《2019-2020版高中物理 第三章 習(xí)題課 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020版高中物理 第三章 習(xí)題課 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1（10頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、習(xí)題課帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)1.(2019吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期末)一束帶電粒子以同一速度v0并從同一位置進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng),在磁場(chǎng)中它們的軌跡如圖所示.若粒子q1的軌跡半徑為r1,粒子q2的軌跡半徑為r2,且r2=2r1,q1,q2分別是它們的電荷量.則下列分析正確的是(C)A.q1帶負(fù)電、q2帶正電,比荷之比為=11B.q1帶正電、q2帶負(fù)電,比荷之比為=11C.q1帶正電、q2帶負(fù)電,比荷之比為=21D.q1帶負(fù)電、q2帶正電,比荷之比為=12解析:q1向左偏,q2向右偏,根據(jù)左手定則知,q1帶正電,q2帶負(fù)電.根據(jù)半徑公式r=,知比荷為=,v與B不變,所以比荷之比與半徑成反比,所以=
2、21,故C正確,A,B,D錯(cuò)誤.2.(2019貴州貴陽(yáng)月考)如圖所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng) ABCD,帶電粒子從A點(diǎn)沿AB方向射入磁場(chǎng),恰好從C點(diǎn)飛出磁場(chǎng);若帶電粒子以相同的速度從AD的中點(diǎn)P垂直AD射入磁場(chǎng),從DC邊的M點(diǎn)飛出磁場(chǎng)(M點(diǎn)未畫(huà)出).設(shè)粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)所用時(shí)間為t1,由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)所用時(shí)間為t2(帶電粒子重力不計(jì)),則t1t2為(C)A.21B.23C.32D.解析:粒子兩次運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,由從A點(diǎn)入射粒子的運(yùn)動(dòng)情況可知,粒子軌道半徑r=L,由幾何關(guān)系知,粒子由A點(diǎn)進(jìn)入C點(diǎn)飛出時(shí)軌跡所對(duì)圓心角1=90,粒子由P點(diǎn)進(jìn)入M點(diǎn)飛出時(shí)軌跡所對(duì)圓心角2=60,則=,故選項(xiàng)C
3、正確.3.(2019廣西桂林檢測(cè))(多選)一質(zhì)量為m,電荷量為q的負(fù)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞固定的正電荷沿固定的光滑軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng),若磁場(chǎng)方向垂直于它的運(yùn)動(dòng)平面,且作用在負(fù)電荷的靜電力恰好是洛倫茲力的三倍,則負(fù)電荷做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度可能是(AC)A.B.C.D.解析:由于“磁場(chǎng)方向垂直于它的運(yùn)動(dòng)平面”,磁場(chǎng)方向有兩種可能,由左手定則可知,洛倫茲力和靜電力方向處在同一直線,方向可能相同,也可能相反,當(dāng)洛倫茲力與靜電力方向相同時(shí),根據(jù)牛頓第二定律可知4Bqv=m,得v=,此種情況下角速度為=,當(dāng)洛倫茲力與靜電力方向相反時(shí),有2Bqv=m,得v=,此種情況下角速度為=,選項(xiàng)A,C正確.
