【-學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計】2020-2021學(xué)年高中物理(人教版-選修3-1)第3章-磁場-習(xí)題課

習(xí)題課基礎(chǔ)練1．如圖1所示，一水平導(dǎo)線通以電流I，導(dǎo)線下方有一電子，初速度方向與導(dǎo)線平行，關(guān)于電子的運動狀況，下述說法中正確的是()圖1A．沿路徑a運動，其軌道半徑越來越大B．沿路徑a運動，其軌道半徑越來越小C．沿路徑b運動，其軌道半徑越來越小D．沿路徑b運動，其軌道半徑越來越大答案A2．經(jīng)過回旋加速器加速后，帶電粒子獲得的動能()A．與D形盒的半徑無關(guān)B．與高頻電源的電壓無關(guān)C．與兩D形盒間的縫隙寬度無關(guān)D．與勻強磁場的磁感應(yīng)強度無關(guān)答案BC解析由R＝eq\f(mv,qB)，Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)meq\f(q2B2R2,m2)＝eq\f(q2B2R2,2m)，R為回旋加速器中D形盒的半徑．3.如圖2所示，一圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，AC為直徑，O為圓心，一帶電粒子從A沿AO方向垂直射入磁場，初速度為v1，從D點射出磁場時的速率為v2，則下列說法中正確的是(粒子重力不計)()圖2A．v2>v1，v2的方向必過圓心B．v2＝v1，v2的方向必過圓心C．v2>v1，v2的方向可能不過圓心D．v2＝v1，v2的方向可能不過圓心答案B4．如圖3所示，在xOy平面內(nèi)，勻強電場的方向沿x軸正向，勻強磁場的方向垂直于xOy平面對里．一電子在xOy平面內(nèi)運動時，速度方向保持不變．則電子的運動方向沿()圖3A．x軸正向B．x軸負(fù)向C．y軸正向D．y軸負(fù)向答案C解析電子受靜電力方向確定水平向左，所以需要受向右的磁場力才能做勻速運動，依據(jù)左手定則進行推斷可得電子應(yīng)沿y軸正向運動．5.三個完全相同的小球a、b、c帶有相同電量的正電荷，從同一高度由靜止開頭下落，當(dāng)落下h1高度后a球進入水平向左的勻強電場，b球進入垂直紙面對里的勻強磁場，如圖4所示，它們到達水平面上的速度大小分別用va、vb、vc表示，它們的關(guān)系是()圖4A．va>vb＝vcB．va＝vb＝vcC．va>vb>vcD．va＝vb>vc答案A解析a小球下落時，重力和電場力都對a做正功；b小球下落時，只有重力做功；c小球下落時只有重力做功，重力做功的大小都相同．依據(jù)動能定理可知外力對a小球所做的功最多，即a小球落地時的動能最大，b、c小球落地時的動能相等．6.如圖5所示，一束電子以不同的速率沿圖示方向飛入橫截面是一正方形的勻強磁場，下列推斷正確的是()圖5A．電子在磁場中運動的時間越長，其軌跡越長B．電子在磁場中運動的時間越長，其軌跡線所對應(yīng)的圓心角越大C．在磁場中運動時間相同的電子，其軌跡確定重合D．電子的速率不同，它們在磁場中運動的時間確定不相同答案B解析由于R＝eq\f(mv,Bq)，而電子束以不同速率進入同一磁場，m、B、q相同，v大者偏轉(zhuǎn)半徑大，右圖中表示幾種不同速率的電子在磁場中的運動軌跡，由3、4、5可知，三者運動時間相同，但軌跡長短不同，所以A和C錯；又由3、4、5可知，電子的速率不同，但在磁場中運動時間可能相同，故D錯；另由公式t＝eq\f(θ,2π)T，T＝eq\f(2πm,Bq)與速率無關(guān)，所以，電子在磁場中的運動時間t僅與軌跡圓孤所對應(yīng)的圓心角θ有關(guān)，圓心角越大，時間t越長，B正確．提升練7.如圖6所示，質(zhì)量為m，帶電荷量q的小球從P點靜止釋放，下落一段距離后進入正交的勻強電場和勻強磁場，電場方向水平向左，磁場方向垂直紙面對里，則小球在通過正交的電場和磁場區(qū)域時的運動狀況是()圖6A．確定做曲線運動B．軌跡確定是拋物線C．可能做勻速直線運動D．可能做勻加速直線運動答案A解析小球從P點靜止釋放，下落一段距離后進入正交的勻強電場和勻強磁場中后確定會受到電場力和洛倫茲力．電場力和重力會對小球做正功，洛倫茲力不做功．小球的動能會增加，即速度變大，且速度的方向也會發(fā)生變化．洛倫茲力也會變大，方向也會轉(zhuǎn)變．小球運動的速度和加速度的大小、方向都會轉(zhuǎn)變．所以運動狀況是確定做曲線運動．8.如圖7所示，三個速度大小不同的同種帶電粒子沿同一方向從圖示長方形區(qū)域的勻強磁場上邊緣射入，當(dāng)它們從下邊緣飛出時對入射方向的偏角分別為90°、60°、30°，則它們在磁場中的運動時間之比為()圖7A．1∶1∶1B．1∶2∶3C．3∶2∶1D.eq\r(3)∶eq\r(2)∶1答案C解析如右圖所示，設(shè)帶電粒子在磁場做圓周運動的圓心為O，由幾何關(guān)系知，圓弧eq\x\to(MN)所對應(yīng)的粒子運動的時間t＝eq\f(\x\to(MN),v)＝eq\f(Rα,v)＝eq\f(mv,qB)·eq\f(α,v)＝eq\f(mα,qB)，因此，同種粒子以不同速率射入磁場，經(jīng)受時間與它們的偏角α成正比，即t1∶t2∶t3＝90°∶60°∶30°＝3∶2∶1.9.