人教版高中物理选修3-1带电粒子在匀强磁场中的运动名师精编作业1.doc

……………………………………………………………名校名师推荐………………………………………………… PAGE PAGE 1 带电粒子在匀强磁场中的运动 【典型例题】 【例1】一电子以垂直于匀强磁场的速度vA，从A处进入长为d宽为h的磁场区域如图，发生偏移而从B处离开磁场，若电量为e，磁感应强度为B，弧AB的长为L，则（B） A、电子在磁场中运动的时间为t=d/vA B、电子在磁场中运动的时间为t=L/vA C、洛仑兹力对电子做功是BevA·h D、电子在A、B两处的速度相同 【解析】电子在磁场中只受洛仑兹力的作用,作匀速圆周运动,认为运动时间为t=是把电子作为类平抛运动了，圆周运动时可用t=来计算；洛仑兹力与电子的运动方向始终垂直，故一定不做功；速度是矢量，电子在A、B两点速度的大小相等，而方向并不相同。 【答案】B 【例2】图所示的匀强磁场中有一束质量不同、速率不同的一价正离子，从同一点P沿同一方向射入磁场，它们中能够到达屏上同一点Q的粒子必须具有（A） A、相同的动量 B、相同的速率 C、相同的质量 D、相同的动能 【解析】首先要注意到对于离子这一微观粒子，重力是不计的，那么它只受洛仑兹力而作匀速圆周运动，不同的粒子能到达屏上同一点，说明它们具有相同的轨道半径，由R=可知，对于一价正离子q相同，只有mv相同，R才相同，即须有相同的动量 【答案】A 【例3】竖直放置的半圆形光滑绝缘管道处在图所示的匀强磁场中，B=1.1T，管道半径R=0.8m，其直径POQ在竖直线上，在管口P处以2m/s的速度水平射入一个带电小球（可视为质点），其电量为10-4C（g取10m/s2 ⑴小球滑到Q处的速度为多大？ ⑵若小球从Q处滑出瞬间，管道对它的弹力正好为零，小球的质量为多少？ 【解析】⑴小球在管道中受重力、洛仑兹力和轨道的作用力，而只有重力对小球做功，由动能定理得： mg·2R=m 解得VQ= =6m/s ⑵在Q处弹力为零，则洛仑兹力和重力的合力提供向心力，有 q 解得m=1.2×10-5㎏ 【基础练习】 选择题： 1、关于带电粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是（CD） A、带电粒子飞入匀强磁场后，一定做匀速圆周运动 B、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，速度一定不变 C、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，洛仑兹力的方向总和运动方向垂直 D、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，动能一定保持不变 2、质子和粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动，由此可知，质子的动能E1和粒子的动能E2之比E1：E2等于（B） A、4：1 B、1：1 C、1：2 D2：1 3、带电粒子以相同的速度分别垂直进入匀强电场和匀强磁场时，它将（BC） A、在匀强电场中做匀速圆周运动 B、在匀强磁场中做变加速曲线运动 C、在匀强电场中做抛物线运动 D、在匀强磁场中做抛物线运动 4、把摆球带电的单摆置于匀强磁场中，如图所示，当带电摆球最初两次经过最低点时，相同的量是（CD） A、小球受到的洛仑兹力 B、摆线的拉力 C、小球的动能 D、小球的加速度 5、如图所示ab是一段弯管，其中心线是半径为R的一段圆弧，将它置于一给定的匀强磁场中，磁场方向如图所示，有一束粒子对准a端射入弯管，粒子有不同质量，不同速度，但都是二价正离子，下列说法中正确的是（C） A、只有速度大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 B、只有质量一定的粒子可以沿中心线通过弯管 C、只有动量大小一定的粒子可以沿中心线通过弯管 D、只有动能一定的粒子可以沿中心线通过弯管 6、如图所示，比荷为e/m的电子从左侧垂直于界面、垂直于磁场射入宽度为d、磁感受应强度为B的匀强磁场区域，要从右侧面穿出这个磁场区域，电子的速度至少应为（B） A、2Bed/m B、Bed/m C、Bed/(2m) D、Bed/m 二、填空题： 7、边长为a的正方形处于有界磁场中，如图所示。一束电子以速度v0水平射入磁场后，分别从A处和C处射出，则VA:VC=1:2，所经历的时间之比tA:tB=2:1。 8、一初速度为零的带电粒子，经电压为U的电场加速后进入磁感应强度为B的匀强磁场中，已知带电粒子的质量为m，电量为q，则带电粒子所受的洛仑兹力为，轨道半径为。 9、质子和粒子以相同的动能垂直于磁场方向射入同一匀强磁场，它们的运动轨迹半径之比RP：R=1：1，运动周期之比TP：T=1：2。 三、计算题： 10、如图所示，质量为为m、电量为q的带电粒子，经电压为U加速，又经磁感应强度