20192020學(xué)年高中物理第三章磁場6帶電粒子在勻強磁場中運動練習(xí)含解析新人教選修31

20192020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練習(xí)含解析新人教版選修3120192020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練習(xí)含解析新人教版選修3120192020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練習(xí)含解析新人教版選修316帶電粒子在勻強磁場中的運動課后篇堅固提高基礎(chǔ)堅固1.質(zhì)量和電荷量都相等的帶電粒子M和N,以不同樣的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強磁場,運轉(zhuǎn)的半圓軌跡如圖中虛線所示,以下表述正確的選項是()A.M帶負(fù)電,N帶正電B.M的速率小于N的速率C.洛倫茲力對M、N做正功D.M的運轉(zhuǎn)時間大于N的運轉(zhuǎn)時間解析依據(jù)左手定章可知N帶正電,M帶負(fù)電,A正確;因為r=,而M的半徑大于N的半徑,因此M的速率大于N的速率,B錯誤;洛倫茲力不做功,C錯誤;M和N的運轉(zhuǎn)時間都為t=,D錯誤。應(yīng)選A。答案A2.以以下圖,水平導(dǎo)線中有電流I經(jīng)過,導(dǎo)線正下方的電子初速度的方向與電流I的方向同樣,則電子將()A.沿路徑a運動,軌跡是圓B.沿路徑a運動,軌跡半徑愈來愈大C.沿路徑a運動,軌跡半徑愈來愈小D.沿路徑b運動,軌跡半徑愈來愈小解析由左手定章可判斷電子運動軌跡向下曲折。又由r=知,B減小,r愈來愈大。應(yīng)選B。答案B3.一個帶電粒子沿垂直于磁場的方向射入一勻強磁場。粒子的一段徑跡以以下圖。徑跡上的每一小段都可近似看作圓弧。因為帶電粒子使沿途的空氣電離,粒子的能量漸漸減少(電荷量不變)。從圖中狀況能夠確立()A.粒子從a到b,帶正電B.粒子從a到b,帶負(fù)電C.粒子從b到a,帶正電D.粒子從b到a,帶負(fù)電解析垂直于磁場方向射入勻強磁場的帶電粒子受洛倫茲力作用,使粒子做勻速圓周運動,半徑R=。因為帶電粒子使沿途的空氣電離,粒子的能量減少,磁感覺強度B、電荷量不變。又據(jù)Ek=mv2知,v在減小,故R減小,可判斷粒子從b向a運動;另據(jù)左手定章,可判斷粒子帶正電,C選項正確。答案C4.(多項選擇)質(zhì)譜儀的結(jié)構(gòu)原理以以下圖,從粒子源S出來時的粒子速度很小,能夠看作初速度為零,粒子經(jīng)過電場加快后進(jìn)入有界的垂直紙面向里的勻強磁場所區(qū),并沿著半圓周運動而達(dá)到照相底片上的P點,測得P點到進(jìn)口的距離為x,則以下說法正確的選項是()A.粒子必定帶正電B.粒子必定帶負(fù)電C.x越大,則粒子的質(zhì)量與電荷量之比必定越大D.x越大,則粒子的質(zhì)量與電荷量之比必定越小解析依據(jù)粒子的運動方向和洛倫茲力方向,由左手定章知粒子帶正電,故A正確,B錯誤。依據(jù)半徑公式r=知,x=2r=,又qU=mv2,聯(lián)立解得x=,知x越大,質(zhì)量與電荷量的比值越大,故C正確,D錯誤。答案AC5.在勻強磁場中,一個帶電粒子做勻速圓周運動,假如又順利垂直進(jìn)入另一磁感覺強度是本來磁感覺強度2倍的勻強磁場,則()A.粒子的速率加倍,周期減半B.粒子速率不變,軌道半徑減半C.粒子的速率減半,軌道半徑變成本來的D.粒子速率不變,周期不變解析因為洛倫茲力不做功,故粒子速率不變,A、C錯誤;由R=和T=判斷B正確,D錯誤。答案B6.帶電粒子的質(zhì)量m=1.7×10-27kg,電荷量q=1.6×10-19C,以速度v=3.2×106m/s沿垂直于磁場同時又垂直于磁場界限的方向進(jìn)入勻強磁場中,磁場的磁感覺強度為B=0.17T,磁場的寬度L=10cm,以以下圖。(g取10m/s2,計算結(jié)果均保存兩位有效數(shù)字)(1)帶電粒子走開磁場時的速度為多大?(2)帶電粒子在磁場中運動的時間是多長?(3)帶電粒子在走開磁場時偏離入射方向的距離d為多大?