高中物理 第三章 磁場(chǎng) 6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè) 新人教版選修31

1、6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè)a組基礎(chǔ)鞏固一、單項(xiàng)選擇題1處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)部的兩個(gè)電子a和b分別以速率v和2v垂直于磁場(chǎng)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，哪個(gè)電子先回到原來(lái)的出發(fā)點(diǎn)()a條件不夠無(wú)法比較 ba先到達(dá)cb先到達(dá) d同時(shí)到達(dá)解析：由周期公式t可知，運(yùn)動(dòng)周期與速度v無(wú)關(guān)兩個(gè)電子各自經(jīng)過(guò)一個(gè)周期又回到原來(lái)的出發(fā)點(diǎn)，故同時(shí)到達(dá)，選項(xiàng)d正確答案：d2.在圖中，水平導(dǎo)線中有電流i通過(guò)，導(dǎo)線正下方的電子初速度的方向與電流i的方向相同，則電子將() a沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡是圓b沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越大c沿路徑a運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越小d沿路徑b運(yùn)動(dòng)，軌跡半徑越來(lái)越小解析：由左手定則可判斷電子運(yùn)動(dòng)軌

2、跡向下彎曲，故電子的徑跡是a.又由r知，b減小，r越來(lái)越大，故b對(duì)，a、c、d都錯(cuò)答案：b3.(2016·高考全國(guó)卷)一圓筒處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與筒的軸平行，筒的橫截面如圖所示圖中直徑mn的兩端分別開(kāi)有小孔，筒繞其中心軸以角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)在該截面內(nèi)，一帶電粒子從小孔m射入筒內(nèi)，射入時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向與mn成30°角當(dāng)筒轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，該粒子恰好從小孔n飛出圓筒不計(jì)重力若粒子在筒內(nèi)未與筒壁發(fā)生碰撞，則帶電粒子的比荷為()a. b.c. d解析：圓筒轉(zhuǎn)過(guò)90°所用的時(shí)間為t，小孔n順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90°，帶電粒子仍從n點(diǎn)射出，由幾何關(guān)系得

3、帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角為30°，又t·，根據(jù)時(shí)間相等得，故a正確答案：a4.如圖所示，在x軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)o處以速度v進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與x軸正方向成120°角若粒子穿過(guò)y軸正半軸后在磁場(chǎng)中到x軸的最大距離為a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負(fù)是()a.，正電荷 b.，正電荷c.，負(fù)電荷 d，負(fù)電荷解析：粒子能穿過(guò)y軸的正半軸，所以該粒子帶負(fù)電荷，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，a點(diǎn)到x軸的距離最大，為rra，又r，得，故c正確答案：c5.(2016·高考全國(guó)卷)現(xiàn)代

4、質(zhì)譜儀可用來(lái)分析比質(zhì)子重很多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定質(zhì)子在入口處從靜止開(kāi)始被加速電場(chǎng)加速，經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后從出口離開(kāi)磁場(chǎng)若某種一價(jià)正離子在入口處從靜止開(kāi)始被同一加速電場(chǎng)加速，為使它經(jīng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后仍從同一出口離開(kāi)磁場(chǎng)，需將磁感應(yīng)強(qiáng)度增加到原來(lái)的12倍此離子和質(zhì)子的質(zhì)量比約為()a11b12c121 d144解析：帶電粒子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，有qumv2，在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)，其半徑r，由以上兩式整理得：r .由于質(zhì)子與一價(jià)正離子的電荷量相同，b1b2112，當(dāng)半徑相等時(shí)，解得：144，選項(xiàng)d正確答案：d二、多項(xiàng)選擇題6.如圖所示，帶負(fù)電的粒子以速度v從粒子源p處射出，若圖中勻強(qiáng)磁

5、場(chǎng)范圍足夠大(方向垂直紙面)，則帶電粒子的可能軌跡是()aa bbcc dd解析：物體運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向就是物體運(yùn)動(dòng)的速度方向，a、c軌跡與v垂直，不符合題意，a、c錯(cuò)誤當(dāng)磁場(chǎng)垂直紙面向里時(shí)，根據(jù)左手定則可知軌跡為d，當(dāng)磁場(chǎng)垂直紙面向外時(shí)，軌跡為b，b、d正確答案：bd7.如圖所示，有一混合正離子束先后通過(guò)正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如果這束正離子束在區(qū)域中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域后偏轉(zhuǎn)半徑r相同，則它們一定具有相同的()a速度 b質(zhì)量c電荷量 d比荷解析：離子束在區(qū)域中不偏轉(zhuǎn)，一定是qeqvb，v，a正確進(jìn)入?yún)^(qū)域后，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同，由r知，因v、b相同，只能是比荷相同，故d

