人教版高中物理選修3-1作業(yè)：3-6 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、 課后作業(yè)45分鐘一、選擇題(85，共40分)1一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)沿垂直于磁場(chǎng)方向射入一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，粒子的一段軌跡如圖15所示，軌跡上的每一小段都可以近似看成圓弧由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小(帶電荷量不變)由此可以確定()圖15A粒子運(yùn)動(dòng)是從a到b，且?guī)д夿粒子運(yùn)動(dòng)是從b到a，且?guī)д奀粒子運(yùn)動(dòng)是從a到b，且?guī)ж?fù)電D粒子運(yùn)動(dòng)是從b到a，且?guī)ж?fù)電解析：由于粒子能量減小，因此運(yùn)動(dòng)速度在減小，由R知，其運(yùn)動(dòng)半徑減小，因此粒子運(yùn)動(dòng)方向由ba；由受力方向可用左手定則判定粒子帶正電答案：B圖1621930年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，其原理如圖16所示，這臺(tái)加速器由兩個(gè)

2、銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙下列說(shuō)法正確的是()A離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C離子從磁場(chǎng)中獲得能量D離子從電場(chǎng)中獲得能量解析：本題源于課本而又高于課本，既考查考生對(duì)回旋加速器的結(jié)構(gòu)及工作原理的掌握情況，又能綜合考查磁場(chǎng)和電場(chǎng)對(duì)帶電粒子的作用規(guī)律由R知，隨著被加速離子的速度增大，離子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑逐漸增大，所以離子必須由加速器中心附近進(jìn)入加速器，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；離子在電場(chǎng)中被加速，使動(dòng)能增加；在磁場(chǎng)中洛倫茲力不做功，離子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不改變磁場(chǎng)的作用是改變離子的速度方向，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確答案：AD3關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)

3、中運(yùn)動(dòng)，不考慮其他場(chǎng)力(重力)作用，下列說(shuō)法正確的是()A可能做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)B可能做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C可能做勻變速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D只能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)解析：帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的洛倫茲力跟速度方向與磁場(chǎng)方向的夾角有關(guān)，當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，它不受洛倫茲力作用，又不受其他力作用，這時(shí)它將做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確因洛倫茲力的方向始終與速度方向垂直，改變速度方向，因而同時(shí)也改變洛倫茲力的方向，故洛倫茲力是變力，粒子不可能做勻變速運(yùn)動(dòng)，故B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤只有當(dāng)速度方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，帶電粒子才做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故D項(xiàng)中“只能”是不對(duì)的答案：A4氘核(H)和粒子(He)在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中分別做勻速圓

4、周運(yùn)動(dòng)，則它們的運(yùn)動(dòng)周期之比為()A11B1C12 D21解析：由T可以看出THT.答案：A圖175如圖17所示的虛線(xiàn)區(qū)域內(nèi)，充滿(mǎn)垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)一帶電粒子a(不計(jì)重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直線(xiàn)由區(qū)域右邊界的O點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)穿出若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，另一個(gè)同樣的粒子b(不計(jì)重力)仍以相同初速度由O點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b()A穿出位置一定在O點(diǎn)下方B穿出位置一定在O點(diǎn)上方C運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電場(chǎng)中的電勢(shì)能一定減小D在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定減小解析：當(dāng)磁場(chǎng)電場(chǎng)均存在時(shí)F電F磁，當(dāng)撤去磁場(chǎng)保留電場(chǎng)時(shí)若該粒子帶正電，則穿

5、出位置一定在O點(diǎn)以下，若該粒子帶負(fù)電，則穿出位置一定在O點(diǎn)上方，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受電場(chǎng)力一定做正功，電勢(shì)能一定減小，動(dòng)能一定增加答案：C6在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，又垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則()A粒子速率加倍，周期減半B粒子速率不變，半徑減半C粒子速率減半，半徑變?yōu)樵瓉?lái)的1/4D粒子速率不變，周期減半解析：帶電粒子從一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)進(jìn)入另一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，洛倫茲力始終不做功，粒子速率不變，由公式R和T知，B、D對(duì)答案：BD7如圖18所示，在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界線(xiàn)SPMN，速度不同的同種帶電粒子從S點(diǎn)沿SP方向同時(shí)射入磁場(chǎng)，其中穿過(guò)a點(diǎn)的粒子速度v1與MN垂直

