人教版高中物理選修3-1作業(yè)：帶電粒子在勻強磁場中的運動(含答案)

1、帶電粒子在勻強磁場中的運動課后作業(yè)一、選擇題 (8 5，共40 分)1 一個帶電粒子 (不計重力 )沿垂直于磁場方向射入一個勻強磁場，粒子的一段軌跡如圖 15 所示，軌跡上的每一小段都可以近似看成圓弧由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小(帶電荷量不變 )由此可以確定 ()圖 15A 粒子運動是從 a 到 b ，且?guī)д夿粒子運動是從 b 到 a，且?guī)д奀粒子運動是從a 到 b ，且?guī)ж撾奃 粒子運動是從 b 到 a，且?guī)ж撾妋v解析：由于粒子能量減小，因此運動速度在減小，由R知，其運動半徑qB減小，因此粒子運動方向由b a；由受力方向可用左手定則判定粒子帶正電答案： B圖 162

2、 1930 年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖16 所示，這臺加速器由兩個銅質D 形盒 D 1、 D 2 構成，其間留有空隙下列說法正確的是()A 離子由加速器的中心附近進入加速器B離子由加速器的邊緣進入加速器C離子從磁場中獲得能量D 離子從電場中獲得能量解析：本題源于課本而又高于課本，既考查考生對回旋加速器的結構及工作mv原理的掌握情況， 又能綜合考查磁場和電場對帶電粒子的作用規(guī)律由 R知，qB隨著被加速離子的速度增大，離子在磁場中做圓周運動的軌道半徑逐漸增大，所以離子必須由加速器中心附近進入加速器，A 項正確， B 項錯誤；離子在電場中被加速，使動能增加；在磁場中洛倫茲力不做

3、功，離子做勻速圓周運動，動能不改變磁場的作用是改變離子的速度方向，所以C 項錯誤， D 項正確答案： AD3 關于帶電粒子在勻強磁場中運動，不考慮其他場力(重力 )作用，下列說法正確的是 ()A 可能做勻速直線運動B可能做勻變速直線運動C可能做勻變速曲線運動D 只能做勻速圓周運動解析：帶電粒子在勻強磁場中運動時所受的洛倫茲力跟速度方向與磁場方向的夾角有關，當速度方向與磁場方向平行時，它不受洛倫茲力作用，又不受其他力作用，這時它將做勻速直線運動，故A 項正確因洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直，改變速度方向，因而同時也改變洛倫茲力的方向，故洛倫茲力是變力，粒子不可能做勻變速運動， 故 B、C 兩項

4、錯誤只有當速度方向與磁場方向垂直時，帶電粒子才做勻速圓周運動，故D 項中“只能”是不對的答案： A4 氘核 (21H) 和粒子 (42He) 在同一勻強磁場中分別做勻速圓周運動，則它們的運動周期之比為 ()A11B1 2C12D21解析：由2 mH .T可以看出 TTqB答案： A圖 175 如圖 17 所示的虛線區(qū)域內，充滿垂直于紙面向里的勻強磁場和豎直向下的勻強電場一帶電粒子a(不計重力 )以一定的初速度由左邊界的O 點射入磁場、電場區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O 點(圖中未標出 )穿出若撤去該區(qū)域內的磁場而保留電場不變， 另一個同樣的粒子b(不計重力 )仍以相同初速度由O 點射入，從區(qū)

5、域右邊界穿出，則粒子b()A 穿出位置一定在O 點下方B穿出位置一定在O 點上方C運動時，在電場中的電勢能一定減小D 在電場中運動時，動能一定減小解析：當磁場電場均存在時F 電F 磁，當撤去磁場保留電場時若該粒子帶正電，則穿出位置一定在O點以下，若該粒子帶負電， 則穿出位置一定在O 點上方，粒子在電場中運動所受電場力一定做正功，電勢能一定減小，動能一定增加答案： C6 在磁感應強度為B 的勻強磁場中，一帶電粒子做勻速圓周運動，又垂直進入磁感應強度為2B 的勻強磁場中，則 ()A 粒子速率加倍，周期減半B粒子速率不變，半徑減半C粒子速率減半，半徑變?yōu)樵瓉淼?/4D 粒子速率不變，周期減半解析：帶