4、4.(2019天津檢測(cè))如圖所示,在邊長(zhǎng)為2a的正三角形區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為-q的帶電粒子(重力不計(jì))從AB邊的中點(diǎn)O以速度v進(jìn)入磁場(chǎng),粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度方向垂直于磁場(chǎng)且與AB邊的夾角為60,若要使粒子能從AC邊穿出磁場(chǎng),則勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小需滿足(B)A.BB.BD.Br0,解得Br;要使粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng),應(yīng)使粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的圓弧最長(zhǎng),即所對(duì)應(yīng)的弦最長(zhǎng).則以磁場(chǎng)圓直徑為弦時(shí),粒子運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng),如圖所示.設(shè)該弦對(duì)應(yīng)的圓心角為2,而T=,則最長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間tmax=T=,又sin = =,得=,故tmax=5.2310-8 s.答案:
5、5.2310-8 s10.(2019江蘇泰州月考)(多選)如圖所示,垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在正方形abcd區(qū)域內(nèi),O點(diǎn)是cd邊的中點(diǎn).一個(gè)帶正電的粒子僅在磁場(chǎng)力的作用下,從O點(diǎn)沿紙面以垂直于cd邊的速度射入正方形內(nèi),經(jīng)過(guò)時(shí)間t0后剛好從c點(diǎn)射出磁場(chǎng).現(xiàn)設(shè)法使該帶電粒子從O點(diǎn)沿紙面以與Od成30角的方向,以大小不同的速率射入正方形內(nèi),那么下列說(shuō)法中正確的是(AC)A.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從cd邊射出磁場(chǎng)B.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從ad邊射出磁場(chǎng)C.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間是t0,則它一定從bc邊射出磁場(chǎng)D.若該帶電粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)
6、間是t0,則它一定從ab邊射出磁場(chǎng)解析:由題意可知,粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為2t0,若粒子剛好從ab邊射出的軌跡為、剛好從bc邊射出的軌跡為、從cd邊射出的軌跡為、剛好從ad邊射出的軌跡為,由幾何關(guān)系可知,從ad邊射出磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間一定小于t0;從ab邊射出磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間一定大于等于 t0,小于t0;從bc邊射出磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間一定大于等于t0,小于t0;從cd邊射出磁場(chǎng)經(jīng)歷的時(shí)間一定是 t0,可知t=t0時(shí),粒子從cd邊射出,t=t0時(shí),粒子從ab邊射出;t=t0或t0時(shí),粒子從bc邊射出,選項(xiàng)A,C正確.11.(2019黑龍江哈師大附中高二期末)(多選)如圖所示,M,N為兩塊帶等量異種
7、電荷的平行金屬板,兩板間電壓可取從零到某一最大值之間的任意值.靜止的帶電粒子帶電荷量為+q,質(zhì)量為m(不計(jì)重力),從點(diǎn)P經(jīng)電場(chǎng)加速后,從小孔Q進(jìn)入N板右側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直于紙面向外,CD為磁場(chǎng)邊界上的一絕緣板,它與N板的夾角為=30,孔Q到板的下端C的距離為L(zhǎng),當(dāng)M,N兩板間電壓取最大值時(shí),粒子恰垂直打在CD板上,則下列結(jié)論正確的是(CD)A.兩板間電壓的最大值Um=B.CD板上可能被粒子打中區(qū)域的長(zhǎng)度s=LC.粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間tm=D.能打在N板上的粒子的最大動(dòng)能為解析:M,N兩板間電壓取最大值時(shí),粒子恰垂直打在CD板上,所以其軌跡圓心在C點(diǎn),CH=QC
8、=L,故半徑R1=L,又因Bqv1=m,qUm=m,可得Um=,所以A錯(cuò)誤.設(shè)軌跡與CD板相切于K點(diǎn),半徑為R2,在AKC中 sin 30=,可得R2=,CK長(zhǎng)為R2=L,則CD板上可能被粒子打中的區(qū)域即為HK的長(zhǎng)度,s=HK=L-CK=()L,故B錯(cuò)誤.打在QE間的粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最長(zhǎng),周期T=,所以tm=,C正確.能打到N板上的粒子的臨界條件是軌跡與CD相切,由B選項(xiàng)知,rm=R2=,可得vm=,動(dòng)能Ekm=,故D正確.12.(2019四川棠湖中學(xué)高二月考)(多選)如圖所示,在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),MN是一豎直放置的感光板,從圓形磁場(chǎng)最高點(diǎn)P垂直磁場(chǎng)射入大
