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首页高考知识点物理知识点9.磁场洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动

高考物理知识点

洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动

绩优堂高考知识点洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动

考点

磁场及磁场对电流的作用洛伦兹力、带电粒子在磁场中的运动带电粒子在复合场中的运动与电磁场相关的现代技术

共计63道相关试题精选知识点题

【正确答案】
解:

(1)由题意可知,粒子刚进入磁场时应该先向左偏转,不可能直接在磁场中由  点向右做圆周运动到  点,当粒子刚进入磁场和刚离开磁场时,其速度方向应该沿着轨迹的切线方向并垂直于半径,如图所示做出圆  ,粒子的运动轨迹为弧  ,圆弧在  点与初速度方向相切,在  点与出射速度相切。画出三角形  ,其与圆弧在  两点相切,并与圆  交于  两点,此为符合题意的最小磁场区域。(4分)

(2)由  和  得:  ,

由数学知识可知  ,所以粒子偏转的圆心角为  ,

运动的时间  (4分)

(3)连接  并延长与  交于  点,由图可知  ,  (2分)

  (2分)

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
C
创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
AD
【答案详解】

   由 ,得 最大时轨迹与 边相切,由几何知识得   ,A正确,B错误. 最大时粒子平行于 边从 点射出,此时 ,C错误,D正确.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】

【答案详解】

    斜面对导线的支持力为零时导线的受力如图所示.由平衡条件得

        

两式联立解得

由题意知, 的变化关系为        

代入数据得

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
CD
【答案详解】

  洛伦兹力 ,所以A错误.物块 对物块 的摩擦力大小

,所以 随时间 的变化保持不变,B错误.A对B的压力 ,C正确.B对地面的压力 ,D正确.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.粒子在运动过程中机械能不变
  • B.如粒子带正电,则粒子做顺时针运动
  • C.在其他量不变的情况下,粒子速度越大,运动周期越大
  • D.在其他量不变的情况下,粒子速度越大,圆周运动半径越大
【正确答案】
AD
【答案详解】

 根据左手定则可知,若粒子带正电,必沿逆时针方向转动,B错误.由于粒子的重力不计,故重力势能为零,又做匀速圆周运动,故动能不变,因此机械能不变,A正确.由 可知,其他条件不变时, 增大, 增大,而 不变,C错误,D正确.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.粒子经偏转一定能回到原点
  • B.粒子在 轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为1:2
  • C.粒子完成一次周期性运动的时间为
  • D.粒子第2次射入 轴上方磁场时,沿 轴前进
【正确答案】
BD
【答案详解】

  根据左手定则判断可知,带负电的粒子在第一象限沿顺时针方向旋转,在第四象限沿逆时针方向旋转,不可能回到原点 ,A错误.由 可知,粒子在 轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为l :2,B正确.粒子完成一次周期性运动的时间

,C错误.粒子第2次射入 轴上方磁场时沿 轴前进 ,D正确.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
D
【答案详解】

 由于 通以同向电流,据“同向电流相吸,异向电流相斥”可知, 是相互吸引的, 之间的相互吸引力遵循牛顿第三定律,总是等大、反向.

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【正确答案】
BC
【答案详解】

 本题要注意在受力分析时把立体图变成侧视平面图,然后通过平衡状态的受力分析来确定 的方向和大小.若 沿 正向,则从 看,导线受到的安培力 ,方向水平向左,如图甲所示,导线无法平衡,A错误.

沿 正向,导线受到的安培力竖直向上,如图乙所示.当 ,且满足 ,即 时,导线可以平衡,B正确.

沿 负向,导线受到的安培力水平向右,如图丙所示.若满足 ,即 ,导线可以平衡,C正确.

沿悬线向上,导线受到的安培力垂直于导线指向左下方,如题图丁所示,导线无法平衡,D错误.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
  • A.入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同
  • B.入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同
  • C.在磁场中运动时间相同的粒子,其运动轨迹一定相同
  • D.在磁场中运动时间越长的粒子,其轨迹所对的圆心角一定越大
【正确答案】
BD
【命题立意】

本题考查带电粒子在磁场中运动轨道半径公式  及周期公式  的相关计算.

