2024-2025高中物理人教版必修专题1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 同步练习（解析版）.docx

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1.3带电粒子在匀强磁场中的运动同步练习

一、单选题

1．（2024·北京·高三期末）如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。励磁线圈是一对彼此平行、共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场．玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过玻璃泡内气体时能够显示出电子运动的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，电子质量为m，电荷量为e，匀强磁场的磁感应强度为B。根据上述信息可以得出（）

A．电子做圆周运动的轨道半径 B．电子做圆周运动的速度大小

C．电子做圆周运动的周期 D．电子的加速电压

【答案】C

【解析】电子经加速电场

电子进入磁场做匀速圆周运动，根据洛仑兹力提供向心力，有

又因为

解得

由于轨道半径无法确定，所以速度及加速电压也无法确定，而电子质量为m，电荷量为e，匀强磁场的磁感应强度为B，根据上述信息可以得出圆周运动的周期，故C正确，ABD错误。

故选C。

2．（2023·北京市八一中学高二期末）在粒子物理学的研究中，经常应用“气泡室”装置。粒子通过气泡室中的液体时能量降低，在它的周围有气泡形成，显示出它的径迹。如图所示为带电粒子在气泡室运动径迹的照片，气泡室处于垂直纸面向里的匀强磁场中。下列有关甲、乙两粒子的判断正确的是（）

A．甲粒子带正电 B．乙粒子带负电

C．甲粒子从a向b运动 D．乙粒子从d向c运动

【答案】D

【解析】根据

可得

则轨道半径随速度减小而减小，因粒子运动时能量减小，则速度减小，轨道半径减小，则甲粒子从b向a运动，根据左手定则可知，甲粒子带负电；乙粒子从d向c运动，根据左手定则可知，乙粒子带正电；故选D。

3．（2024·全国·高二专题练习）某种高速带电粒子流，具有较强的穿透能力。如图虚线为该粒子流在气泡室中穿透一张黑纸的粒子径迹照片，气泡室里有垂直纸面的匀强磁场，不计粒子重力及粒子间相互作用，下列说法正确的是（）

A．磁场方向一定垂直纸面向里 B．磁场方向一定垂直纸面向外

C．粒子一定从左向右穿越黑纸 D．粒子一定从右向左穿越黑纸

【答案】D

【解析】AB．粒子可能带正电、也可能带负电，由左手定则可知，磁场方向即可能垂直于纸面向里也可能垂直于纸面向外，故AB错误；

CD．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得

粒子穿过黑纸后速度变小，轨道半径r变小，由图示粒子运动轨迹可知，粒子在右侧轨道半径大，在左侧轨道半径小，粒子从右向左穿过黑纸，故C错误，D正确；故选D。

4．（2023·全国·高二课时练习）安德森利用云室照片观察到宇宙射线垂直进入匀强磁场时运动轨迹发生弯曲。如图照片所示，在垂直于照片平面的匀强磁场（照片中未标出）中，高能宇宙射线穿过铅板时，有一个粒子的轨迹和电子的轨迹完全相同，但弯曲的方向反了。这种前所未知的粒子与电子的质量相同，但电荷却相反。安德森发现这正是狄拉克预言的正电子。正电子的发现，开辟了反物质领域的研究，安德森获得1936年诺贝尔物理学奖。关于照片中的信息，下列说法正确的是（）

A．粒子的运动轨迹是抛物线

B．粒子在铅板上方运动的速度大于在铅板下方运动的速度

C．粒子从上向下穿过铅板

D．匀强磁场的方向垂直照片平面向里

【答案】D

【解析】A．由于粒子在磁场中做圆周运动，所以粒子的运动轨迹不是抛物线，故A错误；

B．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得

由图示粒子的运动轨迹可知，铅板上方粒子轨道半径小，速度较小，故B错误；

C．粒子穿过铅板后能量有损失，粒子的速度v减小，则粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径r减小，所以粒子从下向上穿过铅板，故C错误；

D．粒子带正电，由左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向里，故D正确。故选D.

5．（2023·全国·高三专题练习）如图,在横截面为圆形的云室内,沿直径方向装有铅板,匀强磁场垂直圆面(图中未标示)．从云室内侧壁发射一带电粒子,粒子刚好从云室圆心处垂直穿过铅板,留下如图所示的径迹不考虑粒子的重力和云室中气体对粒子的阻力,整个过程中粒子质量、电量保持不变,下列判断正确的是

A．粒子一定带正电

B．粒子一定带负电

C．粒子在云室中铅板两侧的运动时间一定相等

D．粒子一定自铅板左侧向右穿过铅板

【答案】D

【解析】A、B项：由于磁场方向不确定，无法判断粒子带电性质，A、B项错误；

C项：由于整个过程中粒子质量、电量保持不变，故粒子在铅板左右两侧运动的周期不变，又因为带电粒子穿过铅板动能有损失，轨道半径会减小，由题图可知在带电粒子在铅板左边的运动轨道半径大于右边的轨道半径，而轨道圆弧对应的弦长都等于云