2019年高中物理 第三章《第6節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)》課時(shí)精練 新人教版選修3-1.doc

2019年高中物理 第三章第6節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng)課時(shí)精練 新人教版選修3-1知識(shí)點(diǎn)基礎(chǔ)中檔稍難周期、半徑公式應(yīng)用3、4粒子運(yùn)動(dòng)軌跡56、11回旋加速器2質(zhì)譜儀9帶電粒子在場中運(yùn)動(dòng)17、8、10125. xx淮安高二檢測洛倫茲力使帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列各圖中均標(biāo)有帶正電荷粒子的運(yùn)動(dòng)速度v，洛倫茲力F及磁場B的方向，虛線圓表示粒子的軌跡，其中可能出現(xiàn)的情況是()答案：A解析：由左手定則可判斷出A正確，B選項(xiàng)中粒子應(yīng)向上做圓周運(yùn)動(dòng)，C選項(xiàng)中粒子受力向左，應(yīng)向左下方做圓周運(yùn)動(dòng)，D選項(xiàng)中，粒子應(yīng)向右下方做圓周運(yùn)動(dòng)，故本題選A.6. (多選)空間存在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，圖中的正方形為其邊界一細(xì)束由兩種粒子組成的粒子流沿垂直于磁場的方向從O點(diǎn)射入這兩種粒子帶同種電荷，它們的電荷量、質(zhì)量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子，不計(jì)重力下列說法正確的是()A入射速度不同的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定不同B入射速度相同的粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同C在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同的粒子，其運(yùn)動(dòng)軌跡一定相同D在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長的粒子，其軌跡所對(duì)的圓心角一定越大答案：BD解析：由R得B正確，由T得周期都相同，由tT得D正確7. 如圖是科學(xué)史上一張著名的實(shí)驗(yàn)照片，顯示一個(gè)帶電粒子在云室中穿過某種金屬板運(yùn)動(dòng)的徑跡云室放置在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直照片向里云室中橫放的金屬板對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用分析此徑跡可知粒子()A帶正電，由下往上運(yùn)動(dòng)B帶正電，由上往下運(yùn)動(dòng)C帶負(fù)電，由上往下運(yùn)動(dòng)D帶負(fù)電，由下往上運(yùn)動(dòng)答案：A解析：從照片上看，徑跡的軌道半徑是不同的，下部半徑大，上部半徑小，根據(jù)半徑公式R可知，下部速度大，上部速度小，這一定是粒子從下到上穿越了金屬板而損失了動(dòng)能，再根據(jù)左手定則，可知粒子帶正電因此，正確的選項(xiàng)是A.8. 一磁場寬度為L，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，如圖所示，一粒子質(zhì)量為m，帶電荷量為q，不計(jì)重力，以一速度(方向如圖)射入磁場若不使其從右邊界飛出，則電荷的速度應(yīng)為多大？答案：0v解析：若要粒子不從右邊界飛出，則當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)，半徑最大，此時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，即軌跡恰好和右邊界相切由幾何關(guān)系可求得最大半徑r，即rrcosL，所以r由牛頓第二定律得Bqvmv2/r所以vmax.9. 質(zhì)譜儀原理如圖所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場與電場正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d；c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正電子(不計(jì)重力)，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器粒子進(jìn)入分離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)求：(1)粒子的速度v為多少？(2)速度選擇器的電壓U2為多少？(3)粒子在偏轉(zhuǎn)分離器中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R為多大？答案：(1) (2)B1d (3) 解析：解答本題時(shí)可按以下思路分析：(1)在a中，正電子被加速電場U1加速，由動(dòng)能定理得eU1mv2得v.(2)在b中，正電子受到的電場力和洛倫茲力大小相等，即eevB1，代入v值得U2B1d.(3)在c中，正電子受洛倫茲力作用而做圓周運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑R，代入v值得R .10. xx長春高二檢測如圖所示的正方形盒子開有a、b、c三個(gè)微孔，盒內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場一束速率不同的帶電粒子(質(zhì)量、電量均相同，不計(jì)重力)從a孔沿垂直磁感線方向射入盒中，發(fā)現(xiàn)從c孔和b孔有粒子射出，試分析下列問題：(1)判斷粒子的電性；(2)從b孔和c孔射出的粒子速率之比v1v2；(3)它們?cè)诤袃?nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比t1t2.答案：(1)負(fù)電(2)12(3)21解析：(1)根據(jù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，用左手定則可判斷出粒子帶負(fù)電(2)由幾何知識(shí)可知，從b孔射出的粒子軌跡半徑r1是正方形邊長的一半，圓心在ab的中點(diǎn)；從c孔射出的粒子半徑r2等于正方形的邊長，圓心在b點(diǎn)，即r22r1.再由洛倫茲力提供向心力qvBm，得v1v212.(3)粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡分別為半圓和四分之一圓，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1，t2，其中周期T，故t1t221.11. xx杭州高二檢測如圖所示，以ab為分界面的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場，方向均垂直紙面向里，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B12B2.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子從O點(diǎn)沿圖示方向以速度v開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過多長時(shí)間粒子重新回到O點(diǎn)并畫出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡答案：運(yùn)動(dòng)軌跡如解析圖所示解析：粒子重新回到O點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，則其運(yùn)動(dòng)軌跡為在B1中可組成一個(gè)整圓，在B2中是個(gè)半圓所以t.12. 如圖所示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，在水平的x軸下方存在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直xOy平面向里，電場線平行于y軸一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小球，從y軸上的A點(diǎn)水平向右拋出，經(jīng)x軸上M點(diǎn)進(jìn)入電場和磁場，恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從x軸上的N點(diǎn)第一次離開電場和磁場，MN之間的距離為L，小球過M點(diǎn)時(shí)的速度方向與x軸正方向夾角為.不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求：(1)電場強(qiáng)度E的大小和方向；(2)小球從A點(diǎn)拋出時(shí)初速度v0的大小答案：(1)豎直向上(2)cot解析：(1)小球在電場、磁場中恰能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所受電場力必須與重力平衡，有qEmgE重力的方向是豎直向下的，電場力的方向則應(yīng)為豎直向上，由于小球帶正電，所以電場強(qiáng)度方向豎直向上(2)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，O為圓心，MN為弦長，MOP，如圖所示設(shè)半徑為r，由幾何關(guān)系知sin小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛倫茲力提供，設(shè)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的速率為v，有qvB由速度的合成與分解知cos由式得v0cot