【骄子之路】2015年秋高中物理 第3章 第6节 带电粒子在匀强磁场中的运动课后强化演练（含解析）新人教版选修3-1.doc

第三章第6节带电粒子在匀强磁场中的运动课后强化演练一、选择题1关于带电粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是()A带电粒子飞入匀强磁场后，一定做匀速圆周运动B带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，速度一定不变C带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，洛伦兹力的方向总和运动方向垂直D带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，动能一定保持不变解析：带电粒子飞入匀强磁场的角度不同，将做不同类的运动做匀速圆周运动时，速度的大小不变，但方向时刻在变化，所以只有C、D正确答案：CD2有电子(e)、质子(H)、氘核(H)、氚核(H)，以同样的速度垂直射入同一匀强磁场中，它们都做匀速圆周运动，则()A电子做匀速圆周运动的半径最大B质子做匀速圆周运动的半径最大C氘核做匀速圆周运动的周期最大D氚核做匀速圆周运动的周期最大解析：由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r和周期公式T，可知：不同粒子在以相同速度进入同一磁场中做圆周运动时，半径的大小和周期的大小都只与的比值有关，比值越大，r越大，T越大，四种粒子中，H的最大，故氚核的半径和周期都是最大的故选D项答案：D3用如图所示的回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的最大动能增加为原来的4倍，可采用下列哪几种方法()A将其磁感应强度增大为原来的2倍B将其磁感应强度增大为原来的4倍C将D形金属盒的半径增大为原来的2倍D将两D形金属盒间的加速电压增大为原来的4倍解析：粒子在回旋加速器的磁场中绕行的最大半径为R，由牛顿第二定律得：evBm质子的最大动能：Ekmmv2解式得：Ekm.要使质子的动能增加为原来的4倍，可以将磁感应强度增大为原来的2倍或将两D形金属盒的半径增大为原来的2倍，故B项错，A、C正确质子获得的最大动能与加速电压无关，故D项错答案：AC4如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过t时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为()AtB2tCtD3t解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，据牛顿第二定律有qvBm，解得粒子第一次通过磁场区时的半径为r，圆弧AC所对应的圆心角AOC60°，经历的时间为tT(T为粒子在匀强磁场中运动周期，大小为T，与粒子速度大小无关)；当粒子速度减小为v/3后，根据r知其在磁场中的轨道半径变为r/3，粒子将从D点射出，根据图中几何关系得圆弧AD所对应的圆心角AOD120°，经历的时间为tT2t.由此可知本题正确选项只有B答案：B5(2014·袁州区模拟)两个电荷量相等但电性相反的带电粒子a、b分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，已知A、B连线与磁场边界垂直，如图所示，则()Aa粒子带正电，b粒子带负电B两粒子的轨道半径之比RaRb 1C两粒子的质量之比mamb12D两粒子的速度之比vavb12解析：根据左手定则，判断a、b粒子的电性，a粒子带负电，b粒子带正电，故A选项错误；两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，做出两粒子圆周运动的圆心O1、O2，根据几何关系，a粒子的半径方向和b粒子的速度方向重合，b粒子的半径方向和a粒子的速度方向重合，AB为两个圆弧公共的弦，连接O1、O2，则O1O2 为AB连线的中垂线，如图所示：AO1O2 30°，根据三角函数关系，tan30°，故B选项错误；粒子a运动的圆心角AO2B120°，运动时间ta，同理粒子b运动的圆心角AO1B60°，运动时间tb，tatb，解得ma：mb12，故C选项正确；轨道半径R ，得v，va：vb：2，故D选项错误答案：C6(2014·凉州区模拟)如图所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿AB方向射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则()A从P射出的粒子速度大B从Q射出的粒子速度大C从P射出的粒子，在磁场中运动的时间长D两粒子在磁场中运动的时间一样长解析：做出粒子运动的轨迹，如图所示：根据洛伦兹力提供向心力，qvBm，可知半径越大，粒子的速度越大，A选项错误，B选项正确；两粒子运动的弦切角相等，圆心角相等，运动时间t相等，C选项错误，D选项正确答案：BD二、非选择题7(2015·成都模拟)图甲所示的电视机显像管能够通过磁场来控制电子的偏转，显像管内磁场可视为圆心为O、半径为r的匀强磁场若电子枪垂直于磁场方向射出速度为v0的电子，由P点正对圆心O射入磁场，要让电子射出磁场时的速度方向与射入时的速度方向成角(图乙)已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力求：(1)磁感应强度大小；(2)电子在磁场中运动的时间(结果用m、e、r、v0表示)解析：(1)画出电子做圆周运动的轨迹如图所示：根据几何关系得，R，洛伦兹力提供向心力，evBm，联立解得，Btan.(2)粒子在磁场中运动时间t，代入磁感应强度得，t.答案：(1)tan(2)8如图(1)所示，两块长度均为5d的金属板，相距d平行放置下板接地，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场一束宽为d的电子束从两板左侧垂直磁场方向射入两板间设电子的质量为m，电荷量为e，入射速度为v0，要使电子不会从两板间射出，求匀强磁场的磁感应强度B满足的条件解析：要使所有电子不从两侧飞出，需使紧贴上板平行射入的电子束不从同一侧飞出也不从另一侧飞出这是两个边界条件或说是两个临界条件如图(2)所示，不从左侧飞出，则电子做圆周运动的最小半径为R2；不从另一侧飞出，则电子做圆周运动的最大半径为R1，由几何知识可得R(R1d)2(5d)2，解得R113D欲使电子不飞出极板，电子运动的半径R应满足的关系式为R2RR1.又因带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，半径r，则有R.将以上R2、R1代入R2RR1，可得B满足的条件是B.答案：B5