磁场 第二讲一、选择题1.初速为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如右图所示，则()A电子将向右偏转，速率不变B电子将向左偏转，速率改变C电子将向左偏转，速率不变D电子将向右偏转，速率改变解析：由安培定则可知，通电导线右方磁场方向垂直纸面向里，则电子受洛伦兹力方向由左手定则可判知向右，所以电子向右偏；由于洛伦兹力不做功，所以电子速率不变答案：A2(2011南京调研)一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定该带电粒子的比荷，则只需要知道()A运动速度v和磁感应强度BB磁感应强度B和运动周期TC轨迹半径R和运动速度vD轨迹半径R和磁感应强度B解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用半径公式和周期公式可判断出B正确答案：B3(2009高考安徽卷)右图是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用分析此径迹可知粒子()A带正电，由下往上运动B带正电，由上往下运动C带负电，由上往下运动 D带负电，由下往上运动解析：由题图可以看出，上方的轨迹半径小，说明粒子的速度小，所以粒子是从下方往上方运动，再根据左手定则，可以判定粒子带正电，故选A.答案：A4(2010兖州检测)两个带电粒子以同一速度、同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的运动轨迹如图所示粒子a的运动轨迹半径为r1，粒子b的运动轨迹半径为r2，且r22r1，q1、q2分别是粒子a、b所带的电荷量，则()Aa带负电、b带正电、比荷之比为21Ba带负电、b带正电、比荷之比为12Ca带正电、b带负电、比荷之比为21Da带正电、b带负电、比荷之比为11解析：根据磁场方向及两粒子在磁场中的偏转方向可判断出a、b分别带正、负电，根据半径之比可计算出比荷之比为21.答案：C5.如右图所示，在边长为2a的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，一个质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)从AB边的中点O以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与AB边的夹角为60，若要使粒子能从AC边穿出磁场，则匀强磁场的大小B需满足()AB BB DBr0，解得B0)速度大小1m2qv22m2q2v33m3q3v42m2q3v52mqv由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为()A3、5、4 B4、2、5C5、3、2 D2、4、5解析：结合题图，运用左手定则可知，粒子a与b电性相同，粒子c与前两者电性必相反rarcrb.根据r可知，A项中rarb，B项中rarb，均与题意不符，A、B两项均错误C项中若只剩粒子1和4则二者电性与图中其余两条轨道不符，故C项错误，只有D项符合，答案为D.答案：D二、非选择题11.如右图所示，在某空间实验室中，有两个靠在一起的等大的圆柱形区域，分别存在着等大反向的匀强磁场，磁感应强度B0.10 T，磁场区域半径r m，左侧区圆心为O1，磁场向里，右侧区圆心为O2，磁场向外两区域切点为C.今有质量m3.21026 kg.带电荷量q1.61019 C的某种离子，从左侧区边缘的A点以速度v106 m/s正对O1的方向垂直磁场射入，它将穿越C点后再从右侧区穿出求：(1)该离子通过两磁场区域所用的时间(2)离子离开右侧区域的出射点偏离最初入射方向的侧移距离为多大？(侧移距离指垂直初速度方向上移动的距离)解析：(1)离子在磁场中做匀速圆周运动，在左右两区域的运动轨迹是对称的，如右图，设轨迹半径为R，圆周运动的周期为T.由牛顿第二定律qvBm又：T联立得：RT将已知代入得R2 m由轨迹图知：tan ，则30则全段轨迹运动时间：t22联立并代入已知得：t s4.19106 s(2)在图中过O2向AO1作垂线，联立轨迹对称关系侧移总距离d2rsin 22 m.答案：(1)4.19106 s(2)2 m12.(2010全国卷)如右图，在0xa区域内存在与xy平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.在t0时刻，一位于坐标原点的粒子源在xy平面内发射出大量同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与y轴正方向的夹角分布在0180范围内已知沿y轴正方向发射的粒子在tt0时刻刚好从磁场边界上P(，a)点离开磁场求：(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径R及粒子的比荷q/m；(2)此时刻仍在磁场中的粒子的初速度方向与y轴正方向夹角的取值范围；(3)从粒子发射到全部粒子离开磁场所用的时间。解析：(1)沿y轴正方向发射的粒子在磁场中的运动轨迹如图甲中的弧所示，其圆心为C.由题给条件可以得出OCP此粒子飞出磁场所用的时间为t0式中T为粒子做圆周运动的周期设粒子运动速度的大小为v，半径为R，由几何关系可得Ra由洛伦兹力公式和牛顿第二定律有qvBmT联立式，得.(2)依题意，同一时刻仍在磁场内的粒子到O点距离相同在t0时刻仍在磁场中的粒子应位于以O点为圆心、OP为半径的弧上，如图甲所示乙设此时位于P、M、N三点的粒子的初速度分别为vP、vM、vN.由对称性可知vP与OP、vM与OM、vN与ON的夹角均为/3.设vM、vN与y轴正向的夹角分别为M、N，由几何关系有M，N对于所有此时仍在磁场中的粒子，其初速度与y轴正方向所成的夹角应满足.(3)在磁场中飞行时间最长的粒子的运动轨迹应与磁场右边界相切，其轨迹如图乙所示由几何关系可知，由对称性可知，从粒子发射到全部粒子飞出磁场所用的时间tm2t0.答案：(1)Ra(2)(3)2t0用心 爱心 专心