2019年高中物理 第三章第6節(jié) 帶電粒子在勻強磁場中的運動課時精練 新人教版選修3-1知識點基礎(chǔ)中檔稍難周期、半徑公式應用3、4粒子運動軌跡56、11回旋加速器2質(zhì)譜儀9帶電粒子在場中運動17、8、10125. xx淮安高二檢測洛倫茲力使帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動，下列各圖中均標有帶正電荷粒子的運動速度v，洛倫茲力F及磁場B的方向，虛線圓表示粒子的軌跡，其中可能出現(xiàn)的情況是()答案：A解析：由左手定則可判斷出A正確，B選項中粒子應向上做圓周運動，C選項中粒子受力向左，應向左下方做圓周運動，D選項中，粒子應向右下方做圓周運動，故本題選A.6. (多選)空間存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，圖中的正方形為其邊界一細束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點射入這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子，不計重力下列說法正確的是()A入射速度不同的粒子在磁場中的運動時間一定不同B入射速度相同的粒子在磁場中的運動軌跡一定相同C在磁場中運動時間相同的粒子，其運動軌跡一定相同D在磁場中運動時間越長的粒子，其軌跡所對的圓心角一定越大答案：BD解析：由R得B正確，由T得周期都相同，由tT得D正確7. 如圖是科學史上一張著名的實驗照片，顯示一個帶電粒子在云室中穿過某種金屬板運動的徑跡云室放置在勻強磁場中，磁場方向垂直照片向里云室中橫放的金屬板對粒子的運動起阻礙作用分析此徑跡可知粒子()A帶正電，由下往上運動B帶正電，由上往下運動C帶負電，由上往下運動D帶負電，由下往上運動答案：A解析：從照片上看，徑跡的軌道半徑是不同的，下部半徑大，上部半徑小，根據(jù)半徑公式R可知，下部速度大，上部速度小，這一定是粒子從下到上穿越了金屬板而損失了動能，再根據(jù)左手定則，可知粒子帶正電因此，正確的選項是A.8. 一磁場寬度為L，磁感應強度為B，如圖所示，一粒子質(zhì)量為m，帶電荷量為q，不計重力，以一速度(方向如圖)射入磁場若不使其從右邊界飛出，則電荷的速度應為多大？答案：0v解析：若要粒子不從右邊界飛出，則當達到最大速度時，半徑最大，此時運動軌跡如圖所示，即軌跡恰好和右邊界相切由幾何關(guān)系可求得最大半徑r，即rrcosL，所以r由牛頓第二定律得Bqvmv2/r所以vmax.9. 質(zhì)譜儀原理如圖所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應強度為B1，板間距離為d；c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應強度為B2.今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正電子(不計重力)，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器粒子進入分離器后做半徑為R的勻速圓周運動求：(1)粒子的速度v為多少？(2)速度選擇器的電壓U2為多少？(3)粒子在偏轉(zhuǎn)分離器中做勻速圓周運動的半徑R為多大？答案：(1) (2)B1d (3) 解析：解答本題時可按以下思路分析：(1)在a中，正電子被加速電場U1加速，由動能定理得eU1mv2得v.(2)在b中，正電子受到的電場力和洛倫茲力大小相等，即eevB1，代入v值得U2B1d.(3)在c中，正電子受洛倫茲力作用而做圓周運動，回轉(zhuǎn)半徑R，代入v值得R .10. xx長春高二檢測如圖所示的正方形盒子開有a、b、c三個微孔，盒內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場一束速率不同的帶電粒子(質(zhì)量、電量均相同，不計重力)從a孔沿垂直磁感線方向射入盒中，發(fā)現(xiàn)從c孔和b孔有粒子射出，試分析下列問題：(1)判斷粒子的電性；(2)從b孔和c孔射出的粒子速率之比v1v2；(3)它們在盒內(nèi)運動時間之比t1t2.答案：(1)負電(2)12(3)21解析：(1)根據(jù)粒子的運動軌跡，用左手定則可判斷出粒子帶負電(2)由幾何知識可知，從b孔射出的粒子軌跡半徑r1是正方形邊長的一半，圓心在ab的中點；從c孔射出的粒子半徑r2等于正方形的邊長，圓心在b點，即r22r1.再由洛倫茲力提供向心力qvBm，得v1v212.(3)粒子在磁場中的運動軌跡分別為半圓和四分之一圓，運動時間t1，t2，其中周期T，故t1t221.11. xx杭州高二檢測如圖所示，以ab為分界面的兩個勻強磁場，方向均垂直紙面向里，其磁感應強度B12B2.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從O點沿圖示方向以速度v開始運動，經(jīng)過多長時間粒子重新回到O點并畫出粒子的運動軌跡答案：運動軌跡如解析圖所示解析：粒子重新回到O點的運動軌跡如圖所示，則其運動軌跡為在B1中可組成一個整圓，在B2中是個半圓所以t.12. 如圖所示，直角坐標系xOy位于豎直平面內(nèi)，在水平的x軸下方存在勻強磁場和勻強電場，磁場的磁感應強度為B，方向垂直xOy平面向里，電場線平行于y軸一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球，從y軸上的A點水平向右拋出，經(jīng)x軸上M點進入電場和磁場，恰能做勻速圓周運動，從x軸上的N點第一次離開電場和磁場，MN之間的距離為L，小球過M點時的速度方向與x軸正方向夾角為.不計空氣阻力，重力加速度為g，求：(1)電場強度E的大小和方向；(2)小球從A點拋出時初速度v0的大小答案：(1)豎直向上(2)cot解析：(1)小球在電場、磁場中恰能做勻速圓周運動，其所受電場力必須與重力平衡，有qEmgE重力的方向是豎直向下的，電場力的方向則應為豎直向上，由于小球帶正電，所以電場強度方向豎直向上(2)小球做勻速圓周運動，O為圓心，MN為弦長，MOP，如圖所示設(shè)半徑為r，由幾何關(guān)系知sin小球做勻速圓周運動的向心力由洛倫茲力提供，設(shè)小球做圓周運動的速率為v，有qvB由速度的合成與分解知cos由式得v0cot