解析粒子所受的洛倫茲力F洛=qvB≈8.7×10-14N,遠(yuǎn)大于粒子所受的重力G=mg=1.7×10-26N,故重力可忽視不計。(1)因為洛倫茲力不做功,因此帶電粒子走開磁場時速度仍為3.2×106m/s。(2)由qvB=m得軌道半徑r=m=0.2m。由題圖可知偏轉(zhuǎn)角θ知足:sinθ==0.5,因此θ=30°=,帶電粒子在磁場中運動的周期T=,可見帶電粒子在磁場中運動的時間t=·T=T,因此t=s≈3.3×10-8s。(3)帶電粒子在走開磁場時偏離入射方向的距離d=r(1-cosθ)=0.2×m≈2.7×10-2m。答案(1)3.2×106m/s(2)3.3×10-8s(3)2.7×10-2m能力提高1.以以下圖,MN為鋁質(zhì)薄平板,鋁板上方和下方分別有垂直于紙面的勻強磁場(未畫出)。一帶電粒子從緊貼鋁板上表面的P點垂直于鋁板向上射出,從Q點穿越鋁板后抵達(dá)PQ的中點O。已知粒子穿越鋁板時,其動能損失一半,速度方向和電荷量不變。不計重力。鋁板上方和下方的磁感覺強度大小之比為()A.2B.C.1D.解析設(shè)帶電粒子在P點時初速度為v1,從Q點穿過鋁板后速度為v2,則Ek1=,Ek2=;由題意可知Ek1=2Ek2,即=m,則。由洛倫茲力供給向心力,即qvB=,得r=,由題意可知,因此,應(yīng)選項D正確。答案D2.(多項選擇)空間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場,以以下圖的正方形虛線為其界限。一細(xì)束由兩種粒子構(gòu)成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點入射。這兩種粒子帶同種電荷,它們的電荷量、質(zhì)量均不同樣,但其比荷同樣,且都包括不同樣速率的粒子。不計重力。以下說法正確的選項是()A.入射速度不同樣的粒子在磁場中的運動時間必定不同樣B.入射速度同樣的粒子在磁場中的運動軌跡必定同樣C.在磁場中運動時間同樣的粒子,其運動軌跡必定同樣D.在磁場中運動時間越長的粒子,其軌跡所對的圓心角必定越大解析因為粒子比荷同樣,由r=可知入射速度同樣的粒子運動半徑同樣,運動軌跡也必同樣,B正確;對于入射速度不同樣的粒子在磁場中可能的運動軌跡以以下圖,由圖可知,粒子的軌跡直徑不超出磁場界限一半時轉(zhuǎn)過的圓心角都同樣,運動時間都為半個周期,而由T=知全部粒子在磁場中運動周期都同樣,A、C皆錯誤;再由t=T=可知D正確。應(yīng)選B、D。答案BD3.(多項選擇)以以下圖,在界限PQ上方有垂直紙面向里的勻強磁場,一對正、負(fù)電子同時從界限上的O點沿與PQ成θ角的方向以同樣的速度v射入磁場中,則對于正、負(fù)電子,以下說法正確的選項是()A.在磁場中的運動時間同樣B.在磁場中運動的軌道半徑同樣C.出界限時二者的速度同樣D.出界限點到O點的距離相等答案BCD4.(多項選擇)以以下圖,a、b、c、d為4個正離子,電荷量相等均為q,同時沿圖示方向進(jìn)入速度選擇器后,a粒子射向P1板,b粒子射向P2板,c、d兩粒子經(jīng)過速度選擇器后,進(jìn)入另一磁感覺強度為B2的磁場,分別打在A1和A2兩點,A1和A2兩點相距Δx。已知速度選擇器兩板電壓為U,兩板距離為L,板間磁感覺強度為B1,則以下判斷正確的選項是()A.粒子a、b、c、d的速度關(guān)系va<vc=vd<vbB.粒子a、b、c、d的速度關(guān)系va>vc=vd>vbC.粒子c、d的質(zhì)量關(guān)系是mc>mdD.粒子c、d的質(zhì)量差Δm=答案AD5.(多項選擇)用盤旋加快器來加快質(zhì)子,為了使質(zhì)子獲取的動能增添為本來的4倍,原則上能夠采納以下哪幾種方法()A.將其磁感覺強度增大為本來的2倍B.將其磁感覺強度增大為本來的4倍C.將D形盒的半徑增大為本來的2倍D.將D形盒的半徑增大為本來的4倍解析質(zhì)子在盤旋加快器中旋轉(zhuǎn)的最大部分徑等于D形盒的半徑R,由R=得質(zhì)子最大動能Ek=mv2=,欲使最大動能為本來的4倍,可將B或R增大為本來的2倍,故A、C正確。答案AC6.以以下圖,一個質(zhì)量為m,電荷量為-q,不計重力的帶電粒子從x軸上的P(a,0)點以速度v,