6、正確，b、c錯(cuò)誤答案：ad8(2018·山東濱州高二檢測(cè))如圖是醫(yī)用回旋加速器示意圖，其核心部分是兩個(gè)d形金屬盒，兩金屬盒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻電源相連現(xiàn)分別加速氘核(h)和氦核(he)下列說(shuō)法中正確的是()a它們的最大速度相同b它們的最大動(dòng)能相同c它們?cè)赿形盒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的周期相同d僅增大高頻電源的頻率，可增大粒子的最大動(dòng)能解析：根據(jù)qvbm得v，兩粒子的比荷相同，所以最大速度相等，a正確，ekmv2，兩粒子的質(zhì)量不等，最大動(dòng)能不相等，b錯(cuò)，由t，得周期相等，c正確；粒子的最大動(dòng)能與電源的頻率無(wú)關(guān)，d錯(cuò)答案：ac三、非選擇題9質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開(kāi)始釋放，經(jīng)m、n

7、板間的電場(chǎng)加速后，從a點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該粒子離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置p偏離入射方向的距離為l，如圖所示已知m、n兩板間的電壓為u，粒子的重力不計(jì)求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度b.解析：作粒子經(jīng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的軌跡圖，如圖所示設(shè)粒子在m、n兩板間經(jīng)電場(chǎng)加速后獲得的速度為v，由動(dòng)能定理得qumv2粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)其半徑為r，則qvbm由幾何關(guān)系得r2(rl)2d2聯(lián)立求解式得磁感應(yīng)強(qiáng)度b .答案： b組能力提升一、選擇題1mn板兩側(cè)都是磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如圖所示，帶電粒子從a位置以垂直于磁場(chǎng)方向的速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，依次通過(guò)小孔b、c、d，已知abbccd，粒子從a運(yùn)

8、動(dòng)到d的時(shí)間為t，則粒子的比荷為() a.b.c.d.解析：粒子從a運(yùn)動(dòng)到d依次經(jīng)過(guò)小孔b、c、d，經(jīng)歷的時(shí)間t為3個(gè)，由t3×和t，可得，故a正確答案：a2.(多選)如圖所示，左右邊界分別為pp、qq的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b，方向垂直于紙面向里，一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的微觀粒子，沿圖示方向以速度v0垂直射入磁場(chǎng)，欲使粒子不能從邊界qq射出，粒子入射速度v0的最大值可能是()a. b.c. d解析：粒子射入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由r知，粒子的入射速度v0越大，r越大當(dāng)粒子的徑跡和邊界qq相切時(shí)，粒子剛好不從qq射出，此時(shí)其入射速度v0應(yīng)為最大若粒子帶正電，其運(yùn)動(dòng)軌跡

9、如圖甲所示(此時(shí)圓心為o點(diǎn))，容易看出r1sin 45°dr1，將r1代入得v0，選項(xiàng)b正確若粒子帶負(fù)電，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙所示(此時(shí)圓心為o點(diǎn))，容易看出r2r2cos 45°d，將r2代入得v0，選項(xiàng)c正確答案：bc二、非選擇題3.如圖所示，在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)方向都垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在以直徑a2a4為邊界的兩個(gè)半圓形區(qū)域、中，直徑a2a4與a1a3的夾角為60°，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以某一速度從區(qū)的邊緣a1處沿與a1a3成30°角的方向射入磁場(chǎng)，再以垂直a2a4的方向經(jīng)過(guò)圓心o進(jìn)入?yún)^(qū)，最后再?gòu)腶2處射出磁場(chǎng)已知該粒子從射入到射出

10、磁場(chǎng)所用的時(shí)間為t，求區(qū)和區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度b1和b2的大小(忽略粒子重力)解析：由幾何知識(shí)和題意可知，粒子在區(qū)運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心在a2處，軌道半徑r1r，則r軌跡所對(duì)應(yīng)的圓心角1則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1由幾何關(guān)系和題意可知，粒子在區(qū)運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心在oa2的中點(diǎn)，軌跡半徑r2，則r軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角2，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2由題意知：tt1t2由式聯(lián)立解得：b22b1，b1，b2答案：b1b24如圖所示的裝置，左半部分為速度選擇器，右半部分為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)一束同位素離子流從狹縫s1射入速度選擇器，能夠沿直線通過(guò)速度選擇器并從狹縫s2射出的離子，又沿著與電場(chǎng)垂直的方向，立即進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)大小為e的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，最后打在照相底片d上已知同位素離子的電荷量為q(q>0)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場(chǎng)強(qiáng)大小為e0的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為b0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，照相底片d與狹縫s1、s2的連線平行且距離為l，忽略重力的影響(1)求從狹縫s2射出的離子速度v0的大小(2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中沿速度v0方向飛行的距離為x，求出x與離子質(zhì)量m之間的關(guān)系式(用e0、b0、e、q、m、l表示)解析：(1)能從速度選擇器射出的離子滿足qe0qv0b0可得v0(2)離子進(jìn)入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電