帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(基礎(chǔ))同步作業(yè)-2022年【新教材】人教版高中物理選擇性必修

高中物理選擇性必修第二冊(cè)第一章安培力與洛倫茲力第3節(jié)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（基礎(chǔ)）一、單項(xiàng)選擇題1．一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于使沿途空氣電離而使粒子的動(dòng)能逐漸減小，軌跡如圖所示。下列有關(guān)粒子的運(yùn)動(dòng)方向和所帶電性的判斷正確的是（）A．粒子由a向b運(yùn)動(dòng)，帶正電B．粒子由a向b運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電C．粒子由b向a運(yùn)動(dòng)，帶正電D．粒子由b向a運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電2．質(zhì)量和電量都相等的帶電粒子M和N，以不同的速率經(jīng)小孔S垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，運(yùn)行的半圓軌跡如圖兩種虛線所示，下列表述正確的是（）A．M帶負(fù)電，N帶正電B．M的速度率小于N的速率C．洛倫磁力對(duì)M、N做正功D．M的運(yùn)行時(shí)間大于N的運(yùn)行時(shí)間3．兩相鄰勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同、方向平行．一速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直的帶電粒子（不計(jì)重力），從較強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入到較弱磁場(chǎng)區(qū)域后粒子的（）A．軌道半徑增大，角速度增大 B．軌道半徑增大，角速度減小C．軌道半徑減小，速度增大 D．軌道半徑減小，速度不變4．如圖所示，一束電子以大小不同的速率沿圖示方向垂直飛入橫截面是一正方形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，下列判斷正確的是（）A．電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，其軌跡線越長(zhǎng)B．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的電子，其軌跡線一定重合C．電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，其軌跡線所對(duì)應(yīng)的圓心角越大D．電子的速率不同，它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)一定不相同5．在直角坐標(biāo)系xOy的第一象限內(nèi)，存在一垂直于xOy平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，一帶電粒子(重力不計(jì))在x軸上的A點(diǎn)沿著y軸正方向以大小為2m/s的速度射入第一象限，并從y軸上的B點(diǎn)穿出．已知A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(8m，0)，(0，4m)，則該粒子的比荷為（）A．kg B．kg C．kg D．kg6．如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正三角形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子以速率v從O點(diǎn)沿OB方向射入磁場(chǎng)，并從AB的中點(diǎn)C離開(kāi)磁場(chǎng)，則磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為（）A． B．C． D．7．如圖所示，邊長(zhǎng)為的L的正方形區(qū)域abcd中存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里一帶電粒子從ad邊的中點(diǎn)M點(diǎn)以一定速度垂直于ad邊射入磁場(chǎng)，僅在洛倫茲力的作用下，正好從ab邊中點(diǎn)N點(diǎn)射出磁場(chǎng)忽略粒子受到的重力，下列說(shuō)法中正確的是（）A．該粒子帶負(fù)電B．洛倫茲力對(duì)粒子做正功C．粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為D．如果僅使該粒子射入磁場(chǎng)的速度增大，粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑也將變大8．如圖所示，正方形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)將混在一起的質(zhì)子H和α粒子加速后從正方形區(qū)域的左下角射入磁場(chǎng)，經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)后質(zhì)子H從磁場(chǎng)的左上角射出，α粒子從磁場(chǎng)右上角射出磁場(chǎng)區(qū)域，由此可知（）A．質(zhì)子和α粒子具有相同的速度B．質(zhì)子和α粒子具有相同的動(dòng)量C．質(zhì)子和α粒子具有相同的動(dòng)能D．質(zhì)子和α粒子由同一電場(chǎng)從靜止加速9．如圖為洛倫茲力演示儀的結(jié)構(gòu)圖．勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，電子束由電子槍產(chǎn)生，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直．電子速度大小可通過(guò)電子槍的加速電壓來(lái)控制，磁場(chǎng)強(qiáng)弱可通過(guò)勵(lì)磁線圈的電流來(lái)調(diào)節(jié)．下列說(shuō)法正確的是（）A．僅增大勵(lì)磁線圈的電流，電子束徑跡的半徑變大B．僅提高電子槍的加速電壓，電子束徑跡的半徑變大C．僅增大勵(lì)磁線圈的電流，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將變大D．僅提高電子槍的加速電壓，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將變大10．如圖所示，虛線圓所圍區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓形磁場(chǎng)區(qū)域半徑為r，一電子沿圓形區(qū)域的直徑方向以某一速度射入磁場(chǎng)，電子經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后，其出射方向與入射方向成60°角。設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子之間相互作用及所受的重力。則電子射入磁場(chǎng)的速度v和電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t是（）A． B．C． D．二、多項(xiàng)選擇題11．如圖所示，在區(qū)域I和區(qū)域II內(nèi)分別存在著與紙面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子沿著弧線apb由區(qū)域I運(yùn)動(dòng)到區(qū)域II．已知圓弧ap與圓弧pb的弧長(zhǎng)之比為2∶1，下列說(shuō)法正確的是（）A．粒子在區(qū)域I和區(qū)域II中的速率之比為2∶1B．粒子通過(guò)圓弧ap、pb的時(shí)間之比為2∶1C．圓弧ap與圓弧pb對(duì)應(yīng)的圓心角之比為2∶1D．區(qū)域I和區(qū)域II的磁場(chǎng)方向相反12．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在平面直角坐標(biāo)系的整個(gè)第I象限內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為m、電荷暈絕對(duì)值為q、不計(jì)重力的粒子，以某速度從0點(diǎn)沿著與y軸夾角為30°的方向進(jìn)入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，粒子速度沿x軸正方向，下列判斷正確的是（）A．