6、電粒子從一個勻強磁場進入另一個勻強磁場， 洛倫茲力始終不做功，mv2m粒子速率不變，由公式R和 T知， B、 D 對qBqB答案： BD7 如圖18 所示，在有界勻強磁場邊界線SPMN ，速度不同的同種帶電粒子從S 點沿SP 方向同時射入磁場，其中穿過a 點的粒子速度v 1 與MN垂直，穿過 b 點的粒子，其速度方向與 MN 成 60 ? 角設兩粒子從 S 到 a、b 所需時間分別為 t 1、 t 2 ，則 t1 t 2 為()圖 18A13B43C11D3290?160?解析：根據(jù) t T，T 與速度大小無關 所以 t1 TT，t 2360 ?360 ?4360 ?13TT，所以 t1 t

7、2 ，D 正確62答案： D8 醫(yī)生做某些特殊手術時， 利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度電磁血流計由一對電極a 和 b 以及一對磁極 N 和 S 構成，磁極間的磁場是均勻的 使用時，兩電極 a、b 均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖 19 所示由于血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動，電極 a、b 之間會有微小電勢差 在達到平衡時， 血管內部的電場可看作是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零在某次監(jiān)測中，兩觸點間的距離為3.0 mm ，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160V，磁感應強度的大小為 0.040 T 則血流速度的近似值和

8、電極a、 b 的正負為 ()圖 19A 1.3 m/s ，a 正、 b 負B2.7 m/s ，a 正、 b 負C1.3 m/s ，a 負、 b 正D 2.7 m/s ，a 負、 b 正解析：血液中的粒子在磁場的作用下會在a，b 之間形成電勢差，當電場給粒子的力與洛倫茲力大小相等時達到穩(wěn)定狀態(tài)(與速度選擇器原理相似 )，血流速度Ev1.3 m/s ，又由左手定則可得a 為正極， b 為負極，故選 A.B答案： A二、非選擇題 (9 、10 題各 10 分， 11 、12 題各 20 分，共 60 分)9 如圖 20 所示，電容器兩極板相距為d ，兩極板間電壓為U，板間勻強磁場為 B1，一束帶正電

9、的粒子從圖示方向射入，勻速穿過電容器后進入另一勻強磁場 B2 .結果分別打在 a、b 兩點，兩點間距離為 R.由此可知，打在兩點的粒子質量差 m _帶.(電荷量均為 q )圖 20U解析：在速度選擇器中運動粒子做勻速直線運動，由平衡條件得q qvB 1 ，dU所以粒子的速度v .在磁場 B2 中，粒子做圓周運動，洛倫茲力提供向心力，dB 1由牛頓第二定律有 qvB 2mv 2R1m 1v.所以兩粒子做圓周運動的半徑分別為，R2RqB 2m 2 v .若 m 1 m 2 ，則 R1 R2，由幾何關系知 2R1 2R2 R，所以兩粒子的質量qB 2差 m m 1 m 2qB2qB 1B2 d R(

10、R1R2).v2UqB 1 B2 d R答案：2U圖 2110 一束離子能沿入射方向通過互相垂直的勻強電場和勻強磁場區(qū)域，然后進入磁感應強度為B的偏轉磁場內做半徑相同的勻速圓周運動， 如圖 21 所示，則這束離子必定有相同的，相同的答案：速度；比荷圖 2211 如圖 22 所示，相互垂直的勻強電場和勻強磁場，其電場強度和磁感應強度分別為 E 和 B，一個質量為 m ，帶正電量為 q 的油滴，以水平速度v0 從 a 點射入，經一段時間后運動到b .試計算：(1) 油滴剛進入疊加場 a 點時的加速度(2) 若到達 b 點時，偏離入射方向的距離為 d ，此時速度大小為多大？解： (1) 先對 a 點

11、的油滴進行受力分析，油滴受到豎直向下的重力和電場力，豎直 向上 的洛 倫茲 力作 用，再 根據(jù) 牛頓 第二 定律得 出加 速度 ，即 得： a Bqv 0 mg Eq.m1212(2) 由 動 能 定理 得 出 ： (mg Eq) d mvmv 0 ， 解 得 v 222 mg Eqd2.v0 m12 (2010 年福建卷 )如圖 23 所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部為勻強的偏轉電場一束同位素離子流從狹縫S1 射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫 S2 射出的離子， 又沿著與電場垂直的方向， 立即進入場強大小為 E 的偏轉電場，最后打在照相底片D 上已知同位素離子的電荷量為 q (q 0) ，速度選擇器內部存在著相互垂直的場強大小為E0 的勻強電場和磁感應強度大小為 B0 的勻強磁場，照相底片D 與狹縫 S1、S2的連線平行且距離為 L，忽略重力的影響圖 23(1) 求從狹縫 S2 射出的離子速度 v 0 的大?。?2) 若打在照相底