2023-2023學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計物理教科版選修3-1練習(xí)：第三章 磁場 習(xí)題課

第頁習(xí)題課【根底練】1．一個帶電粒子處于垂直于勻強磁場方向的平面內(nèi)，在磁場力的作用下做圓周運動．要想確定帶電粒子的電荷量與質(zhì)量之比，那么只需要知道()A．運動速度v和磁感應(yīng)強度BB．軌道半徑R和磁感應(yīng)強度BC．軌道半徑R和運動速度vD．磁感應(yīng)強度B和運動周期T2.如圖1所示，水平導(dǎo)線通以恒定電流，導(dǎo)線正下方運動的電子(重力不計)的初速度方向與電流方向相同，那么電子將做()圖1A．勻速直線運動B．勻速圓周運動C．曲線運動，軌道半徑逐漸減小D．曲線運動，軌道半徑逐漸增大3．一個質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子，在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中做勻速圓周運動，那么以下說法中正確的選項是()A．它所受的洛倫茲力是恒定不變的B．它的速度是恒定不變的C．它的速度與磁感應(yīng)強度B成正比D．它的運動周期與速度的大小無關(guān)4．經(jīng)過盤旋加速器加速后，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)5．如圖2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平面向里．一電子在xOy平面內(nèi)運動時，速度方向保持不變．那么電子的運動方向沿()圖2A．x軸正向B．x軸負向C．y軸正向D．y軸負向6.三個完全相同的小球a、b、c帶有相同電量的正電荷，從同一高度由靜止開始下落，當落下h1高度后a球進入水平向左的勻強電場，b球進入垂直紙面向里的勻強磁場，如圖3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3A．va>vb＝vcB．va＝vb＝vcC．va>vb>vcD．va＝vb>vc7.如圖4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，以下判斷正確的選項是()圖4A．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，其軌跡一定重合D．電子的速率不同，它們在磁場中運動的時間一定不相同【提升練】8.如圖5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，磁場方向垂直紙面向里，那么小球在通過正交的電場和磁場區(qū)域時的運動情況是()圖5A．一定做曲線運動B．軌跡一定是拋物線C．可能做勻速直線運動D．可能做勻加速直線運動9.如圖6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，當它們從下邊緣飛出時對入射方向的偏角分別為90°、60°、30°，那么它們在磁場中的運動時間之比為()圖6A．1∶1∶1B．1∶2∶3C．3∶2∶1D.eq\r(3)∶eq\r(2)∶110.如圖7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)后出現(xiàn)的軌跡半徑之比為R1∶R2＝1∶2，那么以下說法正確的選項是()圖7A．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．以上說法都不對題號12345678910答案11.一個帶電微粒在如圖8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，該帶電微粒必然帶________(填“正〞或“負〞)電，旋轉(zhuǎn)方向為________(填“順時針〞或“逆時針〞)．假設(shè)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，那么線速度為__________．圖812.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9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9(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?。?3.如圖10所示，在y＞0的空間中存在勻強電場，場強沿y軸負方向；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10(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?。?4.如圖11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11(1)電子在C點時所受的洛倫茲力的方向如何？(2)假設(shè)此電子在運動中后來又經(jīng)過了D點，那么它的速度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，電子的電荷量e＝1.6×10－19單元檢測卷(另成冊81～108)答案解析(另成冊109～156)第三章習(xí)題課答案1．D[由周期公式T＝eq\f(2πm,qB)，可得eq\f(q,m)＝eq\f(2π,BT).]2．D[由安培定那么，導(dǎo)線下方磁場為垂直紙面向里，再由左手定那么可知電子將遠離導(dǎo)線運動，軌道半徑R＝eq\f(mv,qB)，由于離導(dǎo)線越遠B越小，所以R逐漸增大．]3．D[粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動時洛倫茲力提供向心力，淪倫茲力的大小不變，方向始終指向圓心，不斷改變，所以A錯．速度的大小不變，方向不斷改變，所以B錯．由于粒子進入磁場后洛倫茲力不做功，因此粒子的速度大小不改變，粒子速度大小始終等于其進入磁場時的值，與磁感應(yīng)強度B無關(guān)，所以C錯．由運動周期公式T＝eq\f(2πm,Bq)，可知T與速度v的大小無關(guān)．即D正確．]4．BC[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為盤旋加速器中D形盒的半徑．]5．C[電子受靜電力方向一定水平向左，所以需要受向右的磁場力才能做勻速運動，根據(jù)左手定那么進行判斷可得電子應(yīng)沿y軸正向運動．]6．A[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．根據(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．]7．B[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，以下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．]8．A[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一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，方向也會改變．小球運動的速度和加速度的大小、方向都會改變．所以運動情況是一定做曲線運動．]9．C[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)歷時間與它們的偏角α成正比，即t1∶t2∶t3＝90°∶60°∶30°＝3∶2∶1.]10．D[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，即離子荷質(zhì)比之比為2∶1.]11．負逆時針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電．由左手定那么可知微粒應(yīng)逆時針轉(zhuǎn)動電場力與重力平衡有：mg＝qE根據(jù)牛頓第二定律有：qvB＝meq\f(v2,r)聯(lián)立解得：v＝eq\f(Brg,E).12．(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，受力如以下圖所示，由幾何關(guān)系知，qE＝mg，那么電場強度E＝eq\f(mg,q)(2)由于合力為零，那么qvB＝eq\r(2)mg，所以B＝eq\f(\r(2)mg,qv).13．(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)14．(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那么是圓周上兩點，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)由左手定那么，判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(