2020-2021學(xué)年高中物理 第三章 磁場 6 帶電粒子在勻強磁場中的運動課時作業(yè)新人教版選修3-1

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第三章 磁場 6 帶電粒子在勻強磁場中的運動課時作業(yè)新人教版選修3-12020-2021學(xué)年高中物理 第三章 磁場 6 帶電粒子在勻強磁場中的運動課時作業(yè)新人教版選修3-1年級：姓名：- 6 -帶電粒子在勻強磁場中的運動一、單項選擇題1.如圖所示，ab是一彎管，其中心線是半徑為r的一段圓弧，將它置于一給定的勻強磁場中，磁場方向垂直于圓弧所在平面，并且指向紙外有一束粒子對準a端射入彎管，粒子有不同的質(zhì)量、不同的速度，但都是一價正離子，則()a只有速度v大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管b只有質(zhì)量m大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管c只有質(zhì)量m與速度v的乘積大小一定

2、的粒子可以沿中心線通過彎管d只有動能ek大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管解析：因為粒子能通過彎管要有一定的半徑，其半徑rr.所以rr，由粒子的q、b都相同，則只有當(dāng)mv一定時，粒子才能通過彎管答案：c2質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子m和n，以不同的速度經(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()am帶負電，n帶正電bm的速率小于n的速率c洛倫茲力對m、n做正功dm的運行時間大于n的運行時間解析：根據(jù)左手定則可知n帶正電，m帶負電，選項a正確；由qvbm得r，由題知m、q、b相同，且rnvn，選項b錯誤；由于洛倫茲力的方向始終與帶電粒子的運動方向垂直，故洛倫茲力不

3、會對m、n做功，選項c錯誤；又周期t，兩個帶電粒子在磁場中運動的周期相等，由圖可知兩個粒子在磁場中均偏轉(zhuǎn)了半個周期，故在磁場中運動的時間相等，故選項d錯誤答案：a3(2015全國卷)兩相鄰勻強磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強度大小不同、方向平行一速度方向與磁感應(yīng)強度方向垂直的帶電粒子(不計重力)，從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的()a軌道半徑減小，角速度增大b軌道半徑減小，角速度減小c軌道半徑增大，角速度增大d軌道半徑增大，角速度減小解析：分析軌道半徑：帶電粒子從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的速度v大小不變，磁感應(yīng)強度b減小，由公式r可知，軌道半徑增大分析角速度：由公式t可知，粒子在磁場

4、中運動的周期增大，根據(jù)知角速度減小選項d正確答案：d二、多項選擇題4(2015課標全國)有兩個勻強磁場區(qū)域和，中的磁感應(yīng)強度是中的k倍兩個速率相同的電子分別在兩磁場區(qū)域做圓周運動與中運動的電子相比，中的電子()a運動軌跡的半徑是中的k倍b加速度的大小是中的k倍c做圓周運動的周期是中的k倍d做圓周運動的角速度與中的相等解析：電子在兩勻強磁場、中做勻速圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律可得evb，可得r，即，選項a正確；由a得，選項b錯誤；根據(jù)周期公式t，可得，選項c正確；根據(jù)角速度公式，可得，選項d錯誤答案：ac5.如圖，兩個初速度大小相同的同種離子a和b，從o點沿垂直磁場方向進入勻強磁場，最后打到屏p

5、上，不計重力，下列說法正確的有()aa、b均帶正電ba在磁場中飛行的時間比b的短ca在磁場中飛行的路程比b的短da在p上的落點與o點的距離比b的近解析：要使離子打在屏上，由左手定則，可判斷出a、b均帶正電，a正確；由牛頓第二定律qvbm，得r，離子運動軌跡如圖所示，又t，tt，為軌跡所對圓心角，知a比b飛行時間長，a比b飛行路程長，b、c錯誤；又a、b在p上落點距o點的距離分別為2rcos、2r，故d正確答案：ad6.美國物理學(xué)家勞倫斯于1930年發(fā)明的回旋加速器，利用帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的特點，使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的多次加速獲得較大的能量如圖所示為一種改進后的回旋加速器

6、示意圖，其中盒縫間的加速電場的場強大小恒定，且被限制在a、c板間，帶電粒子從p0處由靜止釋放，并沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進入d形盒中的勻強磁場中做勻速圓周運動對于這種改進后的回旋加速器，下列說法正確的是()a帶電粒子每運動一周被加速一次bp1p2p2p3c粒子能獲得的最大速度與d形盒的尺寸有關(guān)da、c板間的加速電場的方向需要做周期性的變化解析：根據(jù)題意，由于加速電場只在實線部分有，則帶電粒子運動一周，經(jīng)過加速電場一次，故應(yīng)該被加速一次，選項a正確，選項d錯誤；據(jù)圖有：p1p2r2r1(v2v1)和p3p2r3r2(v3v2)，由于帶電粒子經(jīng)過加速電場時有：vv2ad，經(jīng)過處理得到：

7、(v2v1)(v1v2)2ad，同理有：(v3v2)(v3v2)2ad，故b選項錯誤；據(jù)v可知，帶電粒子的最大速度由d形盒半徑?jīng)Q定，故c選項正確答案：ac三、非選擇題7如圖所示為質(zhì)譜儀原理示意圖，電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)過電壓為u的加速電場后進入粒子速度選擇器選擇器中存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，勻強電場的場強為e、方向水平向右已知帶電粒子能夠沿直線穿過速度選擇器，從g點垂直mn進入偏轉(zhuǎn)磁場，該偏轉(zhuǎn)磁場是一個以直線mn為邊界、方向垂直紙面向外的勻強磁場帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后，最終到達照相底片的h點可測量出g、h間的距離為l，帶電粒子的重力可忽略不計求：(1)粒子從加速電

8、場射出時速度v的大小(2)粒子速度選擇器中勻強磁場的磁感應(yīng)強度b1的大小和方向(3)偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強度b2的大小解析：(1)在加速電場中，有qumv2解得v.(2)粒子在速度選擇器中受到向右的電場力qe，應(yīng)與洛倫茲力qvb1平衡，故磁感應(yīng)強度b1的方向應(yīng)該垂直于紙面向外由qeqvb1得b1e.(3)粒子在偏轉(zhuǎn)磁場中的軌道半徑rl，由r，得b2.答案：(1) (2)e(3)8(2017綿陽高二檢測)如圖所示，帶異種電荷的粒子a、b以相同的動能同時從o點射入寬度為d的有界勻強磁場，兩粒子的入射方向與磁場邊界的夾角分別為30和60，且同時到達p點a、b兩粒子的質(zhì)量之比為多少？解析：根據(jù)粒子a、b動能相同，即mavmbv，得2，a粒子在磁場中運動軌跡