2021屆高考新課改物理一輪復習考點精煉（25）磁場對運動電荷的作用1.下列關(guān)于電荷所受電場力和洛侖茲力，正確的說法是( )A.電荷在磁場中一定受洛侖茲力作用B.電荷在電場中一定受電場力作用C.電荷所受電場力一定與該處電場方向一致D.電荷所受的洛侖茲力一定與磁場方向一致2.圖中為四根與紙面垂直的長直導線，其橫截面位于正方形的四個頂點上，導線中通有大小相同的電流，方向如圖所示一帶正電的粒子從正方形中心點沿垂直于紙面的方向向外運動，它所受洛倫茲力的方向是( )A向上B向下C向左D向右3.如圖，邊長為l的正方形內(nèi)存在勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面（所在平面）向外。邊中點有一電子發(fā)射源O，可向磁場內(nèi)沿垂直于邊的方向發(fā)射電子。已知電子的比荷為k。則從兩點射出的電子的速度大小分別為( )A，B，C，D，4.如圖所示，正六邊形abcdef區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，有兩個質(zhì)量和電荷量都相等的粒子沿ad方向射入磁場后分別從b、e兩點射出，不計粒子重力下列說法正確的是（）A兩粒子的速率相等B從b點射出的粒子速率較大C從b點射出的粒子在磁場中運動時間較長D從e點射出的粒子在磁場中運動時間較長5.帶電質(zhì)點在勻強磁場中運動,某時刻速度方向如圖所示,所受的重力和洛倫茲力的合力恰好與速度方向相反,不計阻力,則在此后的一小段時間內(nèi),帶電質(zhì)點將( )A.可能做直線運動B.可能做勻減速運動C.可能做勻速圓周運動D. 一定做曲線運動6.如圖，虛線所示的圓形區(qū)域內(nèi)存在一垂直于紙面的勻強磁場，為磁場邊界上的一點，大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過點，在紙面內(nèi)沿不同方向射入磁場。若粒子射入速率為，這些粒子在磁場邊界的出射點分布在二分之一圓周上；若粒子射入速率為，相應的出射點分布在三分之一圓周上。不計重力及帶電粒子之間的相互作用。則為( )A.B.C.D.7.如圖所示,在邊界上方有垂直紙面向里的勻強磁場,一對正、負電子同時從邊界上的點沿與成角的方向以相同的速度射入磁場中,則關(guān)于正、負電子,下列說法不正確的是( )A.在磁場中的運動時間相同B.在磁場中運動的軌道半徑相同C.出邊界時兩者的速度相同D.出邊界點到點處的距離相等8.如圖所示，勻強磁場的方向垂直紙面向里，一帶電微粒從磁場邊界點垂直于磁場方向射入，沿曲線打到屏上的a點，通過段用時為t。若該微粒經(jīng)過點時，與一個靜止的不帶電微粒碰撞并結(jié)合為一個新微粒，最終打到屏上。兩個微粒所受重力均忽略。新微粒運動的( )A.軌跡為，至屏幕的時間將小于tB.軌跡為，至屏幕的時間將大于tC.軌跡為，至屏幕的時間將等于tD.軌跡為，至屏幕的時間將大于t9.如圖所示,在直角三角形區(qū)域(含邊界)內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強磁場,磁感應強度大小為,邊長,一個粒子源在點將質(zhì)量為,電荷量為的帶正電粒子以大小和方向不同的速度射入磁場,在磁場中運動時間最長的粒子中,速度的最大值是( )A.B.C.D.10.如圖所示，是邊長為L的正方形，在四分之一圓區(qū)域內(nèi)有垂直正方形平面向外的勻強磁場，磁場的磁感應強度為B。一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子從b點沿方向射入磁場時，粒子恰好能通過c點，不計粒子的重力，則粒子的速度大小為（ ）A.B.C.D.11.如圖所示，在的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場；在的區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向外的勻強磁場，區(qū)域和區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應強度大小分別為和。已知質(zhì)量為、所帶電荷量為的粒子沿軸正方向從原點射入?yún)^(qū)域I中。（1）若粒子能進入?yún)^(qū)域的勻強磁場，求粒子第一次進入?yún)^(qū)域的可能位置和速度的范圍。（2）為使粒子能進人區(qū)域且不能返回原點，粒子射入?yún)^(qū)域時的速度應滿足什么條件？12.如圖所示，在平面內(nèi)，以為圓心、為半徑的圓內(nèi)有垂直平面向外的勻強磁場，軸下方有垂直平面向里的勻強磁場，兩區(qū)域磁感應強度大小相等；第四象限有一與軸成角傾斜放置的擋板，兩點在坐標軸上，且兩點間的距離大于，在圓形磁場的左側(cè)的區(qū)間內(nèi)，均勻分布著質(zhì)量為、電荷量為的一簇帶電粒子，當所有的粒子均沿軸正向以速度射入圓形磁場區(qū)域時，粒子偏轉(zhuǎn)后都從點進入軸下方磁場，結(jié)果有一半粒子能打在擋板上；不計粒子重力、不考慮粒子間相互作用力；求：(1)磁場的磁感應強度的大?。?2)擋板端點的坐標；(3)擋板上被粒子打中的區(qū)域長度。參考答案1.