磁場對運動電荷的作用試卷一、單項選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，只有一項符合題目要求）關于洛倫茲力，下列說法正確的是（）A.洛倫茲力的方向總是與電荷運動方向垂直，因此洛倫茲力對電荷不做功B.洛倫茲力的大小與電荷運動速度的大小成正比，與磁場的磁感應強度成正比C.運動電荷在勻強磁場中一定做勻速圓周運動D.正電荷所受洛倫茲力的方向與磁場方向相同，負電荷則相反一帶電粒子以速度v垂直射入勻強磁場中，若粒子的電荷量為q、質(zhì)量為m，磁場的磁感應強度為B，則粒子在磁場中運動的軌道半徑和周期分別為（）A.(r=\frac{mv}{qB})，(T=\frac{2\pim}{qB})B.(r=\frac{qB}{mv})，(T=\frac{2\piqB}{m})C.(r=\frac{mv}{qB})，(T=\frac{2\piqB}{m})D.(r=\frac{qB}{mv})，(T=\frac{2\pim}{qB})電子以垂直于磁場方向的速度v射入勻強磁場，若磁場方向垂直于紙面向里，電子的運動軌跡用左手定則判斷應為（）A.順時針圓周B.逆時針圓周C.直線運動D.螺旋線運動一帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，若該粒子的電荷量增加為原來的2倍，速度大小不變，磁場強度變?yōu)樵瓉淼囊话?，則粒子運動的軌道半徑將（）A.變?yōu)樵瓉淼?倍B.變?yōu)樵瓉淼?倍C.變?yōu)樵瓉淼?/2D.不變速度相同的質(zhì)子和α粒子（氦核）垂直射入同一勻強磁場中，它們的軌道半徑之比和周期之比分別為（）A.1:2，1:2B.1:2，1:4C.2:1，1:2D.2:1，1:4如圖所示，帶電粒子從O點沿x軸正方向射入垂直于紙面向外的勻強磁場中，運動軌跡為圓弧，最終從P點射出磁場。若粒子的電荷量為+q，磁場強度為B，OP距離為d，則粒子的動量大小為（）A.(\frac{qBd}{2})B.(qBd)C.(\frac{qBd}{4})D.(2qBd)回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是兩個D形金屬盒。下列關于回旋加速器的說法正確的是（）A.粒子在D形盒中運動的周期隨速度增大而增大B.高頻電源的周期應與粒子運動的周期相等C.粒子的最大速度由加速電壓決定D.磁場的作用是使粒子獲得能量一帶電粒子在復合場（電場和磁場并存）中做直線運動，若電場方向豎直向下，磁場方向垂直紙面向里，則粒子的運動情況不可能是（）A.帶正電粒子做勻速直線運動B.帶負電粒子做勻加速直線運動C.粒子做勻速圓周運動D.粒子沿電場線方向運動質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具，其原理是利用帶電粒子在磁場中的偏轉。若兩種同位素的電荷量相同，質(zhì)量分別為m1和m2（m1<m2），則它們在磁場中運動的軌道半徑之比為（）A.(\sqrt{m1}:\sqrt{m2})B.(m1:m2)C.(\sqrt{m2}:\sqrt{m1})D.(m2:m1)如圖所示，在垂直于紙面向里的勻強磁場中，有一正三角形邊界的有界磁場區(qū)域，帶電粒子從邊界中點垂直射入磁場，若粒子的速度大小為v時恰好從另一邊界中點射出，則當速度增大為2v時，粒子將（）A.從原邊界的頂點射出B.從原邊界的中點外側射出C.從另一邊界的頂點射出D.穿出磁場區(qū)域二、多項選擇題（本題共5小題，每小題5分，共25分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分）關于帶電粒子在勻強磁場中的運動，下列說法正確的有（）A.若粒子的速度方向與磁場方向平行，則不受洛倫茲力作用B.若粒子的速度方向與磁場方向垂直，則做勻速圓周運動C.洛倫茲力始終不做功，因此粒子的動能保持不變D.粒子的運動周期與速度大小無關兩個質(zhì)量相同、電荷量不同的帶電粒子a和b，以相同的速度垂直射入同一勻強磁場中，下列說法正確的有（）A.電荷量較大的粒子軌道半徑較小B.電荷量較大的粒子運動周期較小C.兩粒子的動量大小相等D.兩粒子的向心加速度大小與電荷量成正比如圖所示，在x軸上方有垂直于紙面向外的勻強磁場，下方有垂直于紙面向里的勻強磁場，兩磁場的磁感應強度大小相等。一帶電粒子從原點O以速度v沿x軸正方向射出，若粒子帶正電，則其運動軌跡可能是（）A.沿x軸做直線運動B.在上下磁場中做對稱的半圓運動C.軌跡為周期性的“8”字形D.軌跡為螺旋線關于洛倫茲力和安培力的關系，下列說法正確的有（）A.安培力是大量運動電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)B.洛倫茲力和安培力的方向都可以用左手定則判斷C.