【成才之路】2021版高中物理 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动练习 新人教版选修3-1.doc

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1、【成才之路】2015版高中物理 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动练习 新人教版选修3-1基础夯实一、选择题(13题为单选题，4、5题为多选题)1(重庆一中20132014学年高二上学期期末)关于重力不计的带电粒子的运动的描述中，正确的是()A只在电场(E0)中，带电粒子可以静止B只在电场(E0)中，带电粒子可以做匀速圆周运动C只在匀强磁场(B0)中，带电粒子可以匀变速曲线运动D只在匀强磁场(B0)中，带电粒子可能做匀变速直线运动答案：B解析：在电场中，只受电场力，不可能处于平衡状态，故A错误；只在电场中，受电场力，当电场力提供向心力时，会做匀速圆周运动，(例：电子围绕原子核运动)，故B正确；

2、带电粒子做匀变速运动时，加速度恒定，即受的合外力恒定，而只在匀强磁场中时，洛伦兹力不可能恒定，故C、D错误。2(大连市普通高中20132014学年高二上学期期末)速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹如图所示，则磁场最强的是()答案：D解析：由qvBm得r，速率相同时，半径越小，磁场越强，选项D正确。3(辽宁省实验中学20132014学年高二上学期测试)一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上每一小段可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)。从图中可以确定()A粒子从a到b，带正电B粒子从b到a，带正电C

3、粒子从a到b，带负电 D粒子从b到a，带负电答案：B解析：由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小，速度逐渐减小，根据粒子在磁场中运动的半径公式r可知，粒子的半径逐渐的减小，所以粒子的运动方向是从b到a，再根据左手定则可知，粒子带正电，所以B正确。4(银川一中20132014学年高二上学期期末)如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用。则下列说法正确的是()Aa粒子动能最大Bc粒子速率最大Ca粒子在磁场中运动时间最长D它们做圆周运动的周期TaTbTc答案：B

4、C解析：由运动轨迹可知rarbvbva，所以A错，B对；根据运动轨迹对应的圆心角及周期公式，可知a粒子在磁场中运动时间最长，它们的周期相等，C正确，D错误。5(北京四中20132014学年高二上学期期中)质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是()AM带负电，N带正电BM的速率大于N的速率C洛伦兹力对M、N做正功DM的运行时间大于N的运行时间答案：AB解析：本题考查带电粒子在磁场中的运动规律，解题关键是洛伦兹力提供向心力，明确半径公式和周期公式，由左手定则知M带负电，N带正电，A正确；由qvB得R得，M的速度比N大，

5、B正确。由T可知粒子M和N周期相同，在磁场中均运动半个周期，所以时间相等，D错；洛伦兹力永不做功，C错。二、非选择题6.已知质量为m的带电液滴，以速度v射入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动。如图所示。求：(1)液滴在空间受到几个力作用？(2)液滴带电荷量及电性。(3)液滴做匀速圆周运动的半径多大？答案：(1)三个(2)负电，(3)解析：(1)由于是带电液滴，它必然受重力，又处于电、磁场中，还应受到电场力及洛伦兹力共三个力作用。(2)因液滴做匀速圆周运动，故必须满足重力与电场力平衡，所以液滴应带负电，电荷量由mgEq，求得：qmg/E。(3)尽管液

6、滴受三个力，但合力为洛伦兹力，所以仍可用半径公式R，把电荷量代入可得：R。7(大连市普通高中20132014学年高二上学期期末)如图所示，一质量为m，带电量为q，不计重力的粒子，从x轴上的P(a,0)点以速度大小为v，沿与x轴正方向成60的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求：(1)匀强磁场的磁感应强度B；(2)穿过第一象限的时间t。答案：B(2)t解析：(1)根据题意知，带电粒子的运动轨迹，垂直于y轴，必然有圆心在y轴上，根据半径垂直于速度，则可确定圆心O，如图所示。由几何关系知粒子运动的半径ra又qvB，得B(2)由qvBmr()2得T则t能力提升一、选择题(1

7、2题为单选题，35题为多选题)1.如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2。平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述错误的是()A质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小答案：D解析：质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具，A对。速度选择器中电场力与洛伦兹力是一对平衡力，即qvBqE，故v。据左手定则可以确定，速度