答案：B解析：電荷在磁場中不一定受到磁場力，比如運動方向與磁場平行，故A錯誤；電荷在電場中一定受到電場力，故B正確；正電荷在電場中所受電場力方向與電場方向相同，負電荷受力方向與電場方向相反，故C錯誤；電荷在磁場中的運動方向和磁場方向不在同一線上時，電荷受洛倫茲力作用，洛倫茲力方向和磁場垂直，故D錯誤2.答案：B解析：帶電粒子在磁場中受洛倫茲力，磁場為4根長直導線在O點產(chǎn)生的合磁場，根據(jù)右手定則，a在O點產(chǎn)生的磁場方向為水平向左，b在O點產(chǎn)生磁場方向為豎直向上，c在O點產(chǎn)生的磁場方向為水平向左，d在O點產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，所以合場方向水平向左。根據(jù)左手定則，帶正電粒子在合磁場中洛倫茲力方向向下。故選B。3.答案：B解析：電子的運動軌跡如圖所示，由牛頓第二定律得，得，電子從a點射出，聯(lián)立解得，電子從d點射出，由幾何關(guān)系得，解得，聯(lián)立解得，故B正確，A、C、D錯誤。4.答案：C解析：兩粒子在磁場中運動，洛倫茲力提供向心力，得，如下圖分析可知，兩粒子運動的軌道半徑不同，則速率不同，因為，故從b點射出的粒子速率較小，AB錯誤；粒子在磁場中運動的時間，因兩粒子的質(zhì)量和電荷量都相等，又是同一磁場，故它們在磁場中運動的時間，與轉(zhuǎn)過的圓心角大小成正比，因，故從b點射出的粒子，在磁場中運動的時間較長，C正確，D錯誤。5.答案：D解析：在圖示時刻,質(zhì)點所受合力方向與質(zhì)點速度方向相反,質(zhì)點做減速運動,質(zhì)點速度減小,由可知,質(zhì)點受到的洛倫茲力減小,則質(zhì)點所受重力與洛倫茲力的合力與速度方向不再在同一直線上,即質(zhì)點的速度方向與所受合力方向不在同一直線上,質(zhì)點將做曲線運動;由于合力方向與速度方向不垂直,質(zhì)點不可能做勻速圓周運動,故選D。6.答案：A解析：設(shè)圓形區(qū)域磁場的半徑為r,當速度大小為時，從P點入射的粒子射出磁場時與磁場邊界的最遠交點與射入點之間的距離等于該粒子做圓周運動的直徑，由幾何關(guān)系得軌跡圓半徑為，從P點入射的粒子射出磁場時與磁場邊界的最遠交點為N,由題意知,由幾何關(guān)系得軌跡圓的半徑為，根據(jù)洛倫茲力充當向心力可知，解得故速度與半徑成正比,因此，故A正確，BCD錯誤。故選：A。7.答案：A解析：A、粒子在磁場中運動周期為，則知兩個離子圓周運動的周期相等。根據(jù)左手定則分析可知，正離子逆時針偏轉(zhuǎn)，負離子順時針偏轉(zhuǎn)，重新回到邊界時正離子的速度偏向角為，軌跡的圓心角也為，運動時間；同理，負離子運動時間，顯示時間不相等。故A錯誤；B、由得：，由題大小均相同，則相同，故B正確；C、正負離子在磁場中均做勻速圓周運動，速度沿軌跡的切線方向，根據(jù)圓的對稱性可知，重新回到邊界時速度大小與方向相同。故C正確；D、根據(jù)幾何知識可得，重新回到邊界的位置與點距離，相同，則相同，故D正確；8.答案：D解析：帶電粒子和不帶電粒子相碰,動量守恒故總動量不變;而總電量保持不變,則由可得R保持不變,故軌跡應為pa;因周期可知,因m增大,故周期增大,因所對應的弧線不變,圓心角不變,故pa所用的時間將大于t;故選D.9.答案：A解析：粒子沿ab邊界方向射入磁場，從ac邊射出磁場時轉(zhuǎn)過的圓心角最大，粒子在磁場中的運動時間最長，粒子速度最大時運動的軌跡與bc相切，粒子的運動軌跡如圖所示：由題意可知：。，邊長，則，四邊形是正方形，粒子的軌道半徑：，粒子做圓周運動，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得：，解得，故A正確。故選A。10.答案：C解析：粒子沿半徑方向射入磁場，則出射速度的反向延長線一定經(jīng)過圓心a，由于粒子能經(jīng)過c點，因此粒子出磁場時的速度方向一定沿方向，軌跡如圖，由幾何關(guān)系可知，粒子做勻速圓周運動的半徑為，根據(jù)牛頓第二定律得，解得，故C正確。11.答案：(1)不進人區(qū)域磁場的最大半徑，故第一次進入?yún)^(qū)域的勻強磁場可能位置為橫坐標，縱坐標的區(qū)域內(nèi)此時對應的速度為，有解得故。(2)粒子能返回原點的條件是在區(qū)域磁場中的偏轉(zhuǎn)軌跡的圓心必須在軸上粒子在區(qū)域和區(qū)域里的偏轉(zhuǎn)半徑的關(guān)系為由得由得又解得由得故粒子能進入磁場區(qū)域且不能返回原點的條件是射入?yún)^(qū)域的速度且。解析：12.答案：(1)設(shè)一粒子自磁場邊界點進入磁場，該粒子由點射出圓形磁場，軌跡如圖甲所示，過點做速度的垂線長度為，為該軌跡圓的圓心。連接、，可證得為菱形，根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知：粒子在圓形磁場中的軌道半徑，由得：(2)有一半粒子打到擋板上需滿足從點射出的沿軸負方向的粒子、沿軸負方向的粒子軌跡剛好與擋板相切，如圖乙所示，過圓心做擋板的垂線交于點，點的坐標為；(3)設(shè)打到擋板最左側(cè)的粒子打在擋板上的點，如圖丙所示， 過點做擋板的垂線交于點，擋板上被粒子打中的區(qū)域長度解析：