第2课时 带电粒子在匀强磁场中的运动 1.A [解析] 当带正电的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管时,速度方向与磁场方向平行,粒子不受洛伦兹力作用,故沿螺线管中轴线做匀速直线运动,A正确. 2.C [解析] 若电子沿着磁感线进入匀强磁场,则电子所受的洛伦兹力为零,电子不会偏转,所以此空间可能有磁场,故A错误;若电子沿着电场线进入匀强电场,则电子做匀变速直线运动,电子不发生偏转,所以此空间可能有电场,故B错误;若电子在该区域内既受到电场力作用,又受到洛伦兹力作用,且这两个力大小相等、方向相反,则电子不发生偏转,做匀速直线运动,此时电场方向与磁场方向相互垂直,或者若电子速度方向与电场方向、磁场方向均平行,则电子会做直线运动,不发生偏转,所以此空间可能同时有电场和磁场,故C正确;若只有匀强磁场,且磁场方向与电子速度方向垂直,则洛伦兹力方向与速度方向垂直,电子做匀速圆周运动,会发生偏转,故D错误. 3.D [解析] 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动,有T=,可知T与v无关,故A、B错误;当v与B平行时,电子不受洛伦兹力作用,不可能做圆周运动,只有当v与B垂直时,电子才能在与v和B都垂直的洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,故C错误,D正确. 4.B [解析] 水平导线在导线下方产生的磁场方向垂直于纸面向外,且越远离导线则磁感应强度越小,由左手定则可判断出电子运动轨迹向下弯曲,由r=知,B减小时,r变大,所以电子可能沿路径a运动,轨迹半径越来越大,故B正确. 5.B [解析] 若两粒子带正电,则由左手定则可知,两磁场的方向均垂直于纸面向外,若两粒子带负电,则由左手定则可知,两磁场的方向均垂直于纸面向里,所以两磁场的方向一定相同,故A错误;由于两粒子运动半个圆周的时间相同,故两粒子做圆周运动的周期相同,由v=ωR=,可得v1∶v2=R1∶R2=2∶1,则v1=2v2,故B正确,C错误;由洛伦兹力提供向心力,有qvB=m,解得粒子的比荷=,由于v1∶v2=R1∶R2=2∶1,若B1=B2,则甲、乙两粒子的比荷相同,故D错误. 6.D [解析] 绳未断时,小球沿顺时针方向运动,洛伦兹力与绳的拉力方向相反,有F-qvB=m,绳断开后,小球只受到洛伦兹力,小球在洛伦兹力的作用下沿逆时针方向做匀速圆周运动,有qvB=m,小球与圆心O的距离发生周期性变化,只有当F-qvB=qvB时,绳断前后的运动半径才相等,周期才相等,选项A、B、C错误,D正确. 7.A [解析] 电流由金属导线中的自由电子定向移动(向左移动)形成,根据左手定则可判断,自由电子所受洛伦兹力方向指向a表面一侧,并在a表面聚集,由于整个导体是呈电中性的(正、负电荷总量相等),所以在b的表面“裸露”出正电荷层,则b表面电势高于a表面电势,选项A正确,B、C、D错误. 8.AC [解析] 设粒子的入射点到磁场下边界的距离为d,画出粒子运动的轨迹如图所示,第一个粒子的轨迹圆心为O1,由几何关系可知R1=d,第二个粒子的轨迹圆心为O2,由几何关系可知R2sin 30°+d=R2,解得R2=2d,所以两粒子在磁场中运动的轨道半径之比R1∶R2=1∶2,故A正确;由R=,可知v与R成正比,所以两粒子在磁场中运动的速度之比v1∶v2=R1∶R2=1∶2,故B错误;粒子在磁场中运动的周期T=,由此可知,粒子运动的周期与粒子的速度大小无关,所以两粒子在磁场中运动的周期相同,两粒子的偏转角分别为90°、60°,则偏转角为90°的粒子运动的时间为,偏转角为60°的粒子运动的时间为,所以两粒子在磁场中运动的时间之比t1∶t2=∶=3∶2,故C正确,D错误. 9.C [解析] 由左手定则知,金属中的自由电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集,故两电极的正负为M负、N正;由平衡条件得F电=F洛,即e=evB,由电流微观表达式得I=nevS=nevab,解得B=,选项C正确. 10.D [解析] 由qvB=m,解得v=,由题图可知,粒子c的轨迹半径最小,则其射入磁场时速率最小,A错误.由题图可知,a向左偏,b、c向右偏,根据左手定则可知,粒子a带正电,粒子b、c带 ... ...
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