2014屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第38講帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè)（含詳解）

1、2014屆高三物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)及詳細(xì)解析：第38講帶電粒子在有界磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).12013·張家界模擬 如圖K381所示，質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以速度v0垂直射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，為使粒子能穿過(guò)磁場(chǎng)，則v0至少等于()A.B.C.D.圖K381圖K38222013·東營(yíng)模擬 如圖K382所示，在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有三個(gè)帶電粒子，其中1和2為質(zhì)子(H)的徑跡，3為粒子(H)的徑跡它們?cè)谕黄矫鎯?nèi)沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，三者軌跡半徑r1>r2>r3并相切于P點(diǎn)設(shè)T、v、a、t分別表示它們做圓周運(yùn)動(dòng)的周期、線(xiàn)速度、向心加速度以及各自從經(jīng)過(guò)

2、P點(diǎn)算起到第一次通過(guò)圖中虛線(xiàn)MN所經(jīng)歷的時(shí)間，則下列結(jié)論錯(cuò)誤的是()AT1T2<T3 Bv1v2>v3Ca1>a2>a3 Dt1<t2<t33如圖K383所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)電荷量為q的正離子自a點(diǎn)沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)，突然吸收了附近若干電子，接著沿另一半圓軌道運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)已知a、b、c在同一直線(xiàn)上，且acab，電子電荷量為e，電子質(zhì)量可忽略不計(jì)，則該離子吸收的電子個(gè)數(shù)為()A.B.C.D.圖K383圖K38442013·淄博模擬 如圖K384所示，在x軸上方存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在xOy平面內(nèi)，從原點(diǎn)O處沿與x

3、軸正方向成角(0<<)以速率v發(fā)射一個(gè)帶正電的粒子(重力不計(jì))，則下列說(shuō)法正確的是()A若一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短B若一定，v越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的角速度越大C若v一定，越大，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短D若v一定，越大，則粒子離開(kāi)磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn)5如圖K385所示，一粒子源位于一邊長(zhǎng)為a的正三角形ABC的中點(diǎn)O處，可以在三角形所在的平面內(nèi)向各個(gè)方向發(fā)射出速度大小為v、質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，整個(gè)三角形位于垂直于ABC的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中若使任意方向射出的帶電粒子均不能射出三角形區(qū)域，則磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為()A. B. C. D.圖K385圖K3866如

4、圖K386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72013·富陽(yáng)檢測(cè) 電荷量分別為q和q的兩個(gè)帶電粒子分別以速度va和vb射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩粒子的入射方向與磁場(chǎng)邊界的夾角分別為30°和60°，磁場(chǎng)寬度為d，兩粒子同時(shí)由A點(diǎn)出發(fā)，同時(shí)到達(dá)B點(diǎn)，如圖K387所示，則()Aa粒子帶正電

5、，b粒子帶負(fù)電B兩粒子的軌道半徑之比RaRb1C兩粒子的質(zhì)量之比mamb12D兩粒子的速度之比vavb12圖K387圖K3888如圖K388所示，直徑為R的絕緣筒中為勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子以速度v從圓筒上C孔處沿直徑方向射入筒內(nèi)，如果離子與圓筒碰撞三次(碰撞時(shí)不損失能量，且時(shí)間不計(jì))，又從C孔飛出，則離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為()A. B. C. D.9如圖K389所示，長(zhǎng)方形abcd長(zhǎng)ad0.6 m，寬ab0.3 m，O、e分別是ad、bc的中點(diǎn)，以ad為直徑的半圓內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(邊界上無(wú)磁場(chǎng))，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.25 T一群

6、不計(jì)重力、質(zhì)量m3×107 kg、電荷量q2×103 C的帶電粒子以速度v5×102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁場(chǎng)射入磁場(chǎng)區(qū)域，則()A從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在Oa邊B從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在ab邊C從Od邊射入的粒子，出射點(diǎn)全部分布在be邊D從aO邊射入的粒子，出射點(diǎn)分布在ab邊和be邊圖K389圖K3810102013·哈爾濱二模 如圖K3810所示，在平面直角坐標(biāo)系中有一個(gè)垂直于紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界過(guò)原點(diǎn)O和y軸上的點(diǎn)a(0，L). 一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點(diǎn)以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場(chǎng)，并從x