8、选择器中的磁场方向垂直纸面向外，B、C对。粒子在匀强磁场中运动的半径r，即粒子的荷质比，由此看出粒子运动的半径越小，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越大，D错。2(重庆一中20132014学年高二上学期期末)在一空心圆柱面内有一垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，其横截面如图所示，磁场边界为同心圆，内、外半径分别为r和(1)r。圆心处有一粒子源不断地沿半径方向射出质量为m、电量为q的带电粒子，不计粒子重力。为使这些粒子不射出磁场外边界，粒子从圆心处射出时速度不能超过()A BC D答案：A解析：由题意知，速度最大时粒子轨迹与磁场外边界相切，作出粒子运动轨迹如图所示。设粒子轨迹半

9、径为R，速度最大值为v则由牛顿第二定律得：qvB由几何关系得Rr所以v，故选A。3一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又进入匀强磁场区域。设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图中的虚线所示。在图所示的几种情况中，可能出现的是()答案：AD解析：A、C选项中粒子在电场中向下偏转，所以粒子带正电，再进入磁场后，A图中粒子应逆时针转，正确。C图中粒子应顺时针转，错误。同理可以判断B错，D对。4(潍坊市20132014学年高二上学期三校联考)如图，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上，不计重

10、力。下列说法正确的有()Aa、b均带正电Ba在磁场中飞行的时间比b的短Ca在磁场中飞行的路程比b的短Da在P上的落点与O点的距离比b的近答案：AD解析： 由左手定则可判断粒子a、b均带正电，选项A正确；由于是同种粒子，且粒子的速度大小相等，所以它们在匀强磁场中做圆周运动的轨迹半径R相同，周期T也相同，画出粒子的运动轨迹图可知，b在磁场中运动轨迹是半个圆周，a在磁场中运动轨迹大于半个圆周，选项A、D正确。5.如图所示，有一混合正离子束先后通过正交的电场、磁场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子流在区域中不偏转，进入区域后偏转半径r相同，则它们一定具有相同的()A速度B质量C电荷量 D比荷答案：AD

11、解析：离子流在区域中不偏转，一定是qEqvB，v，A正确。进入区域后，做匀速圆周运动的半径相同，由r知，因v、B相同，所以只能是比荷相同，故D正确，B、C错误。二、非选择题6如图所示，在xOy直角坐标系中，第象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场。初速度为零、带电量为q、质量为m的离子经过电压为U的电场加速后，从x上的A点垂直x轴进入磁场区域，经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴进入电场区域，在电场偏转并击中x轴上的C点。已知OAOCd。求电场强度E和磁感强度B的大小。答案：EB解析：设带电粒子经电压为U的电场加速后获得速度为v，qUmv2带电粒子进入

12、磁场后，洛仑兹力提供向心力，由牛顿第二定律：qBv依题意可知：rd联立可解得：B带电粒子在电场中偏转，做类平抛运动，设经时间t从P点到达C点，由dvtd t2联立可解得：E7(石家庄市20132014学年高二上学期期末)如图所示空间分为，三个足够长的区域，各边界面相互平行，其中、区域存在匀强电场E11.0104V/m，方向垂直边界竖直向上，E2105V/m，方向水平向右；区域存在匀强磁场，磁感应强度B5.0T，方向垂直纸面向里，三个区域宽度分别为d15.0m，d24.0m，d310m，一质量m1.0108kg、电荷量q1.6106C的粒子从O点由静止释放，粒子重力忽略不计。求：(1)粒子离开区

13、域时的速度大小；(2)粒子从区域进入区域时的速度方向与边界面的夹角；(3)粒子从O点开始到离开区域时所用的时间。答案：(1)v14103m/s(2)30(3)t6.12103s解析：(1)由动能定理得：mvqE1d1得：v14103m/s(2)粒子在区域做类平抛运动，设水平向右为y轴，竖直向上为x轴，粒子进入区域时速度与边界的夹角为tanvxv1vyat2at2由式解得30(3)粒子进入磁场时的速度v22v1粒子在磁场中运动的半径R10m所以粒子在磁场中运动所对的圆心角为120，因此t3103s；粒子在电场中，qE1ma1，v1a1t1得t12.5103s由得t2103stt1t2t3(3.5)103s6.12103s8