《2019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) 人教版選修3-1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019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) 人教版選修3-1（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、初高中精品文檔 6?帶電粒子在勻強磁場中的運動 [課時作業(yè)] [A?組 基礎(chǔ)鞏固] 一、單項選擇題 1．處在勻強磁場內(nèi)部的兩個電子?A?和?B?分別以速率?v?和?2v?垂直于磁場開始運 動，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后，哪個電子先回到原來的出發(fā)點( ) A．條件不夠無法比較 C．B?先到達 B．A?先到達 D．同時到達 2π?m 解析：由周期公式?T＝??? 可知，運動周期與速度?v?無關(guān)．兩個電子各自經(jīng)過一個周期又回 解析：由左手定則可判斷電子運動軌跡向下彎曲，故電子的徑跡是?a.又由?r＝?mv知，B?減小，

2、qB 到原來的出發(fā)點，故同時到達，選項?D?正確． 答案：D 2.在圖中，水平導(dǎo)線中有電流?I?通過，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?運動，軌跡是圓 B．沿路徑?a?運動，軌跡半徑越來越大 C．沿路徑?a?運動，軌跡半徑越來越小 D．沿路徑?b?運動，軌跡半徑越來越小 qB r?越來越大，故?B?對，A、C、D?都錯． 答案：B 3.(2016·高考全國卷Ⅱ)一圓筒處于磁感應(yīng)強度大小為?B?的勻強磁場 中，磁場方向與筒的軸平行，筒的橫截面如圖所示．圖中直徑?M

3、N?的兩 端分別開有小孔，筒繞其中心軸以角速度?ω?順時針轉(zhuǎn)動．在該截面內(nèi)， 一帶電粒子從小孔?M?射入筒內(nèi)，射入時的運動方向與?MN?成?30°角．當(dāng) 筒轉(zhuǎn)過?90°時，該粒子恰好從小孔?N?飛出圓筒．不計重力．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( ) 3B B.?ω B B ω A. ω C.  2B 2ω D． 2?? π π 解析：圓筒轉(zhuǎn)過?90°所用的時間為?t＝ ＝ ，小孔?N?順時針轉(zhuǎn)過?90°， ω 2ω 歡迎使用下載！ 360°?? B

4、q??????????????? m 3B 初高中精品文檔 帶電粒子仍從?N?點射出，由幾何關(guān)系得帶電粒子運動軌跡對應(yīng)的圓心角為?30°，又?t＝ 30° 2πm q ω · ，根據(jù)時間相等得?＝ ，故?A?正確． 答案：A 4.如圖所示，在?x?軸上方存在著垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強度為?B?的勻 強磁場．一個不計重力的帶電粒子從坐標(biāo)原點?O?處以速度?v?進入磁場， 粒子進入磁場時的速度方向垂直于磁場且與?x?軸正方向成?120°角．若 粒子穿過?y?軸正半軸后在磁場中到?x?軸的最大距離為?a，則該粒子的比荷和所帶電荷的正負 是(

5、 ) 2aB B.???v??，正電荷 2aB 2aB 3v A. ，正電荷 3v C. ，負電荷  2aB v D．??，負電荷 如圖所示，A?點到?x?軸的距離最大，為?R＋??R＝a，又?R＝? ，得??＝?? ， 解析：粒子能穿過?y?軸的正半軸，所以該粒子帶負電荷，其運動軌跡 1 mv q 3v 2 qB m 2aB 故?C?正確． 答案：C 5.(2016·高考全國卷Ⅰ?)現(xiàn)代質(zhì)譜儀可用來分析比質(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始 被加速電

6、場加速，經(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)后從出口離開磁場．若某種一價正離 子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速，為使它經(jīng)勻強磁場偏轉(zhuǎn)后 仍從同一出口離開磁場，需將磁感應(yīng)強度增加到原來的?12?倍．此離子 和質(zhì)子的質(zhì)量比約為( ) A．11 C．121 B．12 D．144 解析：帶電粒子在加速電場中運動時，有?qU＝??mv2，在磁場中偏轉(zhuǎn)時，其半徑?r＝ ，由以 上兩式整理得：r＝???? 2mU m1 1 mv 2 qB 1 B q?.由于質(zhì)子與一價正離子的電荷量相同，?B1∶B2＝1∶12，當(dāng)半 m 徑相等時，解得：?