6、，穿過(guò)b點(diǎn)的粒子，其速度方向與MN成60角設(shè)兩粒子從S到a、b所需時(shí)間分別為t1、t2，則t1t2為()圖18A13 B43C11 D32解析：根據(jù)t T，T與速度大小無(wú)關(guān)所以t1 TT，t2 TT，所以t1t2，D正確答案：D8醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及一對(duì)磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線(xiàn)、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖19所示由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁

7、場(chǎng)力的合力為零在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)間的距離為3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160 V，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040 T則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為()圖19A1.3 m/s，a正、b負(fù)B2.7 m/s，a正、b負(fù)C1.3 m/s，a負(fù)、b正D2.7 m/s，a負(fù)、b正解析：血液中的粒子在磁場(chǎng)的作用下會(huì)在a，b之間形成電勢(shì)差，當(dāng)電場(chǎng)給粒子的力與洛倫茲力大小相等時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)(與速度選擇器原理相似)，血流速度v1.3 m/s，又由左手定則可得a為正極，b為負(fù)極，故選A.答案：A二、非選擇題(9、10題各10分，11、12題各20分，共60分)9如圖20所示，電容器兩

8、極板相距為d，兩極板間電壓為U，板間勻強(qiáng)磁場(chǎng)為B1，一束帶正電的粒子從圖示方向射入，勻速穿過(guò)電容器后進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2.結(jié)果分別打在a、b兩點(diǎn)，兩點(diǎn)間距離為R.由此可知，打在兩點(diǎn)的粒子質(zhì)量差m_.(帶電荷量均為q)圖20解析：在速度選擇器中運(yùn)動(dòng)粒子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得qqvB1，所以粒子的速度v.在磁場(chǎng)B2中，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律有qvB2.所以?xún)闪Ｗ幼鰣A周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為R1，R2.若m1m2，則R1R2，由幾何關(guān)系知2R12R2R，所以?xún)闪Ｗ拥馁|(zhì)量差mm1m2(R1R2).答案：圖2110一束離子能沿入射方向通過(guò)互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，然后

9、進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)內(nèi)做半徑相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖21所示，則這束離子必定有相同的_，相同的_答案：速度；比荷圖2211如圖22所示，相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為E和B，一個(gè)質(zhì)量為m，帶正電量為q的油滴，以水平速度v0從a點(diǎn)射入，經(jīng)一段時(shí)間后運(yùn)動(dòng)到b.試計(jì)算：(1)油滴剛進(jìn)入疊加場(chǎng)a點(diǎn)時(shí)的加速度(2)若到達(dá)b點(diǎn)時(shí)，偏離入射方向的距離為d，此時(shí)速度大小為多大？解：(1)先對(duì)a點(diǎn)的油滴進(jìn)行受力分析，油滴受到豎直向下的重力和電場(chǎng)力，豎直向上的洛倫茲力作用，再根據(jù)牛頓第二定律得出加速度，即得：a.(2)由動(dòng)能定理得出：(mgEq)dmv2mv，解得v.12(2010年福建卷)如圖23所示的裝置，左半部為速度選擇器，右半部為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器，能夠沿直線(xiàn)通過(guò)速度選擇器并從狹縫S2射出的離子，又沿著與電場(chǎng)垂直的方向，立即進(jìn)入場(chǎng)強(qiáng)大小為E的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，最后打在照相底片D上已知同位素離子的電荷量為q(q0)，速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場(chǎng)強(qiáng)大小為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，照相底片D與狹縫S1、S2的連線(xiàn)平行且距離為L(zhǎng)，忽略重力的影響圖23(1)求從狹縫S2射出的離