7、軸上的b點(diǎn)射出磁場(chǎng)，此時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為60°.下列說(shuō)法正確的是()A電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為B電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為C磁場(chǎng)區(qū)域的圓心坐標(biāo)為(，)D電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心坐標(biāo)為(0，2L)112013·南充模擬 在電視機(jī)的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，要考慮到地磁場(chǎng)對(duì)電子束偏轉(zhuǎn)的影響，可采用某種技術(shù)進(jìn)行消除為確定地磁場(chǎng)的影響程度，需先測(cè)定地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，在地球的北半球可將地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分解為水平分量B1和豎直向下的分量B2，其中B1沿水平方向，對(duì)電子束影響較小可忽略，B2可通過(guò)以下裝置進(jìn)行測(cè)量如圖K3811所示，水平放置的顯像管中電子(質(zhì)量為m，電荷量為

8、e)從電子槍的熾熱燈絲上發(fā)出后(初速度可視為0)，先經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速，然后沿水平方向自南向北運(yùn)動(dòng)，最后打在距加速電場(chǎng)出口水平距離為L(zhǎng)的屏上，電子束在屏上的偏移距離為d.(1)試判斷電子束偏向什么方向；(2)試求地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量B2.圖K3811122013·雅安三診 可控?zé)岷司圩兎磻?yīng)堆產(chǎn)生能量的方式和太陽(yáng)類(lèi)似，因此，它被俗稱(chēng)為“人造太陽(yáng)”熱核反應(yīng)的發(fā)生需要幾百萬(wàn)度以上的高溫，因而反應(yīng)中的大量帶電粒子沒(méi)有通常意義上的容器可裝人類(lèi)正在積極探索各種約束裝置，磁約束托卡馬克裝置就是其中一種如圖K3812所示為該裝置的簡(jiǎn)化模型有一個(gè)圓環(huán)形區(qū)域，區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已

9、知其截面內(nèi)半徑為R11.0 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1.0 T，被約束粒子的比荷為4.0×107 C/kg，該帶電粒子從中空區(qū)域與磁場(chǎng)交界面上的P點(diǎn)以速度v04.0×107 m/s沿環(huán)的半徑方向射入磁場(chǎng)(不計(jì)帶電粒子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的相互作用，不計(jì)帶電粒子的重力)(1)為約束粒子不穿越磁場(chǎng)外邊界，求磁場(chǎng)區(qū)域的最小外半徑R2.(2)若改變?cè)摿Ｗ拥娜肷渌俾蕍，使vv0，求該粒子從P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始到第一次回到P點(diǎn)所需要的時(shí)間t.圖K3812132013·湖北聯(lián)考 如圖K3813所示，在鉛板A上放一個(gè)放射源C，可向各個(gè)方向射出速率為v的射線(xiàn)B為金屬網(wǎng)，A、B連接在電路上，電源電動(dòng)勢(shì)

10、為E，內(nèi)阻為r，滑動(dòng)變阻器的總阻值為R.圖中滑動(dòng)變阻器滑片置于中點(diǎn)，AB間的間距為d，M為足夠大的熒光屏，M緊挨著金屬網(wǎng)外側(cè)已知粒子質(zhì)量為m，電量為e.不計(jì)射線(xiàn)所形成的電流對(duì)電路的影響，求：(1)閉合開(kāi)關(guān)S后，AB間場(chǎng)強(qiáng)的大小是多少？(2)粒子到達(dá)金屬網(wǎng)B的最長(zhǎng)時(shí)間是多少？(3)切斷開(kāi)關(guān)S，并撤去金屬網(wǎng)B，加上垂直紙面向里、范圍足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，若加上磁場(chǎng)后粒子仍能到達(dá)熒光屏，這時(shí)在熒光屏上發(fā)亮區(qū)的長(zhǎng)度是多少？圖K3813課時(shí)作業(yè)（三十八）【基礎(chǔ)熱身】1C解析 帶電粒子恰好能夠穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，軌跡恰好與磁場(chǎng)右邊界相切，則軌跡半徑rd，即v，故速度應(yīng)滿(mǎn)足v0，選項(xiàng)C正確2B解析 各粒