7、2＝144，選項?D?正確． 答案：D 二、多項選擇題 6.如圖所示，帶負電的粒子以速度?v?從粒子源?P?處射出，若圖中勻強磁場范圍 足夠大(方向垂直紙面)，則帶電粒子的可能軌跡是( ) 歡迎使用下載！ 初高中精品文檔 A．a(chǎn) C．c B．b D．d 解析：物體運動軌跡的切線方向就是物體運動的速度方向，a、c?軌跡與?v?垂直，不符合題 意，A、C?錯誤．當(dāng)磁場垂直紙面向里時，根據(jù)左手定則可知軌跡為d，當(dāng)磁場垂直紙面向外 時，軌跡為?b，B、D?正確． 答案：BD 7.如圖所示

8、，有一混合正離子束先后通過正交的勻強電場、勻強磁場 區(qū)域Ⅰ和勻強磁場區(qū)域Ⅱ，如果這束正離子束在區(qū)域Ⅰ中不偏轉(zhuǎn)，進 入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑?r?相同，則它們一定具有相同的( ) A．速度 C．電荷量 B．質(zhì)量 D．比荷 解析：離子束在區(qū)域Ⅰ中不偏轉(zhuǎn)，一定是?qE＝qvB，v＝??，A?正確．進入?yún)^(qū)域Ⅱ后，做勻速 E B 知，因?v、B?相同，只能是比荷相同，故D?正確，B、C?錯誤． 圓周運動的半徑相同，由?r＝ mv qB 答案：AD 1 2 8．(2018·山東濱州高二檢測)如圖是醫(yī)用回旋

9、加速器示意圖，其核心部分是兩個?D?形金屬 盒，兩金屬盒置于勻強磁場中，并分別與高頻電源相連．現(xiàn)分別加速氘核(2H)和氦核(4He)．下 列說法中正確的是( ) 2m???????????????????????????????????????????? qB A．它們的最大速度相同 B．它們的最大動能相同 C．它們在?D?形盒內(nèi)運動的周期相同 D．僅增大高頻電源的頻率，可增大粒子的最大動能 v2 qBR q 1 得?v＝?m??，兩粒子的比荷????????????????????????????????

10、 解析：根據(jù)?qvB＝m?R m相同，所以最大速度相等，A?正確，Ek＝2mv2 q2B2R2 2πm ＝ ，兩粒子的質(zhì)量不等，最大動能不相等，B?錯，由?T＝ ，得周期相等，C?正確； 粒子的最大動能與電源的頻率無關(guān)，D?錯． 答案：AC 三、非選擇題 9．質(zhì)量為?m、電荷量為?q?的帶負電粒子自靜止開始釋放，經(jīng)?M、N?板間的電場加速后，從?A 點垂直于磁場邊界射入寬度為?d?的勻強磁場中，該粒子離開磁場時的位置?P?偏離入射方向的 歡迎使用下載！ 初高中精品文檔 距離為?L，如圖所示．已知M、N?兩板間的電壓為?

11、U，粒子的重力不計．求勻強磁場的磁感應(yīng) 強度?B. 解析：作粒子經(jīng)電場和磁場中的軌跡圖，如圖所示． 設(shè)粒子在?M、N?兩板間經(jīng)電場加速后獲得的速度為?v，由動能定理得?qU＝??mv2① qvB＝m???② 1 2 粒子進入磁場后做勻速圓周運動，設(shè)其半徑為?r，則 v2 r 由幾何關(guān)系得?r2＝(r－L)2＋d2③ 聯(lián)立求解①②③式得磁感應(yīng)強度 答案：????2L B＝L2＋d2 2L L2＋d2

12、2mU q?. 2mU q [B?組 能力提升] 一、選擇題 1．MN?板兩側(cè)都是磁感應(yīng)強度為?B?的勻強磁場，方向如圖所示，帶電粒子從a?位置以垂直于 磁場方向的速度開始運動，依次通過小孔?b、c、d，已知?ab＝bc＝cd，粒子從?a?運動到?d 的時間為?t，則粒子的比荷為( ) tB????? 3tB??????? tB??????? 2π 解析：粒子從?a?運動到?d?依次經(jīng)過小孔?b、c、d，經(jīng)歷的時間?t?為?3?個??，由?t＝3×??和?T＝ 3π 4π π tB A. B.

