2016_2017学年高中物理3.6带电粒子在匀强磁场中的运动课时作业新人教版.docx

6带电粒子在匀强磁场中的运动1洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度v，洛伦兹力F及磁场B的方向，虚线圆表示粒子的轨迹，其中可能出现的情况是()解析：由左手定则可判断出A正确，B选项中粒子应向上做圆周运动，C选项中粒子受力向左，应向左下方做圆周运动，D选项中，粒子应向右下方做圆周运动，故本题选A.答案：A2.一个不计重力的带正电荷的粒子，沿右图中箭头所示方向进入磁场，磁场方向垂直于纸面向外，则粒子的运动轨迹()A可能为圆弧aB可能为直线bC可能为圆弧cDa、b、c都有可能解析：粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由左手定则判断出粒子轨迹可能为c.答案：C3质子(p)和粒子He以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和R，周期分别为Tp和T.下列选项正确的是()ARpR12TpT12BRpR11TpT11CRpR11TpT12DRpR12TpT11解析：由洛伦兹力提供向心力，则qvBm，R，由此得；由周期T得，故A选项正确答案：A4.如图所示，一电子以与磁场方向垂直的速度v从P处沿PQ方向进入长为d、宽为h的匀强磁场区域，从N处离开磁场若电子质量为m，带电荷量为e，磁感应强度为B，则()A电子在磁场中运动的时间td/vB电子在磁场中运动的时间th/vC洛伦兹力对电子做的功为BevhD电子在N处的速度大小也是v解析：洛伦兹力不做功，所以电子在N处速度大小也为v，D正确，C错；电子在磁场中的运动时间t，不等于，也不等于，A、B均错答案：D5处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值()A与粒子电荷量成正比B与粒子速率成正比C与粒子质量成正比 D与磁感应强度成正比解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T，该粒子运动等效的环形电流I，由此可知Iq2，故选项A错误；I与速率无关，选项B错误；I，即I与m成反比，故选项C错误；IB，选项D正确答案：D6.电子质量为m、电荷量为q，以速度v0与x轴成角射入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后落在x轴上的P点，如图所示，求：(1)O的长度；(2)电子从由O点射入到落在P点所需的时间t.解析：(1)过O点和P点作速度方向的垂线，两线交点C即为电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心，如图所示，则可知O2Rsin Bqv0m解得Osin (2)由图中可知2tt又v0R解得t答案：(1)sin (2)7.质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示下列表述正确的是()AM带负电，N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对M、N 做正功DM的运行时间大于N的运行时间解析：由左手定则知M带负电，N带正电，选项A正确；带电粒子在磁场中做匀速圆周运动且向心力F向F洛，即qvB，得r，因为M、N的质量、电荷量都相等，且rMrN，所以vMvN，选项B错误；M、N运动过程中，F洛始终与v垂直，F洛不做功，选项C错误；由T知M、N两粒子做匀速圆周运动的周期相等且在磁场中的运动时间均为，选项D错误答案：A8.1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为q，在加速器中被加速，加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比解析：设粒子第1次经过狭缝后的半径为r1，速度为v1，则有qUmvqv1Bm解得r1 同理，粒子第2次经过狭缝后的半径r2 则r2r11答案：19如图所示，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上不计重力下列说法正确的有()Aa、b均带正电Ba在磁场中飞行的时间比b的短Ca在磁场中飞行的路程比b的短Da在P上的落点与O点的距离比b的近解析：带电离子打到屏P上，说明带电离子向下偏转，根据左手定则，a、b两离子均带正电，选项A正确；a、b两离子垂直进入磁场的初速度大小相同，电荷量、质量相等，由r知半径相同，b在磁场中运动了半个圆周，a的运动大于半个圆周，故a在P上的落点与O点的距离比b的近，飞行的路程比b长，选项C错误，选项D正确；根据知，a在磁场中飞行的时间比b的长，选项B错误答案：AD10如图甲所示，半径r0.1 m的圆形匀强磁场区域边界跟y轴相切于坐标原点O，磁感应强度B0.332 T，方向垂直纸面向里在O处有一放射源，可沿纸面向各个方向射出速率均为v3.2106 m/s的粒子已知粒子质量m6.641027 kg，电荷量q3.21019 C，不计粒子的重力求粒子在磁场中运动的最长时间解析：由qvB得R0.2 mr0.1 m因此，要使粒子在磁场中运动的时间最长，则需要粒子在磁场中运动的圆弧所对应的弦长最长，从图乙可以看出，沿以直径OA为弦、R为半径的圆弧所做的圆周运动，粒子在磁场中运动的时间最长因T，运动时间tm2，又sin 0.5，得tm6.5108 s答案：6.5108 s11.电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的，电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示，磁场方向垂直于圆面，磁场区的中心为O，半径为r.当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点，为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度，此时磁场的磁感应强度B应为多少？解析：如图所示，电子在磁场中沿圆弧ab运动，圆心为c，半径为R，以v表示电子进入磁场时的速度，m、e分别表示电子的质量和电荷量，则eUmv2evB又有tan 由以上各式解得B tan 此题是一个现实问题，解题关键是根据题意作图，找到运动轨迹的圆心答案： tan12.如图所示，在某装置中有一匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直于xOy所在纸面向外某时刻在xl0、y0处，一质子沿y轴负方向进入磁场；同一时刻，在xl0、y0处，一个粒子进入磁场，速度方向与磁场垂直不考虑质子与粒子的相互作用，设质子的质量为m，电荷量为e(粒子的质量为4m，电荷量为2e)，则：(1)如果质子经过坐标原点O，它的速度为多大？(2)如果粒子与质子经最短时间在坐标原点相遇，粒子的速度应为何值？方向如何？解析：(1)质子的运动轨迹如图所示，