔元件的工作的磁感应强度发生变化，所以发生变化，D正确；考点：考查了霍尔效应【名师点睛】解决本题的关键知道霍尔效应的原理，即稳定时电子所受的洛伦兹力和电场力平衡，测量地磁场强弱时

6、，让地磁场垂直通过元件的工作面，通过地磁场的方向确定工作面的位置4. （多选）【2015-2016学年黑龙江省牡丹江市第一高级中学高二上学期期中考试】1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是（ ）A该束带电粒子带正电； B速度选择器的P1极板带负电C在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小 D在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大【答案】AC【解析】带电粒子在磁场中向下偏转，磁场的方向垂直纸面向外，根据左手定则知，该粒子带正电故A正确；在平行金属板间，根据左手定则知，

7、带电粒子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则电场力的方向竖直向下，知电场强度的方向竖直向下，所以速度选择器的P1极板带正电故B错误；C、进入B2磁场中的粒子速度v是一定的，由牛顿第二定律得：，解得：，可知，r越大，比荷越小，粒子的质量m不一定大，故D错误，C正确故选AC.考点：质谱仪；带电粒子在磁场中的运动；速度选择器.【名师点睛】此题考查了质谱仪应用及其原理；解决本题的关键是会根据左手定则判断洛伦兹力的方向，以及知道在速度选择器中，电荷所受的电场力和洛伦兹力是平衡的；质谱仪是点此部分涉及到的很重要的仪器，应熟练掌握其工作原理.5（多选）【2015-2016学年黑龙江省牡丹江市第一高级中学高二期中考

8、试】环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如下图所示，正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞为维持带电粒了在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是（）A对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大B对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小C对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越小D对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变【答案】BC【

9、解析】电子在加速电场中，根据动能定理得：qU=mv2电子在匀强磁场中由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得得到，电子圆周运动的半径，周期；由上式知：对于给定的加速电压，在r不变时，带电粒子的比荷越大，则B越小故A错误，B正确；由上可知，加速电压U越大，粒子获得的速度v越大，要保持半径r不变，B应增大，则T会减小故C正确，D错误故选BC.考点：带电粒子在电场及在磁场中的运动.【名师点睛】本题是带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动类型，除了常规思路外，抓住隐含条件进行分析是关键本题的隐含条件是电子在磁场的运动半径不变，除此之外就是要会熟练推导粒子的半径及周期表达式.6. （多选）【2015-2016

10、学年黑龙江省牡丹江市第一高级中学高二上学期期中考试】目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理:将一束等离子体喷射入磁场（速度方向垂直纸面进去），在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。以下正确的是（ ） AB板带正电 BA板带正电 C其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大 D.其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大 【答案】ACD【解析】根据左手定则，等离子体射入时，正离子向下板偏转，负离子向上偏转，故B板带正电，A板带负电，选项A正确，B错误；随着正负离子的不断积聚，在AB板之间产生附加电场，当粒子受电场力等于洛伦兹力时达到平衡，此时，

11、解得：UAB=Bdv，故其他条件不变，只增大射入速度和增大磁感应强度UAB都会变大，故选项CD正确；故选ACD.考点：带电粒子在磁场中的运动【名师点睛】此题考查的实际上是霍尔效应；解题时根据左手定则判断洛伦兹力的方向，即可判断电荷的偏转方向，考查对磁流体发电机的理解能力此题还可以等效成流体切割磁感线，由E=Bvd求得发电机的电动势.7（多选）【20152016学年荆州中学上学期期中考试卷】如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内，O点是cd边的中点，一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下，从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场，现设法使该带电

12、粒子从O点沿纸面以与Od成300的方向，以大小不同的速率射入正方形内，下列说法中正确的是（ ）A若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从cd边射出磁场B若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从ad边射出磁场C若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从bc边射出磁场D若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从ab边射出磁场【答案】AC【解析】由题意可知，带电粒子的运动周期为T=2t0若该带电粒子在磁场中经历的时间是，粒子轨迹的圆心角为，根据几何知识得知，粒子射出磁场时与磁场边界的夹角为30，必定从cd射出磁场故A正确；当带电粒子的轨迹与ad边相切时，轨迹的圆心角为60，粒子运动的时间

13、为，在所有从ad边射出的粒子中最长时间为，故若该带电粒子在磁场中经历的时间是，一定不是从ad边射出磁场故B错误；若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则得到轨迹的圆心角为，由于，则一定从bc边射出磁场故C正确若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则得到轨迹的圆心角为，而粒子从ab边射出磁场时最大的偏向角等于60+90=150=，故不从ab边射出磁场故D错误考点：带电粒子在匀强磁场中运动【名师点睛】本题主要考查了带电粒子在匀强磁场中运动问题。属于难度很大的题目。本题是带电粒子在磁场中圆周运动类型，因为速度不同，所以半径不同，但粒子的周期是相同的，要抓住相同周期这一基本点，根据速度的偏向角等于轨迹的圆心角

14、，由圆心角确定粒子在磁场中的运动时间8（多选）【2015-2016学年江苏省启东中学第一学期期中考试高二物理】如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连带电粒子在磁场中运动的动能Ek随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是 （） A在Ek t图中应有t4 t3 = t3 t2 = t2 t1B高频电源的变化周期应该等于tx tx1C粒子加速次数越多，粒子最大动能一定越大D要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径【答案】AD【解析】根据周期公式知，粒子的

15、回旋的周期不变，与粒子的速度无关，所以t4-t3=t3-t2=t2-t1故A正确交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故电源的变化周期应该等于2（tx-tx-1），故B错误；根据可得，则粒子的最大动能，与加速的次数无关，与D形盒的半径以及磁感应强度有关故C错误，D正确故选AD9 【20152016学年孝感高中高二上学期期中考试】如图是质谱仪工作原理的示意图不计重力的带电粒子a、b经电压U加速（在A点初速度为零）后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2处图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则Aa的质量一定大于b的质量Ba的电荷量