13、 C. D. T T 2 2 歡迎使用下載！ 初高中精品文檔 Bq?????? m?? tB 2π?m q 3π ，可得?＝ ，故?A?正確． 答案：A 2.(多選)如圖所示，左右邊界分別為?PP′、QQ′的勻強磁場的寬度為?d，磁 感應(yīng)強度大小為?B，方向垂直于紙面向里，一個質(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，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.Bqd B.??? ＋???2 Bqd m m

14、C.????????? Bqd －?2 m D． 2qBd 2m 解析：粒子射入磁場后做勻速圓周運動，由R＝mv0 R1＝ 0代入得?v0＝qB? ＋???2 qB?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，粒子剛好不從?QQ′射出，此時其入射速度?v0?應(yīng)為最大．若 粒子帶正電，其運動軌跡如圖甲所示(此時圓心為?O?點)，容易看出?R1sin?45°＋d＝R1，將 mv Bqd m ，選項?B?正確． 若粒子帶負電，其運動軌跡如圖乙所示(此時圓

15、心為?O′點)，容易看出?R2＋R2cos?45°＝d， qB 將?R2＝mv0代入得?v0＝ －?2?Bqd m?????，選項?C?正確． 答案：BC 二、非選擇題 3.如圖所示，在一個圓形區(qū)域內(nèi)，兩個方向都垂直于紙面向外的勻強磁場 分布在以直徑?A2A4?為邊界的兩個半圓形區(qū)域Ⅰ、Ⅱ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Ⅰ區(qū)的邊 緣?A1?處沿與?A1A3?成?30°角的方向射入磁場，再以垂直?A2A4?的方向經(jīng)過圓心 O?進入Ⅱ區(qū)，最后再從?A2?處射出磁場．

16、已知該粒子從射入到射出磁場所用 的時間為?t，求Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)中磁感應(yīng)強度?B1?和?B2?的大?。?忽略粒子重力) 解析：由幾何知識和題意可知，粒子在Ⅰ區(qū)運動軌跡的圓心在?A2?處，軌道半徑?R1＝R，則?R ＝?mv?① qB1 歡迎使用下載！ 則運動時間?t1＝ 1＝?? ＝?? ②6 qB2 軌跡對應(yīng)的圓心角?θ???2＝π?，則運動時間?t2＝ 2＝?? ④2 3qB1? qB2 初高中精品文檔 π 軌跡所對應(yīng)的圓心角?θ?1＝?3 T 2π?m π?m 6qB1 3qB1 R 由幾何關(guān)系和題意可知，粒子在Ⅱ區(qū)運動軌跡的圓心在?OA

17、2?的中點，軌跡半徑?R2＝2，則?R 2mv ＝ ③ T π?m qB2 π?m π?m 由題意知：t＝t1＋t2＝ ＋ ⑤ 5π?m 5π?m ，B2＝ 由①③⑤式聯(lián)立解得：B2＝2B1，B1＝?6qt 3qt 5π?m 5π?m B2＝ 答案：B1＝?6qt 3qt 4．如圖所示的裝置，左半部分為速度選擇器，右半部分為勻強的偏轉(zhuǎn)電場．一束同位素離 子流從狹縫?S1?射入速度選擇器，能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫?S2?射出的離子，又沿 著與電場垂直的方向，立即進入場強大小為?E?的偏轉(zhuǎn)電場，最后打在照相底片?D?上．已知同 位

18、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強大小為?E0?的勻強電場 和磁感應(yīng)強度大小為?B0?的勻強磁場，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． B0 L＝??at2④1 (1)求從狹縫?S2?射出的離子速度?v0?的大?。? (2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場中沿速度?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 qE0＝qv0B0① E 可

19、得?v0＝ 0② (2)離子進入勻強偏轉(zhuǎn)電場?E?后做類平拋運動， 則?x＝v0t③ 2 歡迎使用下載！ 初高中精品文檔 由牛頓第二定律得?qE＝ma⑤ E0 B0 答案：(1)B0 (2)x＝B0 由②③④⑤解得?x＝ E E 0 0 2mL qE?. 2mL qE 貫徹全國農(nóng)村衛(wèi)生工作會議精神，掌握新形勢 歡迎使用下載！