人教版高二物理選修3-1課時作業(yè)第三章　磁場 3.6帶電粒子在勻強磁場中的運動word版含解析答案

1、人教版選修3-1課時作業(yè)第三章磁場帶電粒子在勻強磁場中的運動一、選擇題1.一個帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場,粒子的一段徑跡如圖所示,徑跡上的每小段都可以近似看成圓弧,由于帶電粒子使沿途空氣電離,粒子的能量逐漸減少(電荷量不變),從圖中情況可以確定 () A.粒子從a到b,帶正電B.粒子從a到b,帶負電C.粒子從b到a,帶正電D.粒子從b到a,帶負電2.如圖所示,在第一象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,一對正、負電子分別以相同速度、與x軸成30°角從原點射入磁場,則正、負電子在磁場中的運動時間之比為()A.12B.21C.13D.113.質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N,以

2、不同的速率經(jīng)小孔S垂直進入勻強磁場,運行的半圓軌跡如圖中虛線所示。下列表述正確的是()A.M帶負電,N帶正電B.M的速率小于N的速率C.洛倫茲力對M、N做正功D.M的運行時間大于N的運行時間4.如圖所示,邊長為l0的正方形abcd區(qū)域內(nèi)(包括邊界)存在垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應強度大小為B,在a點處有一粒子源,能夠沿ab方向發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,粒子射出的速率大小不同。粒子的重力忽略不計,也不考慮粒子之間的相互作用。則()A.軌跡不同的粒子,在磁場中運動時間一定不同B.從c點射出的粒子入射速度大小為2qBl0mC.從d點射出的粒子在磁場中運動的時間為mqBD.粒子在邊界上出射點

3、距a點越遠,在磁場中運動的時間越長5.(多選)長為l的水平極板間有垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度為B,板間距離也為l,極板不帶電?，F(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(不計重力),從兩極板間邊界中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場,欲使粒子不打在極板上,可采用的辦法是()A.使粒子的速度v<Bql4mB.使粒子的速度v>5Bql4mC.使粒子的速度v>BqlmD.使粒子的速度 Bql4m<v<5Bql4m6.(多選)如圖所示,A點的離子源沿紙面垂直O(jiān)Q方向向上射出一束負離子,離子的重力忽略不計。為把這束負離子約束在OP之下的區(qū)域,可加垂直紙面的勻強磁場。已知O

4、、A兩點間的距離為s,負離子的比荷為qm,速率為v,OP與OQ間的夾角為30°,則所加勻強磁場的磁感應強度B的大小和方向可能是()A.B>mv3qs,垂直紙面向里B.B>mvqs,垂直紙面向里C.B>mvqs,垂直紙面向外D.B>3mvqs,垂直紙面向外7.(多選)1932年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器,其原理如圖所示,這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)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8.(多選)速度相同的一束帶電粒子由左端射入質(zhì)

5、譜儀后的運動軌跡如圖所示,則下列說法中正確的是()A.該束帶電粒子帶負電B.速度選擇器的P1極板帶正電C.能通過狹縫S0的帶電粒子的速率等于EB1D.粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫S0,粒子的比荷越小9.(多選)圖甲是回旋加速器的工作原理圖。D1和D2是兩個中空的半圓金屬盒,它們之間有一定的電勢差,A處的粒子源產(chǎn)生的帶電粒子,在兩盒之間被電場加速。兩半圓盒處于與盒面垂直的勻強磁場中,所以粒子在半圓盒中做勻速圓周運動。若帶電粒子在磁場中運動的動能Ek隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示,不計帶電粒子在電場中的加速時間,不考慮由相對論效應帶來的影響,下列判斷正確的是() A.在Ek-t圖中應該有tn+1-

6、tn=tn-tn-1B.在Ek-t圖中應該有tn+1-tn<tn-tn-1C.在Ek-t圖中應該有En+1-En=En-En-1D.在Ek-t圖中應該有En+1-En<En-En-110.(多選)如圖所示,兩個勻強磁場的方向相同,磁感應強度分別為B1、B2,虛線MN為理想邊界。現(xiàn)有一個質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以垂直于邊界MN的速度v由P點沿垂直于磁場的方向射入磁感應強度為B1的勻強磁場中,其運動軌跡為圖中虛線所示的心形圖線。以下說法正確的是()A.電子的運動軌跡為PDMCNEPB.電子運動一周回到P點所用的時間T=2mB1eC.B1=4B2D.B1=2B211. 如圖所示,某空間