如圖8所示，沿直線通過速度選擇器的正離子從狹縫S射入磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場中，偏轉(zhuǎn)后毀滅的軌跡半徑之比為R1∶R2＝1∶2，則下列說法正確的是()圖8A．離子的速度之比為1∶2B．離子的電荷量之比為1∶2C．離子的質(zhì)量之比為1∶2D．以上說法都不對答案D解析正離子沿直線經(jīng)過速度選擇器，說明電場力等于洛倫茲力，即qE＝qvB，所以v＝eq\f(E,B)，正離子經(jīng)過速度選擇器后，速度相等，所以A錯誤．由R＝eq\f(mv,qB)知，R1∶R2＝1∶2時，eq\f(q1,m1)∶eq\f(q2,m2)＝2∶1，即離子比荷之比為2∶1.10.一個帶電微粒在如圖9所示的正交勻強電場和勻強磁場中的豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，該帶電微粒必定帶______(填“正”或“負(fù)”)電，旋轉(zhuǎn)方向為________(填“順時針”或“逆時針”)．若已知圓的半徑為r，電場強度的大小為E，磁感應(yīng)強度的大小為B，重力加速度為g，則線速度為__________．圖9答案負(fù)逆時針eq\f(Brg,E)解析因帶電微粒做勻速圓周運動，電場力必與重力平衡，所以帶電微粒必帶負(fù)電．由左手定則可知微粒應(yīng)逆時針轉(zhuǎn)動電場力與重力平衡有：mg＝qE依據(jù)牛頓其次定律有：qvB＝meq\f(v2,r)聯(lián)立解得：v＝eq\f(Brg,E).11.質(zhì)量為m，帶電量為q的微粒，以速度v與水平方向成45°角進入勻強電場和勻強磁場同時存在的空間，如圖10所示，微粒在電場、磁場、重力場的共同作用下做勻速直線運動，求：圖10(1)電場強度的大小，該帶電粒子帶何種電荷．(2)磁感應(yīng)強度的大小．答案(1)eq\f(mg,q)帶正電荷(2)eq\f(\r(2)mg,qv)解析(1)微粒做勻速直線運動，所受合力必為零，微粒受重力mg，電場力qE，洛倫茲力qvB，由此可知，微粒帶正電，受力如圖所示，由幾何關(guān)系知，qE＝mg，則電場強度E＝eq\f(mg,q)(2)由于合力為零，則qvB＝eq\r(2)mg，所以B＝eq\f(\r(2)mg,qv).12.如圖11所示，在y＞0的空間中存在勻強電場，場強沿y軸負(fù)方向；在y＜0的空間中，存在勻強磁場，磁場方向垂直xoy平面(紙面)向外．一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的運動粒子，經(jīng)過y軸上y＝h處的點P1時速率為v0，方向沿x軸正方向；然后，經(jīng)過x軸上x＝2h處的P2點進入磁場，并經(jīng)過y軸上y＝－2h處的P3點．不計重力．求：圖11(1)電場強度的大??；(2)粒子到達P2時速度的大小和方向；(3)磁感應(yīng)強度的大小．答案(1)eq\f(mv\o\al(2,0),2qh)(2)eq\r(2)v0方向與x軸正向成45°角(第四象限內(nèi))(3)eq\f(mv0,qh)解析在電場中y方向有qE＝ma，①h＝at2/2②vy＝at③x方向有2h＝v0t④P2處速度與x軸夾角tanθ＝vy/v0⑤聯(lián)立①②③④⑤解得vy＝v0，tanθ＝1，v＝eq\r(2)v0，E＝eq\f(mv\o\al(2,0),2qh)如圖由于P2處速度與弦P2P3垂直，故P2P3是圓的直徑，半徑R＝eq\r(2)h，⑥由qvB＝mv2/R⑦聯(lián)立⑥⑦解得B＝eq\f(mv0,qh)13.如圖12所示，有一磁感應(yīng)強度B＝9.1×10－4T的勻強磁場，C、D為垂直于磁場的同一平面內(nèi)的兩點，它們之間的距離l＝0.05m，今有一電子在此磁場中運動，它經(jīng)過C點時的速度v的方向和磁場方向垂直，且與CD間的夾角α＝30°，問：圖12(1)電子在C點時所受的洛倫茲力的方向如何？(2)若此電子在運動中后來又經(jīng)過了D點，則它的速度v應(yīng)是多大？(3)電子從C點到D點所用的時間是多少？(電子的質(zhì)量m＝9.1×10－31kg，電子的電量e＝1.6×10－19答案(1)垂直于v的方向斜向下(2)8.0×106(3)6.5×10－9s解析電子進入勻強磁場時速度方向與磁場方向垂直，電子在勻強磁場中做勻速圓周運動，C、D則是圓周上兩點，并且C點和D點速度大小相同，找出圓軌跡半徑R和弧長CD對應(yīng)的圓心角，就可以由半徑公式和周期公式求出電子運動速度的大小及電子從C點到D點所用時間．(1)由左手定則，推斷出洛倫茲力的方向為垂直于v的方向斜向下．(2)v＝eq\f(RqB,m)，由圖可知，∠1＝90°－α＝60°，eq\x\to(OC)＝eq\x\to(OD)＝R，所以∠2＝60°，△OCD為正三角形，即eq\x\to(OD)＝R＝l，v＝eq\f(lqB,m)＝eq\f(0.05×1.6×10－19×9.1×10