2019高中物理 第三章 磁场 6 带电粒子在匀强磁场中的运动课时作业 新人教版选修3-1.doc

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1、16 6 带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动课时作业A 组 基础巩固一、单项选择题1处在匀强磁场内部的两个电子A和B分别以速率v和 2v垂直于磁场开始运动，经磁场偏转后，哪个电子先回到原来的出发点( ) A条件不够无法比较 BA先到达CB先到达 D同时到达解析：由周期公式T可知，运动周期与速度v无关两个电子各自经过一个周期又2m qB回到原来的出发点，故同时到达，选项 D 正确答案：D2.在图中，水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将( ) A沿路径a运动，轨迹是圆B沿路径a运动，轨迹半径越来越大C沿路径a运动，轨迹半径越来越小D沿路

2、径b运动，轨迹半径越来越小解析：由左手定则可判断电子运动轨迹向下弯曲，故电子的径迹是a.又由r知，B减mv qB小，r越来越大，故 B 对，A、C、D 都错答案：B3.(2016高考全国卷)一圆筒处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示图中直径MN的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度顺时针转动在该截面内，一带电粒子从小孔M射入筒内，射入时的运动方向与MN成 30角当筒转过 90时，该粒子恰好从小孔N飞出圆筒不计重力若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为( )A. B. 3B 2BC. D B2 B解析：圆筒转过 90所用的时间为t，小孔N顺时针

3、转过 2 290，带电粒子仍从N点射出，由几何关系得带电粒子运动轨迹对应2的圆心角为 30，又t，根据时间相等得 ，故 A 正确30 3602m Bqq m 3B答案：A4.如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成 120角若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是( )A.，正电荷 B.，正电荷3v 2aBv 2aBC.，负电荷 D，负电荷3v 2aBv 2aB解析：粒子能穿过y轴的正半轴，所以该粒子带负电荷，其运动轨迹如

4、图所示，A点到x轴的距离最大，为RRa，又R，得 1 2mv qBq m，故 C 正确3v 2aB答案：C5.(2016高考全国卷)现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定质子在入口处从静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场若某种一价正离子在入口处从静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的 12倍此离子和质子的质量比约为( )A11 B12C121 D144解析：带电粒子在加速电场中运动时，有qUmv2，在磁场中偏转时，其半径r，由1 2mv qB以上两式整理得：r .由于质子与一价正

5、离子的电荷量相同，B1B2112，当半1 B2mU q径相等时，解得：144，选项 D 正确m2 m1答案：D二、多项选择题6.如图所示，带负电的粒子以速度v从粒子源P处射出，若图中匀强磁场范围足够大(方向垂直纸面)，则带电粒子的可能轨迹是( )3Aa BbCc Dd解析：物体运动轨迹的切线方向就是物体运动的速度方向，a、c轨迹与v垂直，不符合题意，A、C 错误当磁场垂直纸面向里时，根据左手定则可知轨迹为d，当磁场垂直纸面向外时，轨迹为b，B、D 正确答案：BD7.如图所示，有一混合正离子束先后通过正交的匀强电场、匀强磁场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子束在区域中不偏转，进入区域后偏转半径r

6、相同，则它们一定具有相同的( )A速度 B质量C电荷量 D比荷解析：离子束在区域中不偏转，一定是qEqvB，v ，A 正确进入区域后，做匀速E B圆周运动的半径相同，由r知，因v、B相同，只能是比荷相同，故 D 正确，B、C 错mv qB误答案：AD8(2018山东滨州高二检测)如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连现分别加速氘核( H)和氦核2 1( He)下列说法中正确的是( )4 2A它们的最大速度相同B它们的最大动能相同C它们在D形盒内运动的周期相同D仅增大高频电源的频率，可增大粒子的最大动能解析：根据qvBm得v，两粒子的

7、比荷 相同，所以最大速度相等，A 正确，v2 RqBR mq mEkmv2，两粒子的质量不等，最大动能不相等，B 错，由T，得周期相等，1 2q2B2R2 2m2m qBC 正确；粒子的最大动能与电源的频率无关，D 错答案：AC三、非选择题9质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放，经M、N板间的电场加速后，从4A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计求匀强磁场的磁感应强度B.解析：作粒子经电场和磁场中的轨迹图，如图所示设粒子在M、N两板间经电场加速后获得的速度为v，由动能定理得qUmv

8、21 2粒子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则qvBmv2 r由几何关系得r2(rL)2d2联立求解式得磁感应强度B .2L L2d22mU q答案： 2L L2d22mU qB 组 能力提升一、选择题1MN板两侧都是磁感应强度为B的匀强磁场，方向如图所示，带电粒子从a位置以垂直于磁场方向的速度开始运动，依次通过小孔b、c、d，已知abbccd，粒子从a运动到d的时间为t，则粒子的比荷为( ) A. B. C. D.3 tB4 3tB tBtB 25解析：粒子从a运动到d依次经过小孔b、c、d，经历的时间t为 3 个 ，由t3 和T 2T 2T，可得 ，故 A 正确2m Bqq m3

9、tB答案：A2.(多选)如图所示，左右边界分别为PP、QQ的匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，一个质量为m、电荷量为q的微观粒子，沿图示方向以速度v0垂直射入磁场，欲使粒子不能从边界QQ射出，粒子入射速度v0的最大值可能是( )A. B.Bqd m2 2BqdmC. D2 2Bqdm2qBd2m解析：粒子射入磁场后做匀速圆周运动，由R知，粒子的入射速度v0越大，R越mv0 qB大当粒子的径迹和边界QQ相切时，粒子刚好不从QQ射出，此时其入射速度v0应为最大若粒子带正电，其运动轨迹如图甲所示(此时圆心为O点)，容易看出R1sin 45dR1，将R1代入得v0，选项 B

10、正确mv0 qB2 2Bqdm若粒子带负电，其运动轨迹如图乙所示(此时圆心为O点)，容易看出R2R2cos 45d，将R2代入得v0，选项 C 正确mv0 qB2 2Bqdm答案：BC二、非选择题3.如图所示，在一个圆形区域内，两个方向都垂直于纸面向外的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域、中，直径A2A4与A1A3的夹角为 60，一质量为m、带电荷量为q的粒子以某一速度从区的边缘A1处沿与A1A3成 30角的方向射入磁场，再以垂直A2A4的方向经过圆心O进入区，最后再从A2处射出磁场已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t，求区和区中磁感应强度B1和B2的大小(忽略粒子重力)解

11、析：由几何知识和题意可知，粒子在区运动轨迹的圆心在A2处，轨道半径R1R，则6Rmv qB1轨迹所对应的圆心角1 3则运动时间t1T1 62m 6qB1m 3qB1由几何关系和题意可知，粒子在区运动轨迹的圆心在OA2的中点，轨迹半径R2 ，则R 2R2mv qB2轨迹对应的圆心角2，则运动时间t2T2 2m qB2由题意知：tt1t2m 3qB1m qB2由式联立解得：B22B1，B1，B25m 6qt5m 3qt答案：B1 B25m 6qt5m 3qt4如图所示的装置，左半部分为速度选择器，右半部分为匀强的偏转电场一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2

12、射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片D上已知同位素离子的电荷量为q(q0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场，照相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且距离为L，忽略重力的影响(1)求从狭缝S2射出的离子速度v0的大小(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x，求出x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、m、L表示)解析：(1)能从速度选择器射出的离子满足qE0qv0B0可得v0E0 B0(2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动，则xv0t7Lat21 2由牛顿第二定律得qEma由解得x .E0 B02mL qE答案：(1) (2)x E0B0E0B02mLqE