16、一定大于b的电荷量Ca在磁场中运动的时间一定小于b在磁场中运动的时间Da的比荷一定小于b的比荷【答案】C【解析】设粒子经电场加速后的速度大小为v，磁场中圆周运动的半径为r，电荷量和质量分别为q、m，打在感光板上的距离为x根据动能定理，得，由牛顿第二定律和向心力公式得：，直径x=2r，得到，比荷；运动时间。由图可知，xaxb，U、B相同，则a的比荷一定大于b的比荷，但不能比较两者的质量和电荷；a在磁场中运动的时间一定小于b在磁场中运动的时间。故C正确，A、B、D错误。10、（多选）【2015-2016学年宁波效实中学高二物理期中试卷】如图所示，L1和L2为平行虚线，L1上方和L2下方有垂直纸面向

17、里的磁感应强度相同的匀强磁场，A、B两点都在L2上。带电粒子从A点以初速度v与L2成30角斜向上射出，经偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向上，粒子重力不计。下列说法中正确的是A带电粒子经过B点时的速度一定与在A点时的速度相同B若将带电粒子在A点时的初速度变大（方向不变），它仍能经过B点C若将带电粒子在A点的初速度方向改为与L2成60角斜向上，它也一定经过B点D粒子一定带正电荷【答案】 ABC【解析】试题分析：画出带电粒子运动的可能轨迹，B点的位置可能有下图四种如图，粒子B的位置在B2、B3时速度方向也斜向上，速度跟在A点时的速度大小相等，方向相同，速度相同A正确；根据轨迹，粒子经过边界

18、L1时入射点与出射点间的距离与经过边界L2时入射点与出射点间的距离相同，与速度无关所以当初速度大小增大一点，但保持方向不变，它仍有可能经过B点，B正确；如图，设L1与L2之间的距离为d，则A到B2的距离为：，所以，若将带电粒子在A点时初速度方向改为与L2成60角斜向上，当第一次以相同方向的速度通过L2的另一点时，两点间的距离，因为，知粒子能再次通过B点，C正确；如图分别是正负电荷的轨迹，正负电荷都可能D错误；故选ABC。二、非选择题（共3小题，功24分）11.【20152016学年荆州中学上学期期中考试卷】如图，在xoy平面内第二象限区域内有垂直纸面向内的匀强磁场B，其大小为0.2T，在A（-

19、6cm，0）点有一粒子发射源，向x轴上方180范围内发射的负粒子，粒子的比荷为，不计粒子重力，求:（1） 粒子在磁场中做圆周运动的半径.（2） 粒子在磁场中运动的最长时间是多少（结果用反三角函数表示）?（3） 若在范围内加一沿y轴负方向的匀强电场，从y轴上离O点最远处飞出的粒子经过电场后恰好沿x轴正向从右边界某点飞出，求出该点坐标（以厘米为单位）.【答案】（1） 0.05m；（2）（2） （6分）（3） （6分）【解析】（1）带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供 得=0.05m （2）粒子在磁场中运动周期如图所示的运动轨迹，运动时间最长为t分析可得 即粒子在磁场中运动的最长时间为

20、（3）运动轨迹如图所示从y轴最上方飞出的粒子坐标为（0，y3），右边界出射点为（10cm，y4）则有， 得y3=8cm sin0.6，有=37在x方向匀速直线运动 得 在y方向vyvsin37 出射时方向水平，则v y0y3.75cm 则y4=y3-y=4.25cm从电场右边界飞出的粒子坐标为（10cm，4.25cm）考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；向心力；带电粒子在匀强电场中的运动；运动的合成与分解【名师点睛】本题主要考查了带电粒子在匀强磁场中的运动、牛顿第二定律、带电粒子在匀强电场中的运动、运动的合成与分解的综合应用。属于难度很大的题目。本题是带电粒子在组合场中运动的问题，要求同学们能正

21、确分析粒子的受力情况确定运动情况，结合几何关系以及向心力公式、半径公式、周期公式求解；在电场中运动时，还在用到运动的合成与分解。其基本思路是：带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，可求得粒子运动的半径；先求出周期，然后根据，可求出粒子在磁场中运动的最长时间；粒子在电场中做类斜上抛运动，根据运动的合成与分解来解决这个过程的问题。 12【20142015学年陕西师大附中第一学期期中考试高二年级】（10分）如图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B0.10 T，磁场区域半径r m，左侧区域圆心为O1，磁场方向垂直纸面向里，右侧

22、区域圆心为O2，磁场方向垂直纸面向外，两区域切点为C.今有一质量为m3.21026 kg、带电荷量为q1.61019 C的某种离子，从左侧区域边缘的A点以速度v1106 m/s正对O1的方向垂直射入磁场，它将穿越C点后再从右侧区域穿出求：（1）该离子通过两磁场区域所用的时间； （2）离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大？（侧移距离指在垂直初速度方向上移动的距离）【答案】见解析【解析】（1）离子在磁场中做匀速圆周运动，在左、右两区域的运动轨迹是对称的，如图所示，设轨迹半径为R，圆周运动的周期为T由牛顿第二定律：qvB=m 又T 联立得：R T 将已知数据代入得R2 m 由轨迹图知tan ，即则通过两磁场区域所用的时间t2T 联立并代入已知数据得ts4.19106 s（2）在图中过O2向AO1作垂线，联立轨迹对称关系知侧移距离d2rsin 2将已知数据代入得d2sin m2 m