带电粒子在匀强磁场中的运动(基础)同步作业-2022年【新教材】人教版高中物理选择性必修

高中物理选择性必修第二册第一章安培力与洛伦兹力第3节带电粒子在匀强磁场中的运动（基础）一、单项选择题1．一个带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场中，由于使沿途空气电离而使粒子的动能逐渐减小，轨迹如图所示。下列有关粒子的运动方向和所带电性的判断正确的是（）A．粒子由a向b运动，带正电B．粒子由a向b运动，带负电C．粒子由b向a运动，带正电D．粒子由b向a运动，带负电2．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两种虚线所示，下列表述正确的是（）A．M带负电，N带正电B．M的速度率小于N的速率C．洛伦磁力对M、N做正功D．M的运行时间大于N的运行时间3．两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后粒子的（）A．轨道半径增大，角速度增大 B．轨道半径增大，角速度减小C．轨道半径减小，速度增大 D．轨道半径减小，速度不变4．如图所示，一束电子以大小不同的速率沿图示方向垂直飞入横截面是一正方形的匀强磁场区域，下列判断正确的是（）A．电子在磁场中的运动时间越长，其轨迹线越长B．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合C．电子在磁场中的运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大D．电子的速率不同，它们在磁场中运动时一定不相同5．在直角坐标系xOy的第一象限内，存在一垂直于xOy平面、磁感应强度大小为2T的匀强磁场，如图所示，一带电粒子(重力不计)在x轴上的A点沿着y轴正方向以大小为2m/s的速度射入第一象限，并从y轴上的B点穿出．已知A、B两点的坐标分别为(8m，0)，(0，4m)，则该粒子的比荷为（）A．kg B．kg C．kg D．kg6．如图所示，边长为L的正三角形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为q的带正电粒子以速率v从O点沿OB方向射入磁场，并从AB的中点C离开磁场，则磁场的磁感应强度的大小为（）A． B．C． D．7．如图所示，边长为的L的正方形区域abcd中存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里一带电粒子从ad边的中点M点以一定速度垂直于ad边射入磁场，仅在洛伦兹力的作用下，正好从ab边中点N点射出磁场忽略粒子受到的重力，下列说法中正确的是（）A．该粒子带负电B．洛伦兹力对粒子做正功C．粒子在磁场中做圆周运动的半径为D．如果仅使该粒子射入磁场的速度增大，粒子做圆周运动的半径也将变大8．如图所示，正方形区域内有匀强磁场，现将混在一起的质子H和α粒子加速后从正方形区域的左下角射入磁场，经过磁场后质子H从磁场的左上角射出，α粒子从磁场右上角射出磁场区域，由此可知（）A．质子和α粒子具有相同的速度B．质子和α粒子具有相同的动量C．质子和α粒子具有相同的动能D．质子和α粒子由同一电场从静止加速9．如图为洛伦兹力演示仪的结构图．励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直．电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节．下列说法正确的是（）A．仅增大励磁线圈的电流，电子束径迹的半径变大B．仅提高电子枪的加速电压，电子束径迹的半径变大C．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大D．仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大10．如图所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，圆形磁场区域半径为r，一电子沿圆形区域的直径方向以某一速度射入磁场，电子经过磁场区域后，其出射方向与入射方向成60°角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间相互作用及所受的重力。则电子射入磁场的速度v和电子在磁场中运动的时间t是（）A． B．C． D．二、多项选择题11．如图所示，在区域I和区域II内分别存在着与纸面垂直的匀强磁场，一带电粒子沿着弧线apb由区域I运动到区域II．已知圆弧ap与圆弧pb的弧长之比为2∶1，下列说法正确的是（）A．粒子在区域I和区域II中的速率之比为2∶1B．粒子通过圆弧ap、pb的时间之比为2∶1C．圆弧ap与圆弧pb对应的圆心角之比为2∶1D．区域I和区域II的磁场方向相反12．如图所示，匀强磁场分布在平面直角坐标系的整个第I象限内，磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里，一质量为m、电荷暈绝对值为q、不计重力的粒子，以某速度从0点沿着与y轴夹角为30°的方向进入磁场，运动到A点时，粒子速度沿x轴正方向，下列判断正确的是（）A．粒子带正电B．粒子由O到A经历的时间为C．若已知A到x轴的距离为d，则粒子速度大小为D．