7、存在正交的勻強電場和勻強磁場,電場方向水平向右,磁場方向垂直紙面向里,一帶電微粒由a點進入電磁場并剛好沿虛線ab向上運動。下列說法中正確的是()A.該微粒一定帶負電B.該微粒的動能一定減少C.該微粒的電勢能一定增加D.該微粒的機械能不一定增加答案1.C帶電粒子做圓周運動的半徑r=mvqB=2mEkqB,隨著Ek的減小,半徑減小,故粒子從b運動到a;由左手定則知粒子帶正電,故選C。2.B由T=2mqB可知,正、負電子的運動周期相同,故所用時間之比等于軌跡對應的圓心角之比。作出正、負電子運動軌跡如圖所示,由幾何知識可得,正電子運動的圓心角等于120°,負電子運動的圓心角等于60°

8、;,所以t正t負=正負=21,選項B正確。3.A由左手定則判斷得M帶負電、N帶正電,A正確。由題圖可知,M、N軌跡半徑關(guān)系為RM>RN,由半徑公式R=mvqB可知,vM>vN,B錯誤。因洛倫茲力與速度方向時刻垂直,故洛倫茲力對M、N均不做功,C錯誤。由周期公式T=2mqB及t=12T可知,tM=tN,D錯誤。4.C粒子在磁場中做勻速圓周運動的周期T=2mqB,設(shè)粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角為,粒子在磁場中的運動時間t=2T=mqB,粒子速率不同運動軌跡不同,如果轉(zhuǎn)過的圓心角相等,則粒子在磁場中的運動時間相等,如從ad邊離開磁場的粒子在磁場中轉(zhuǎn)過半個圓周,雖然運動軌跡不同,但運動時間都相

9、同,為12T,故A錯誤;由幾何知識可知,從c點射出的粒子運動軌跡半徑r=l0,粒子在磁場中做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,由牛頓第二定律得:qvB=mv2r,解得:v=qBl0m,故B錯誤;從d點射出的粒子在磁場中的運動軌跡為半圓,運動時間t=12T=mqB,故C正確;從ad邊不同位置離開磁場的粒子與a點的距離不同,但是從ad邊射出磁場的粒子在磁場中的運動時間都是12T=mqB,由此可知,粒子在邊界上出射點距a點越遠,在磁場中運動的時間不一定越長,故D錯誤。5.AB如圖所示,帶電粒子剛好打在極板右邊緣時,有r12=r1-l22+l2又r1=mv1Bq所以v1=5Bql4m粒子剛好打在極板左

10、邊緣時,有r2=l4=mv2Bq,v2=Bql4m綜合上述分析可知,選項A、B正確。6.BD當磁場方向垂直紙面向里時,離子恰好與OP相切的軌跡如圖甲所示,切點為M,設(shè)圓周運動半徑為r1,由幾何關(guān)系可知,sin 30°=r1s+r1,可得r1=s,由r1=mvB1q可得B1=mvqs;當磁場方向垂直紙面向外時,其臨界軌跡即圓弧與OP相切于N點,如圖乙所示,由幾何關(guān)系,s=r2sin30°+r2,得r2=s3,r2=mvqB2,所以B2=3mvqs,選項B、D正確,A、C錯誤。7.AD離子從加速器的中間位置進入加速器,最后由加速器邊緣飛出,所以A對,B錯。加速器中所加的磁場是使

11、離子做勻速圓周運動,所加的電場由交流電提供,它用以加速離子,故C錯,D對。8.BC由左手定則可知,該束帶電粒子帶正電,速度選擇器的P1極板帶正電,選項A錯誤,B正確;由qE=qvB1可得能通過狹縫S0的帶電粒子的速率v=EB1,選項C正確;由r=mvqB可知,粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫S0,r越小,粒子的比荷越大,選項D錯誤。9.AC根據(jù)帶電粒子在勻強磁場中運動的周期與速度無關(guān)可知,在Ek-t圖中應該有tn+1-tn=tn-tn-1,選項A正確,B錯誤;由于帶電粒子每次在電場中加速,電場力做功相等,所以在Ek-t圖中應該有En+1-En=En-En-1,選項C正確,D錯誤。10.AD由左手定則可知,電子在P點向左運動時所受的洛倫茲力的方向向上,軌跡為PDMCNEP,選項A正確;由圖得兩磁場中軌跡圓的半徑比為12,由半徑r=mvqB可得B1B2=2,選項C錯誤,選項D正確;運行一周的時間t=T