安培力可以對通電導線做功，洛倫茲力也可以對運動電荷做功D.洛倫茲力的大小與電荷的運動速度有關，安培力的大小與電流大小有關帶電粒子在有界磁場中的運動問題中，常用到的幾何關系有（）A.軌道半徑公式(r=\frac{mv}{qB})B.弦長公式(l=2r\sin\theta)（θ為圓心角的一半）C.圓心位置可通過速度垂線和弦的中垂線交點確定D.粒子在磁場中的運動時間(t=\frac{\theta}{2\pi}T)（θ為圓心角）三、填空題（本題共5小題，每小題6分，共30分）電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，以速度v垂直射入磁感應強度為B的勻強磁場中，其運動軌跡的半徑R=，若磁場區(qū)域的寬度為d（d<R），則粒子穿過磁場的時間t=。一帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，周期為T，若將磁場的磁感應強度增大為原來的2倍，粒子的周期變?yōu)開_____；若粒子的速度增大為原來的2倍，周期變?yōu)開_____。如圖所示，在磁感應強度為0.5T的勻強磁場中，一根長為0.2m的通電導線與磁場方向垂直，導線中的電流為4A，則導線所受安培力的大小為______N；若導線中的自由電子定向移動速度為5×10^-4m/s，每個電子的電荷量為1.6×10^-19C，則導線中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為______?；匦铀倨髦校珼形盒的半徑為R，磁場的磁感應強度為B，被加速粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，則粒子的最大動能Ekm=；若加速電壓為U，則粒子被加速的次數(shù)n=。一帶電粒子以速度v沿與磁場方向成30°角的方向射入勻強磁場中，若磁場的磁感應強度為B，粒子的電荷量為q，則粒子所受洛倫茲力的大小為______，粒子將做______運動（填“勻速直線”“勻速圓周”或“螺旋線”）。四、計算題（本題共3小題，共40分。解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分）（12分）如圖所示，在垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度B=0.4T，有一電荷量q=2×10^-4C、質(zhì)量m=1×10^-6kg的帶電粒子，從A點以速度v=5×10^2m/s垂直射入磁場，運動軌跡經(jīng)過B點，已知A、B兩點間的距離d=0.1m。求：（1）粒子的運動方向（填“順時針”或“逆時針”）；（2）粒子從A到B的運動時間；（3）若粒子帶負電，運動軌跡將如何變化？（14分）如圖所示，在xOy坐標系中，第一象限內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強磁場，磁感應強度B=0.5T，第四象限內(nèi)有沿y軸正方向的勻強電場，電場強度E=2×10^3N/C。一帶正電粒子從原點O以速度v0=4×10^3m/s沿x軸正方向射入磁場，經(jīng)磁場偏轉后進入電場，最終打在x軸上的P點。已知粒子的電荷量q=1×10^-5C，質(zhì)量m=2×10^-8kg，不計粒子重力。求：（1）粒子在磁場中運動的軌道半徑；（2）粒子進入電場時的位置坐標；（3）P點到原點O的距離。（14分）如圖所示，有一寬度為L=0.2m的有界勻強磁場，磁感應強度B=1T，方向垂直紙面向外。一帶電粒子以速度v=4×10^5m/s垂直于磁場邊界射入磁場，粒子的電荷量q=2×10^-8C，質(zhì)量m=4×10^-25kg。（1）求粒子在磁場中運動的軌道半徑；（2）若粒子恰好不從磁場右邊界射出，求粒子入射點到磁場下邊界的距離；（3）若磁場的寬度增大為原來的2倍，粒子的運動軌跡將如何變化？求出此時粒子離開磁場時的偏轉角度。五、實驗題（本題共2小題，共15分）（8分）某實驗小組利用如圖所示裝置探究洛倫茲力的方向。實驗步驟如下：①將蹄形磁鐵置于水平桌面上，使磁場方向豎直向下；②將一段直導線懸掛在磁場中，導線兩端分別與電源正負極相連；③閉合開關，觀察導線的運動方向。（1）該實驗中，導線所受安培力的方向與洛倫茲力的方向______（填“相同”或“不同”）；（2）若導線中的電流方向從左向右，則導線將向______（填“前”或“后”）運動；（3）若要驗證左手定則，需改變______和______的方向，觀察導線運動方向是否符合定則判斷。（7分）利用帶電粒子在磁場中的偏轉測量電子的比荷（e/m）實驗中，已知加速電壓為U，磁場的磁感應強度為B，粒子在磁場中運動的軌道直徑為d。（1）粒子加速后的動能表達式為______；（2）軌道半徑r=；（3）電子比荷的表達式為e/m=。六、綜合