11、子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T，根據(jù)粒子的比荷大小可知：T1T2<T3，選項(xiàng)A正確；由于r1>r2>r3，結(jié)合r及粒子的比荷關(guān)系可知：v1>v2>v3，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；粒子運(yùn)動(dòng)的向心加速度a，結(jié)合粒子的比荷關(guān)系及v1>v2>v3可得：a1>a2>a3，選項(xiàng)C正確；由題圖可知，粒子運(yùn)動(dòng)到MN時(shí)所對(duì)應(yīng)的圓心角的大小關(guān)系為1<2<3，而T1T2，因此t1<t2，由T2<T3，且2<3，可知t2<t3，選項(xiàng)D正確3D解析 離子在磁場(chǎng)中所受的洛倫茲力提供向心力，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑R，離子碰上電子后半徑變化，R，所以q，qq，

12、正確選項(xiàng)為D.4C解析 粒子運(yùn)動(dòng)周期T，當(dāng)一定時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間tTT，.由于t、均與v無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確當(dāng)v一定時(shí)，由r知，r一定；在從0變至的過(guò)程中，越大，粒子離開(kāi)磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)越遠(yuǎn)；當(dāng)大于時(shí)，越大，粒子離開(kāi)磁場(chǎng)的位置距O點(diǎn)越近，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【技能強(qiáng)化】5D解析 如圖所示，帶電粒子不能射出三角形區(qū)域的最小半徑是r·tan30°a，由qvBm得，最小的磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，選項(xiàng)D正確6C解析 由題意可知，粒子向右側(cè)偏轉(zhuǎn)，洛倫茲力指向運(yùn)動(dòng)方向的右側(cè)，由左手定則可判定粒子帶負(fù)電作出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系有rrsin30°a，再結(jié)合半徑

13、表達(dá)式r可得，選項(xiàng)C正確7C解析 由左手定則可知：a粒子帶負(fù)電，b粒子帶正電，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可得：RaRb1，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；兩者運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，由tTbTa，可得，由T，則，選項(xiàng)C正確；又Bqvm，解得v，則，選項(xiàng)D錯(cuò)誤8AC解析 根據(jù)對(duì)稱(chēng)性畫(huà)出離子的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)為四個(gè)圓弧，軌跡圓的半徑等于圓筒的半徑，總時(shí)間應(yīng)等于一個(gè)圓周的周期，所以選項(xiàng)A、C正確9CD解析 由左手定則可知，粒子射入后向上偏轉(zhuǎn)，軌道半徑R0.3 m從O點(diǎn)射入的粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的1所示，從aO邊上某點(diǎn)射入的粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的2所示，從Od邊上某點(diǎn)射入的粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中的3所示綜上所述，選項(xiàng)C、D正確10BC解析 電子射出

14、磁場(chǎng)時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為60°，過(guò)b點(diǎn)的半徑與此時(shí)的速度方向垂直，則該半徑與x軸負(fù)方向的夾角為30°，由幾何關(guān)系可知RLRsin30°，即R2L，故電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在原點(diǎn)O的正下方，坐標(biāo)為(0，L)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tT，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、選項(xiàng)B正確；容易判斷圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的圓心坐標(biāo)應(yīng)該在a、b連線(xiàn)的中點(diǎn)上，根據(jù)幾何知識(shí)，其x軸、y軸的坐標(biāo)分別為xxb，yya，故磁場(chǎng)區(qū)域的圓心坐標(biāo)為(，)，選項(xiàng)C正確11(1)向東偏(2)解析 (1)利用左手定則，可得電子束向東偏(2)由題意作出電子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示電子經(jīng)電場(chǎng)加速，由動(dòng)能定理

15、得eUmv2電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，利用幾何知識(shí)得：R2(Rd)2L2由洛倫茲力提供向心力，有evB2m，即：R聯(lián)立解得：B2.12(1)2.41 m(2)5.74×107s解析 (1)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑為R，由qv0B得R1.0 m如圖所示，由幾何關(guān)系得R2R解得R2(1)m2.41 m(2)設(shè)粒子此時(shí)在磁場(chǎng)中做圓運(yùn)動(dòng)的半徑為r，則r m如圖所示，由幾何關(guān)系得arctan30°，POP60°故帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)繞圓O轉(zhuǎn)過(guò)360°(180°60°)240°又回到中空部分，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示粒子從P點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)到第一次回到P點(diǎn)時(shí)，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t13×2T，粒子在中空部分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2，故粒子運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為tt1t25.74×107 s.