粒子帶正電B．粒子由O到A經(jīng)歷的時(shí)間為C．若已知A到x軸的距離為d，則粒子速度大小為D．離開(kāi)第I象限時(shí)，粒子的速度方向與x軸正方向的夾角為60°13．如圖所示，直徑為d的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN為圓的直徑，一重力不計(jì)的帶電粒子從M點(diǎn)沿MN方向以速度v射入磁場(chǎng)區(qū)域，最后從圓周上的P點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)，若∠NOP=60°，下列說(shuō)法正確的是（）A．粒子帶正電 B．粒子的比荷為C．粒子的速度不變 D．粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間14．如圖所示，截面為正方形的容器在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一束電子從a孔垂直于磁場(chǎng)射入容器中，其中一部分從c孔射出，一部分從d孔射出，忽略電子間的作用，下列說(shuō)法不正確的是（）A．從cd兩孔射出的電子速度之比為v1：v2=2：1B．從cd兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間之比為t1：t2=1：2C．從cd兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小之比為a1：a2=2：1D．從cd兩孔射出電子在容器中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小之比為a1：a2=：115．如圖所示，兩個(gè)速度大小不同的同種帶電粒子1、2，沿水平方向從同一點(diǎn)垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．當(dāng)它們從磁場(chǎng)下邊界飛出時(shí)相對(duì)入射方向的偏轉(zhuǎn)角分別為90°、60°，則它們?cè)诖艌?chǎng)中運(yùn)動(dòng)的（）A．軌跡半徑之比為1∶2B．速度之比為2∶1C．時(shí)間之比為3∶2D．周期之比為2∶1三、填空題16．如圖所示,質(zhì)量為m、電荷量為g的帶電粒子(不計(jì)重力),以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向進(jìn)入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,并在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則該粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為_(kāi)______，周期為_(kāi)_____．17．如圖所示，一束電子（電荷量為e）以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與電子原來(lái)入射方向的夾角為30°，則電子的質(zhì)量是________，穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間是________．18．如圖所示，將截面為正方形的真空腔abcd放置在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里．若有一束具有不同速率的電子由小孔a沿ab方向射入磁場(chǎng)，打在腔壁上被吸收，則由小孔c和d射出的電子的速率之比________；通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間之比為_(kāi)_______．四、解答題19．如圖，直線MN上方有垂直紙面向里的足夠大的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一質(zhì)量為m，電荷量為q（q<0）的帶電粒子以速度v從O點(diǎn)射入該磁場(chǎng)區(qū)域，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與MN邊的夾角θ=60°，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后從邊界MN上的P點(diǎn)射出，粒子重力不計(jì)．求：（1）帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑；（2）入射點(diǎn)O與出射點(diǎn)P間的距離L；（3）粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t．20．如圖所示，邊長(zhǎng)為l的正方形abcd區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電子從ad的中點(diǎn)M處沿垂直ad的方向射入磁場(chǎng)，恰好從c點(diǎn)射出。已知電子質(zhì)量為m，帶電量為－e，sin=，cos=，求：(1)電子入射時(shí)的速度v大小；(2)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間。21．如圖所示，平面直角坐標(biāo)系的第一象限有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（圖中未畫(huà)出），一帶正電的粒子，電荷量為q，質(zhì)量為m，從y軸上的點(diǎn)A（0，）沿某方向射入磁場(chǎng)，若干時(shí)間后到達(dá)第四象限的點(diǎn)B（，L），粒子在點(diǎn)B的速度大小為v方向與y軸平行，不計(jì)重力，求：(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的大??；(2)粒子從點(diǎn)A到點(diǎn)B的時(shí)間t。22．如圖所示，從粒子源射出的正粒子初速度不計(jì)，進(jìn)入一個(gè)電壓為u的加速電場(chǎng)，離開(kāi)電場(chǎng)后沿直徑方向進(jìn)入一個(gè)半徑為R的圓形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向外，粒子最終離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)偏離原來(lái)方向60o角，求：(1)入射粒子的比荷；(2)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t。參考答案一、單項(xiàng)選擇題12345678910DABCBADABB二、多項(xiàng)選擇題1112131415BDCDBDABCAC三、填空題16．mv/qB；17．18．2：11：2四、解答題19．（1）（2）（3）【解析】（1）粒子帶負(fù)電，則粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖；由解得（2）入射點(diǎn)O與出射點(diǎn)P間的距離；（3）粒子運(yùn)動(dòng)的周期粒子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度為120°，則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間20．(1)；(2)【解析】(1)電子從ad的中點(diǎn)M處沿垂直ad的方向射入磁場(chǎng)，恰好從c點(diǎn)射出，則電子做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心在ad的延長(zhǎng)線上，則有如圖所示的幾何關(guān)系，即解得電子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力做向心力即解得(2)圓周運(yùn)動(dòng)有sinθ=，解得t=21．(1)；(2)【解析】(1)對(duì)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律：由幾何關(guān)系解出(2)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓心角為：得則粒子從點(diǎn)A到點(diǎn)B的時(shí)間：得22