2020版高考物理大一轮复习 第九章 能力课 带电粒子在匀强磁场及复合场中的运动训练（含解析）教科版

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1、能力课　带电粒子在匀强磁场及复合场中的运动一、选择题(1～6题为单项选择题，7～9题为多项选择题)1．如图1所示，一束带负电的粒子(质量为m、电荷量为e)以速度v垂直磁场的边界从A点射入磁感应强度为B、宽度为d的匀强磁场中。若粒子的速度大小可变，方向不变，要使粒子不能通过磁场的右边界，则粒子的速度最大不能超过(　　)图1A.B.C.D.解析　解答此题时可从动态圆模型角度思考，通过画出几个粒子速度大小不同的轨迹圆弧，从而得到临界轨迹圆弧，如图所示，由几何关系可知：R＝d，即粒子运动轨迹与磁场的右边界相切，又evB＝联立解得v＝。故选项C正确。答案　C2．(2017·河南洛阳市统考)如图

2、2所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力)，经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子最后落到P点，设OP＝x，下列图线能够正确反映x与U之间的函数关系的是(　　)图2解析　带电粒子在电场中加速时，由动能定理得qU＝mv2，而在磁场中偏转时，由牛顿第二定律得qvB＝m，依题意x＝2r，联立解得x＝，因此正确答案为B。答案　B3．(2016·厦门一模)如图3所示，空间的某个复合场区域内存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。质子由静止开始经一加速电场加速后，垂直于复合场的边界进入并沿直线穿过场区，质子(不计重力)穿过复合场区所用时间为t，从复合

3、场区穿出时的动能为Ek，则(　　)图3A．若撤去磁场B，质子穿过场区时间大于tB．若撒去电场E，质子穿过场区时间等于tC．若撒去磁场B，质子穿出场区时动能大于EkD．若撤去电场E，质子穿出场区时动能大于Ek解析　质子在电场中是直线加速，进入复合场，电场力与洛伦兹力等大反向，质子做匀速直线运动。若撤去磁场，只剩下电场，质子做类平抛运动，水平分运动是匀速直线运动，速度不变，故质子穿过场区时间不变，等于t，A错误；若撒去电场，只剩下磁场，质子做匀速圆周运动，速率不变，水平分运动的速度减小，故质子穿过场区时间增加，大于t，B错误；若撤去磁场，只剩下电场，质子做类平抛运动，电场力做正功，故末动

4、能大于Ek，C正确，若撤去电场，只剩下磁场，质子做匀速圆周运动，速率不变，末动能不变，仍为Ek，D错误。答案　C4．如图4所示，边长为L的正方形ABCD区域内存在磁感应强度方向垂直于纸面向里、大小为B的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为－q的粒子从AB边的中点处垂直于磁感应强度方向射入磁场，速度方向与AB边的夹角为30°。若要求该粒子不从AD边射出磁场，则其速度大小应满足(　　)图4A．v≤B．v≥C．v≤D．v≥解析　当粒子的轨迹跟AD边相切时，粒子恰好不从AD边射出，通过作图，知rmsin30°＝，得rm＝L，此时的速度为vm＝，而满足条件的半径r应小于等于L，故有v≤，C正确。答

5、案　C5．如图5所示，△ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，比荷为的电子以速度v0从A点沿AB边入射，欲使电子经过BC边，磁感应强度B的取值为(　　)图5A．B＞　B．B＜C．B＞　　D．B＜解析　由题意，如图所示，电子正好经过C点，此时圆周运动的半径R＝＝，要想电子从BC边经过，电子做圆周运动的半径要大于，由带电粒子在磁场中运动的公式r＝有＜，即B＜，选D。答案　D6．如图6所示，竖直线MN∥PQ，MN与PQ间距离为a，其间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，O是MN上一点，O处有一粒子源，某时刻放出大量速率均为v(方向均垂直磁场方向)、比荷一定的带负电粒子(粒子

6、重力及粒子间的相互作用力不计)，已知沿图中与MN成θ＝60°角射出的粒子恰好垂直PQ射出磁场，则粒子在磁场中运动的最长时间为(　　)图6A.B.C.D.解析　当θ＝60°时，粒子的运动轨迹如图甲所示，则a＝Rsin30°，即R＝2a。设带电粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为α，则其在磁场中运行的时间为t＝T，即α越大，粒子在磁场中运行的时间越长，α最大时粒子的运行轨迹恰好与磁场的右边界相切，如图乙所示，因R＝2a，此时圆心角αm为120°，即最长运行时间为，而T＝＝，所以粒子在磁场中运动的最长时间为，C正确。答案　C7．磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，如图

7、7是它的示意图，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负离子)喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是直流电源的两个电极，设A、B两板间距为d，磁感应强度为B′，等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入A、B两板之间，则下列说法正确的是(　　)图7A．A是直流电源的正极B．B是直流电源的正极C．电源的电动势为B′dvD．电源的电动势为qvB′解析　等离子体喷入磁场，正离子因受向下的