第9章 第2讲 磁场对运动电荷的作用 (Word练习)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

第2讲　磁场对运动电荷的作用 (建议用时：35分钟) 题组一　洛伦兹力的理解和应用 1．如图所示，一正电荷水平向右射入蹄形磁铁的两磁极间．此时，该电荷所受洛伦兹力的方向是(　D　) A．向左 B．向右 C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外 2．科学家预言，自然界存在只有一个磁极的磁单极子，磁单极子N的磁场分布如图甲所示，它与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似．假设磁单极子N和正点电荷Q均固定，有相同的带电小球分别在N和Q附近 (图示位置)沿水平面做匀速圆周运动，则下列判断正确的是(　A　) A．从上往下看，图甲中带电小球一定沿逆时针方向运动 B．从上往下看，图甲中带电小球一定沿顺时针方向运动 C．从上往下看，图乙中带电小球一定沿顺时针方向运动 D．从上往下看，图乙中带电小球一定沿逆时针方向运动 题组二　带电粒子在匀强磁场中的运动 3．(多选)如图所示，在MNQP中有一垂直纸面向里的匀强磁场．质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场．图中实线是它们的轨迹，已知O是PQ的中点，不计粒子重力．下列说法正确的是(　AC　) A．粒子c带正电，粒子a、b带负电 B．射入磁场时粒子c的速率最小 C．粒子a在磁场中运动的时间最长 D．若匀强磁场磁感应强度增大，其他条件不变，则a粒子运动时间不变 4．如图所示，x轴正半轴与虚线所围区域内存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里．甲、乙两粒子分别从距x轴h与2h的高度以速率v0平行于x轴正向进入磁场，并都从P点离开磁场，OP＝h.则甲、乙两粒子比荷的比值为(不计重力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(　C　) A．32∶41 B．56∶41 C．64∶41 D．41∶28 5．(多选)如图所示，在荧光屏MN上方分布了水平方向的匀强磁场，方向垂直纸面向里．距离荧光屏d处有一粒子源S，能够在纸面内不断地向各个方向同时发射电荷量为q，质量为m的带正电粒子，不计粒子的重力，已知粒子做圆周运动的半径也恰好为d，则(　BD　) A．粒子能打到荧光屏上的区域长度为2d B．能打到荧光屏上最左侧的粒子所用的时间为 C．粒子从发射到打到荧光屏上的最长时间为 D．同一时刻发射的粒子打到荧光屏上的最大时间差为 6．(多选)如图所示，半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场，MN是一竖直放置足够长的感光板．大量相同的带正电粒子从圆形磁场最高点P以速度v沿不同方向垂直磁场方向射入，不考虑速度沿圆形磁场切线方向入射的粒子．粒子质量为m、电荷量为q，不考虑粒子间的相互作用力和粒子的重力．关于这些粒子的运动，下列说法正确的是(　ACD　) A．对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场中通过的时间越短 B．对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场中通过的时间越长 C．若粒子速度大小均为v＝，出射后均可垂直打在MN上 D．若粒子速度大小均为v＝，则粒子在磁场中的运动时间一定小于 7．如图所示，边界OM与ON之间分布有垂直纸面向里的匀强磁场，边界ON上有一粒子源S.某一时刻，从离子源S沿平行于纸面，向各个方向发射出大量带正电的同种粒子(不计粒子的重力及粒子间的相互作用)，所有粒子的初速度大小相等，经过一段时间有大量粒子从边界OM射出磁场．已知∠MON＝30°，从边界OM射出的粒子在磁场中运动的最长时间等于T(T为粒子在磁场中运动的周期)，则从边界OM射出的粒子在磁场中运动的最短时间为(　A　) A．T B．T C．T D．T 题组三　带电粒子在磁场中运动的临界极值和多解问题 8．如图所示，在0≤x≤0.3 m区域内存在与xOy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小B＝0.2 T，方向垂直纸面向外．一位于坐标原点的粒子源在xOy平面内发射出大量同种带正电粒子，所有粒子的初速度大小均为2×104 m/s，方向与y轴正方向的夹角分布在0～180°范围内．已知粒子的电荷量为2×10－4 C，质量为4×10－10 kg，则这些粒子在磁场中运动的最长时间为(　D　) A．×10－5 s B．×10－5 s C．π×10－5 s D．×10－5 s 9．(多选)如图所示，边界OA与OC之间存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，∠AOC＝60°.边界OA上距O点l处有一粒子源S，可发射质量为m，带正电荷q的等速粒子．当S沿纸面向磁场各个方向发射粒子，发现都没有粒子从OC边界射出．则(　AD　) A．粒子的最大发射速率不超过 B．粒子的最大发射速率不超过 C．粒子从OA边界离开磁场时离S的最远距离可能为l D．粒子从OA边界离开磁场时离S的最远距离可能为 10．(多选)两个带等量异种电荷的粒子分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为60°和30°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，如图所示，则(　BD　) A．a粒子带正电，b粒子带负电 B．两粒子的轨道半径之比Ra∶Rb＝∶1 C．两粒子的质量之比ma∶mb＝1∶2 D．两粒子的质量之比ma∶mb＝2∶1 11．如图所示，边长为L的等边三角形ABC内、外分布着两方向相反的匀强磁场，三角形内磁场方向垂直纸面向外，两磁场的磁感应强度大小均为B．顶点A处有一粒子源，粒子源能沿∠BAC的角平分线发射不同速率的粒子，粒子质量均为m、电荷量均为＋q，不计粒子重力及粒子间的相互作用力，则发射速度v0为哪一值时粒子能通过B点(　D　) A． B． C． D． 12．如图所示，在y≥0的区域存在垂直xOy平面向外的匀强磁场，坐标原点O处有一粒子源，可向x轴和x轴上方的各个方向均匀地不断发射速度大小均为v、质量为m、带电荷量为＋q的同种带电粒子．在x轴上距离原点x0处垂直于x轴放置一个长度为x0、厚度不计、能接收带电粒子的薄金属板P(粒子一旦打在金属板 P上，其速度立即变为0)．现观察到沿x轴负方向射出的粒子恰好打在薄金属板的上端，且速度方向与y轴平行．不计带电粒子的重力和粒子间相互作用力，求： (1)磁感应强度B的大小； (2)被薄金属板接收的粒子中运动的最长与最短时间的差值； (3)打在薄金属板右侧面与左侧面的粒子数目之比． 答案　(1)　(2)　(3)1∶2　 13．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，O为圆心，A、C、D为圆形区域边界上的三点，∠AOC＝90°，∠AOD＝60°.现有一对质量相等、电荷量不等的正、负粒子，从A点沿AO方向以相同大小的速度垂直磁场射入，一个从C点离开磁场，另一个从D点离开磁场，粒子的重力及相互作用力均不计．求： (1)从C点离开磁场的粒子的电性； (2)从C点和D点离开磁场的两个粒子的电荷量之比； (3)从C点和D点离开磁场的两个粒子在磁中运动的时间之比． 解析　(1)若粒子从C 点离开磁场，其在A点受到的洛伦兹力必水平向左，根据左手定则可知，粒子带负电． (2)设磁场圆的半径为R，带电粒子的运动轨迹如图所示， 根据洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m， 可得q＝由图可知rC＝R，＝tan 30°， 所以＝＝. (3)带电粒子在磁场中运动的时间为t＝T，T＝， 所以＝·＝. 答案　(1)负电　(2)　(3)　 学科网（北京）股份有限公司 $$