9、量的帶正電、電荷量為q、質(zhì)量為m、速度為v的方向不同的粒子,不考慮粒子間的相互作用力,關(guān)于這些粒子的運(yùn)動(dòng)以下說(shuō)法正確的是(BD)A.對(duì)著圓心入射的粒子,出射后均可垂直打在MN上B.對(duì)著圓心入射的粒子,其出射方向的反向延長(zhǎng)線一定過(guò)圓心C.對(duì)著圓心入射的粒子,速度越大在磁場(chǎng)中通過(guò)的弧長(zhǎng)越長(zhǎng),時(shí)間也越長(zhǎng)D.只要速度滿足v=,入射的粒子出射后均可垂直打在MN上解析:當(dāng)速度滿足v=時(shí),粒子運(yùn)動(dòng)半徑r=R,則無(wú)論入射方向如何都能滿足軌跡入射點(diǎn)、出射點(diǎn)、O點(diǎn)與軌跡的圓心構(gòu)成菱形,射出磁場(chǎng)時(shí)的軌跡半徑與磁場(chǎng)最高點(diǎn)的半徑平行,粒子的速度一定垂直打在MN板上,A錯(cuò)誤,D正確;帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓弧,根據(jù)幾何知識(shí)
10、可知,對(duì)著圓心入射的粒子,其出射方向的反向延長(zhǎng)線也一定過(guò)圓心,故B正確;根據(jù)t=T,因?yàn)閷?duì)著圓心入射的粒子,速度越大在磁場(chǎng)中通過(guò)的弧長(zhǎng)越長(zhǎng),軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角越小,所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間越短,C錯(cuò)誤.13.(2019湖北檢測(cè))一帶電粒子質(zhì)量為m,電荷量為-e,它以某一速度沿直徑方向射入圓筒形磁場(chǎng)區(qū)域(半徑為R),速度方向和磁場(chǎng)方向垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.設(shè)粒子與圓筒壁碰撞后以大小不變,方向相反的速度彈回.試問(wèn),要使粒子從原入口處返回,粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間是多少?如果粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間最短,此時(shí),粒子射入時(shí)的速度為多大?解析:由于粒子與器壁發(fā)生若干次碰撞后從原入口處返回,則與器壁碰撞次數(shù)為偶數(shù),由幾
11、何關(guān)系可知粒子與圓筒壁碰撞的次數(shù)越少,所需的時(shí)間也就越短,因此,最少是碰兩次,如圖所示.A,B,C三點(diǎn)等分圓周,可知AOB=,又OAD和OBD均為直角,故ADB=.則粒子在圓筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角之和等于,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=T,而T=,則t=,粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑r=R,由r=得 v=.答案:14.如圖所示,第一象限范圍內(nèi)有垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.質(zhì)量為m,電荷量大小為q的帶電粒子在xOy平面內(nèi)經(jīng)原點(diǎn)O射入磁場(chǎng)中,初速度v0與x軸夾角=60,試分析計(jì)算:(1)帶電粒子從何處離開(kāi)磁場(chǎng)?穿越磁場(chǎng)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生的偏轉(zhuǎn)角是多大?(2)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間有多長(zhǎng)?解析:不論粒子帶何種電荷,其運(yùn)動(dòng)軌道半徑均為r=;如圖所示,有O1O=O2O=r=O1A=O2B,帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期T=.(1)若粒子帶負(fù)電,它將從x軸上A點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生的偏轉(zhuǎn)角1=120.A點(diǎn)與O點(diǎn)相距x=2rsin 60=;若粒子帶正電,它將從y軸上B點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生的偏轉(zhuǎn)角2=60,B點(diǎn)與O點(diǎn)相距 y=2rsin 30=.(2)若粒子帶負(fù)電,它從O到A所用的時(shí)間為t1=T=若粒子帶正電,它從O到B所用的時(shí)間為t2=T=.答案:見(jiàn)解析10
2019-2020版高中物理 第三章 習(xí)題課 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1
