8.2磁场对运动电荷的作用(高中物理习题)

高三一轮物理复习（人教版）

第8章磁场

第2节磁场对运动电荷的作用

一、选择题(本大题共9小题，每小题6分，共计54分．每小题至少一个答案正确) 1．有关洛伦兹力和安培力的描述，正确的是

A．通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用

B．安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现

C．带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功

D．通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行

解析当通电直导线放置的方向与匀强磁场的方向平行时，其不受安培力的作用，则A 错；安培力是导线中所有电荷所受的洛伦兹力的宏观表现，B正确；由于带电粒子所受的洛伦兹力的方向与粒子的速度方向始终是垂直的关系，因此洛伦兹力不做功，C错误；磁场的方向与安培力的方向垂直，D错误．

答案 B

图8－2－16

2．一带电粒子以垂直于磁场方向的初速度飞入匀强磁场后做圆周运动，磁场方向和运动轨迹如图8－2－16所示，下列情况可能的是

A．粒子带正电，沿逆时针方向运动

B．粒子带正电，沿顺时针方向运动

C．粒子带负电，沿逆时针方向运动

D．粒子带负电，沿顺时针方向运动

解析由左手定则可判定，如粒子带正电，则沿逆时针方向运动；如粒子带负电，则沿顺时针方向运动，故选项A、D正确．

答案AD

3．质量为m、带电荷量为q的粒子(忽略重力)在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，形成空间环形电流．已知粒子的运动速率为v、半径为R、周期为T，环形电流的大小为I.则下面说法中正确的是

A ．该带电粒子的比荷为q m ＝BR v

B ．在时间t 内，粒子转过的圆弧对应的圆心角为θ＝qBt m

C ．当速率v 增大时，环形电流的大小I 保持不变

D ．当速率v 增大时，运动周期T 变小

解析 在磁场中，由qvB ＝mv 2R ，得q m ＝v BR ，选项A 错误；在磁场中运动周期T ＝2πm qB

，与速率无关，选项D 错误；在时间t 内，粒子转过的圆弧对应的圆心角θ＝t T ·2π＝qBt m

，选项B 正确；电流定义I ＝q T ＝Bq 22πm

，与速率无关，选项C 正确． 答案 BC

图8－2－17

4．回旋加速器是加速带电粒子的装置．其主体部分是两个D 形金属盒，两金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连接，从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速，如图8－2－17所示，现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是

A ．增大金属盒的半径

B ．减小狭缝间的距离

C ．增大高频交流电压

D ．减小磁场的磁感应强度

解析 由qvB ＝mv 2R ，得E km ＝12mv 2m ＝q 2B 2R 2

2m

.可知A 正确． 答案 A

图8－2－18

5．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图8－2－18所示，离子源S 产生的各种不同正离子束(速度可看做零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P 上，设离子射出磁场的位置到入口处S 1

的距离为x，下列判断正确的是

A．若离子束是同位素，则x越大，离子进入磁场时速度越小B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小

C．只要x相同，则离子质量一定不相同

D．只要x相同，则离子的比荷一定相同

解析在加速电场中，qU＝1

2mv

2；在磁场中qvB＝mv

2

R

；由几何关系知x＝2R；以上三

式联立可得x＝2mv

qB ＝2

B

2mU

q

，只有选项D正确．

答案 D

图8－2－19

6．如图8－2－19所示，一个质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，不计重力，在a点以某一初速度水平向左射入磁场区域Ⅰ，沿曲线abcd运动，ab、bc、cd都是半径为R 的圆弧．粒子在每段圆弧上运动的时间都为t.规定垂直于纸面向外的磁感应强度方向为正，则磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感应强度B随x变化的关系可能是图8－2－20中的

图8－2－20

解析由左手定则可知，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感应强度方向分别为向外、向里和向外，

即正、负和正，故B、D错．由于粒子做匀速圆周运动，所以1

4T＝πm

2qB

＝t，

故B＝πm

2qt

，C正确．

答案 C

图8－2－21

7．如图8－2－21所示，圆柱形区域的横截面在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向入射时，穿过此区域的时间为t；若该区域加沿轴线方向的匀强磁场，磁感应强度为B，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转了π/3，根据上述条件可求得的物理量为

A．带电粒子的初速度

B．带电粒子在磁场中运动的半径

C．带电粒子在磁场中运动的周期

D．带电粒子的比荷

解析设圆柱形区域的半径为R，粒子的初速度为v0，则v0＝2R

t

，由于R未知，无法

求出带电粒子的初速度，选项A错误；若加上磁场，粒子在磁场中的运动轨迹如图所

示，设运动轨迹半径为r，运动周期为T，则T＝2πr

v0

，速度方向偏转了π/3，由几何关系得，轨迹圆弧所对的圆心角θ＝π/3，r＝3R，联立以上式子得T＝3πt；由T＝

2πm/qB得q/m＝2

3Bt

，故选项C、D正确；由于R未知，无法求出带电粒子在磁场中

做圆周运动的半径，选项B错误．

答案CD

图8－2－22

8．如图8－2－22所示，ABC为与匀强磁场垂直的边长为a的等边三角形，磁场垂直

纸面向外，比荷为e

m的电子以速度v0从A点沿AB方向射入，欲使电子能经过BC边，则磁感应强度B的取值应为