【解题思路】

由于带电粒子的比荷相同,则周期  相同,如果粒子从磁场左边界出去,则粒子都是在磁场中运动了半个周期,则时间相同,但轨迹不一定相同,AC错误;由  可知,  相同则轨道半径  相同,B正确;粒子运动的周期相同,粒子偏转的圆心角越大,在磁场中运动的时间越长,D正确.

【举一反三】

一般处理带电粒子在磁场中运动问题的方法步骤如下:①找圆心,在粗略画出粒子在磁场中的运动轨迹的基础上,找出圆心的位置;②确定半径,主要由三角形几何关系求出(一般是三角形的边边关系、边角关系、全等、相似等);③确定偏向角,求时间.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
A
【命题立意】

本题考查洛伦兹力与牛顿第二定律.难度中等.

【解题思路】

画出粒子在磁场中的运动轨迹,由几何关系可知,轨道半径为 ,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有 ,解得 ,选项BCD错误,A正确.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
B
【命题立意】

本题考查的是带电粒子在磁场中的圆周运动.难度中等.

【解题思路】

带电粒子在匀强磁场中受洛伦兹力作用做向右偏转的匀速圆周运动,由几何关系知轨迹半径为  ,又 ,解得 ,故本题答案为B.

【方法点拨】

解答本题的关键是画出轨迹图,由几何关系确定轨迹半径.画轨迹时,为了便于分析,可补画出完整的圆.

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案    (1)   

(2)

【答案详解】

解析    (1)金属杆先做加速度变小的加速运动,最终以最大速度匀速运动。设杆匀速运动时速度为 ,回路中的感应电流为 ,杆受到的安培力大小为 ,电阻 消耗的电功率为 ,则

                                          ①

                                       ②

                                      ③

联立②③式得:                  ④

将已知数据代入④式解得:

(2)设杆匀速运动时电容器 两极板间的电压为 ,带电粒子进入圆筒时的速率为 、在磁场中做匀速圆周运动的半径为 ,由于 与电阻 并联,

据欧姆定律得:

据动能定理有:                             ⑤

带电粒子在磁场中做匀速圆周运动:      ⑥

联立⑤⑥式得:                      ⑦

由于带电粒子与圆筒碰撞时无电荷量和能量损失,那么每次碰撞前后粒子速度大小不变,速度方向总是沿着圆筒半径方向, 个碰撞点与小孔 恰好将圆筒壁五等分,粒子在圆筒内的轨迹具有对称性,由 段相同的圆弧组成,设每段轨迹圆弧对应的圆心角为 ,则由几何关系可得:

                                    ⑧

有两种情形符合题意:

(Ⅰ)情形1:每段轨迹圆弧对应的圆心角为

联立⑦⑧式并代入 值得:

                                ⑨

将数据代入⑨式得:

                                ⑩

(Ⅱ)情形2:每段轨迹圆弧对应的圆心角为

联立⑦⑧式并代入 值得:

                                ?

将数据代入?式得:

                                    ?

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案 (1)  (2)   (3)
【答案详解】

解析    (1)根据法拉第电磁感应定律,知感应电动势为      ①

(2)因平行金属板 与电阻并联,故 两板间的电压为    ②

带电粒子在 间做匀加速直线运动,有                             ③

带电粒子进入磁场区域的运动轨迹如图所示,有                         ④

由几何关系可得                                                 ⑤

联立②③④⑤得

(3)粒子在电场中,有

粒子在磁场中,有

粒子在第一象限的无场区中,有

由几何关系得

粒子从 点射出至到达 轴的时间为

联立以上各式可得

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂
【正确答案】
答案  (1)  (2)见解析 (3)
【答案详解】

解析    (1)(4分) 加速阶段,由动能定理得:      ①

偏转阶段:带电粒子做类平抛运动,偏转时间       ②

侧移量                       ③

(2)(5分)设在偏转电场中,偏转角为

                                                     ④

由几何关系:                                  ⑤

                                               ⑥

                                              ⑦

注:  也可由下面方法求得:

粒子从 点射入到出偏转电场,电场力共做功为             ⑧

设粒子出电场时速度为 ,有 ,解得        ⑨

粒子在磁场中做圆周运动的半径: 

所以                                       ⑩

(3)(9分)设粒子在加速电场中运动的时间为

                                        ?

带电粒子在磁场中做圆周运动的周期                    ?

实际转过的角度                               ?

在磁场中运动时间                               ?

故粒子运动的周期             ?

创建者: 绩优堂 贡献者: 绩优堂

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