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.doc

……………………………………………………………名校名师推荐………………………………………………… PAGE PAGE 1 带电粒子在匀强磁场中的运动 (40分钟　50分) 一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分。多选题已在题号后标出) 1.在匀强磁场中,一个带电粒子做匀速圆周运动,如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场,则(　　) A.粒子的速率加倍,周期减半 B.粒子的速率不变,轨道半径减半 C.粒子的速率减半,轨道半径变为原来的 QUOTE 14 D.粒子的速率不变,周期不变 2.(多选)一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域,穿出电场后接着又进入匀强磁场区域。设电场和磁场区域有明确的分界线,且分界线与电场强度方向平行,如图中的虚线所示。在如图所示的几种情况中,可能出现的是(　　) 3.(2012·广东高考)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(　　) A.M带负电,N带正电 B.M的速率小于N的速率 C.洛伦兹力对M、N做正功 D.M的运行时间大于N的运行时间 4.(多选)经过回旋加速器加速后,带电粒子获得的动能(　　) A.与D形盒的半径无关 B.与高频电源的电压无关 C.与两D形盒间的缝隙宽度无关 D.与匀强磁场的磁感应强度无关 5.(2013·新课标全国卷Ⅱ)空间有一圆柱形匀强磁场区域,该区域的横截面的半径为R,磁场方向垂直于横截面。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场,离开磁场时速度方向偏离入射方向60°。不计重力,该磁场的磁感应强度大小为(　　) A.3mv03qR　　　B.m 6.如图所示,有a、b、c、d四个粒子,它们带等量同种电荷,质量不等,有ma=mbmc=md,以不同的速率vavb=vcvd进入速度选择器后,有两种粒子从速度选择器中射出,进入B2磁场,由此可判定(　　) A.射向P1的是a粒子 B.射向P2的是b粒子 C.射到A1的是c粒子 D.射到A2的是d粒子 二、非选择题(本题共2小题,共20分。需写出规范的解题步骤) 7.(10分)已知质量为m的带电液滴,以速度v射入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中,液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动,如图所示。求: (1)液滴在空间受到几个力作用? (2)液滴带电荷量及电性。 (3)液滴做匀速圆周运动的半径。 8.(10分)(能力挑战题)(2013·北京高考)如图所示,两平行金属板间距为d,电势差为U,板间电场可视为匀强电场;金属板下方有一磁感应强度为B的匀强磁场。带电量为+q、质量为m的粒子,由静止开始从正极板出发,经电场加速后射出,并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响,求: (1)匀强电场场强E的大小; (2)粒子从电场射出时速度v的大小; (3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R。 答案解析 1.【解析】选B。因洛伦兹力对运动电荷不做功,所以速率不变,应用轨道半径公式r=mvqB和周期公式T= 2.【解析】选A、D。A、C选项中粒子在电场中向下偏转,所以粒子带正电,进入磁场后,A图中粒子应逆时针偏转,正确。C图中粒子应顺时针偏转,错误。同理可以判断B错,D对。 3.【解题指南】解答本题可按以下思路分析: 【解析】选A。由左手定则可知M带负电,N带正电,故A正确。由qvB=mv2R得R=mvBq,由题意可知两个带电粒子的质量和电量都相等,又进入到同一个匀强磁场中,由题图可知RNRM,故vNvM,所以B错误。由于洛伦兹力的方向始终与带电粒子的运动方向垂直,故洛伦兹力永远不会对M、N做功,则C错误。由T=2πR 4.【解析】选B、C。由r=mvqB得,v=qBrm,又Ek= QUOTE 12 mv2所以Ek=q2B2 5.【解题指南】解答本题可按以下思路进行: (1)理解速度方向偏离入射方向60°的含义,画出几何图形,确定粒子的运动轨迹的圆半径; (2)根据洛伦兹力提供向心力和几何关系建立方程求解。 【解析】选A。粒子进入磁场后做匀速圆周运动,如图所示,根据几何关系可知,粒子做圆周运动的半径r=3R,由qvB=mv2r可得,B= 6.【解析】选A。由题意知,射出速度选择器的是b、c两种粒子;又由速度选择器原理:qvB1=qE得:当v0=EB1时,粒子才能射出P1P2空间,当vv0=EB1时,电场力大于洛伦兹力,粒子将射到P1板,故到达P1的是速度最小的a粒子,A正确;射向P2的是d粒子,B错误。又由r=mvqB2得r∝m,又m 7.【解析】(1)由于是带电液滴,它必然受重力作用,又处于电磁场中,还应受到电场力及洛伦兹力共三个力作用。 (2)因液滴做匀速圆周运动