离开第I象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为60°13．如图所示，直径为d的圆形区域内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，MN为圆的直径，一重力不计的带电粒子从M点沿MN方向以速度v射入磁场区域，最后从圆周上的P点离开磁场，若∠NOP=60°，下列说法正确的是（）A．粒子带正电 B．粒子的比荷为C．粒子的速度不变 D．粒子在磁场中运动的时间14．如图所示，截面为正方形的容器在匀强磁场中，一束电子从a孔垂直于磁场射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，忽略电子间的作用，下列说法不正确的是（）A．从cd两孔射出的电子速度之比为v1：v2=2：1B．从cd两孔射出的电子在容器中运动所用的时间之比为t1：t2=1：2C．从cd两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比为a1：a2=2：1D．从cd两孔射出电子在容器中运动时的加速度大小之比为a1：a2=：115．如图所示，两个速度大小不同的同种带电粒子1、2，沿水平方向从同一点垂直射入匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．当它们从磁场下边界飞出时相对入射方向的偏转角分别为90°、60°，则它们在磁场中运动的（）A．轨迹半径之比为1∶2B．速度之比为2∶1C．时间之比为3∶2D．周期之比为2∶1三、填空题16．如图所示,质量为m、电荷量为g的带电粒子(不计重力),以速度v沿垂直于磁场的方向进入一匀强磁场区域,并在磁场中做匀速圆周运动．已知磁场的磁感应强度为B,则该粒子做匀速圆周运动的轨道半径为_______，周期为______．17．如图所示，一束电子（电荷量为e）以速度v垂直射入磁感应强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时的速度方向与电子原来入射方向的夹角为30°，则电子的质量是________，穿过磁场的时间是________．18．如图所示，将截面为正方形的真空腔abcd放置在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里．若有一束具有不同速率的电子由小孔a沿ab方向射入磁场，打在腔壁上被吸收，则由小孔c和d射出的电子的速率之比________；通过磁场的时间之比为________．四、解答题19．如图，直线MN上方有垂直纸面向里的足够大的有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，一质量为m，电荷量为q（q<0）的带电粒子以速度v从O点射入该磁场区域，进入磁场时速度方向与MN边的夹角θ=60°，粒子在磁场中运动一段时间后从边界MN上的P点射出，粒子重力不计．求：（1）带电粒子在磁场中运动的半径；（2）入射点O与出射点P间的距离L；（3）粒子在磁场中运动的时间t．20．如图所示，边长为l的正方形abcd区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电子从ad的中点M处沿垂直ad的方向射入磁场，恰好从c点射出。已知电子质量为m，带电量为－e，sin=，cos=，求：(1)电子入射时的速度v大小；(2)电子在磁场中运动时间。21．如图所示，平面直角坐标系的第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），一带正电的粒子，电荷量为q，质量为m，从y轴上的点A（0，）沿某方向射入磁场，若干时间后到达第四象限的点B（，L），粒子在点B的速度大小为v方向与y轴平行，不计重力，求：(1)匀强磁场B的大小；(2)粒子从点A到点B的时间t。22．如图所示，从粒子源射出的正粒子初速度不计，进入一个电压为u的加速电场，离开电场后沿直径方向进入一个半径为R的圆形有界匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外，粒子最终离开磁场时偏离原来方向60º角，求：(1)入射粒子的比荷；(2)粒子在磁场中的运动时间t。参考答案一、单项选择题12345678910DABCBADABB二、多项选择题1112131415BDCDBDABCAC三、填空题16．mv/qB；17．18．2：11：2四、解答题19．（1）（2）（3）【解析】（1）粒子带负电，则粒子的运动轨迹如图；由解得（2）入射点O与出射点P间的距离；（3）粒子运动的周期粒子在磁场中转过的角度为120°，则运动的时间20．(1)；(2)【解析】(1)电子从ad的中点M处沿垂直ad的方向射入磁场，恰好从c点射出，则电子做圆周运动的圆心在ad的延长线上，则有如图所示的几何关系，即解得电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力做向心力即解得(2)圆周运动有sinθ=，解得t=21．(1)；(2)【解析】(1)对粒子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律：由几何关系解出(2)设粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹圆心角为：得则粒子从点A到点B的时间：得22