2024年高中物理第三章6第一課時帶電粒子在勻強磁場中的運動練習含解析新人教版選修3-1_第1頁
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PAGE5-A級抓基礎(chǔ)1.(多選)如圖所示,若粒子(不計重力)能在圖中所示的磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動,則可以推斷()A.粒子在運動過程中動能不變B.若粒子帶正電,則粒子做順時針運動C.在其他量不變的狀況下,粒子速度越大,運動周期越大D.在其他量不變的狀況下,粒子速度越大,圓周運動半徑越大答案:AD2.1998年放射的“月球勘探者號”空間探測器,運用最新科技手段對月球進行近距離勘探,在探討月球磁場分布方面取得了新的成果.月球上的磁場極其微弱,探測器通過測量電子在月球磁場中的軌跡來推算磁場強弱的分布,下列圖是探測器通過月球四個位置時,電子運動的軌跡照片.設(shè)電子速率相同,且與磁場方向垂直,其中磁場最強的是()ABCD答案:A3.回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置,如圖所示.假如用同一回旋加速器分別加速氚核(eq\o\al(3,1)H)和α粒子(eq\o\al(4,2)He),比較它們所加的高頻溝通電源的周期和獲得的最大動能的大小,有()A.加速氚核的溝通電源的周期較大,氚核獲得的最大動能也較大B.加速氚核的溝通電源的周期較大,氚核獲得的最大動能較小C.加速氚核的溝通電源的周期較小,氚核獲得的最大動能較大D.加速氚核的溝通電源的周期較小,氚核獲得的最大動能也較小解析:溝通電源的周期等于粒子在D形盒中做勻速圓周運動的周期,即T=eq\f(2πm,qB),由于氚核荷質(zhì)比小,所以加速氚核的溝通電源的周期較大.粒子在回旋加速器中獲得的最大動能Ekm=eq\f(q2B2R2,2m),而氚核eq\f(q2,m)小,所以氚核獲得的最大動能較小.故B正確,A、C、D錯誤.答案:B4.如圖所示,水平導線中有電流I通過,導線正下方的電子初速度的方向與電流I的方向相同,則電子將()A.沿路徑a運動,軌跡是圓B.沿路徑a運動,軌跡半徑越來越大C.沿路徑a運動,軌跡半徑越來越小D.沿路徑b運動,軌跡半徑越來越小答案:B5.圖甲所示的電視機顯像管能夠通過磁場來限制電子的偏轉(zhuǎn),顯像管內(nèi)磁場可視為圓心為O、半徑為r的勻強磁場.若電子槍垂直于磁場方向射出速度為v0的電子,由P點正對圓心O射入磁場,要讓電子射出磁場時的速度方向與射入時的速度方向成θ角(如圖乙所示).已知電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,不計電子的重力.求:(1)磁感應強度大小;(2)電子在磁場中運動的時間eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(結(jié)果用m、e、r、θ、\f(θ,2)表示)).解析:(1)畫出電子做圓周運動的軌跡,如圖所示.依據(jù)幾何關(guān)系得R=eq\f(r,tan\f(θ,2)),洛倫茲力供應向心力,evB=meq\f(veq\o\al(2,0),R),聯(lián)立解得B=eq\f(mv0,er)taneq\f(θ,2).(2)粒子在磁場中運動時間t=eq\f(θm,eB),代入磁感應強度得t=eq\f(rθ,v0tan\f(θ,2)).B級提實力6.(多選)質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具,它的構(gòu)造原理如圖所示,離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看作為零),經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場,到達記錄它的照相底片P上,設(shè)離子在P上的位置到入口處S1的距離為x,可以推斷()A.若離子束是同位素,則x越大,離子質(zhì)量越大B.若離子束是同位素,則x越大,離子質(zhì)量越小C.只要x相同,則離子質(zhì)量肯定相同D.只要x相同,則離子的荷質(zhì)比肯定相同解析:帶電粒子通過加速電場加速,由動能定理qU=eq\f(1,2)mv2,得加速后粒子的速度v=eq\r(\f(2qU,m)).進入質(zhì)譜儀的磁場中,測得圓周半徑為r,由r=eq\f(mv,qB)可得x=2r=2eq\r(\f(2mU,qB2)),若離子束是同位素,則x越大,離子質(zhì)量越大,選項A正確,B錯誤;只要x相同,則離子的荷質(zhì)比肯定相同,而質(zhì)量不肯定相同,選項C錯誤,D正確.答案:AD7.MN板兩側(cè)都是磁感應強度為B的勻強磁場,方向如圖所示,帶電粒子從a位置以垂直于磁場方向的速度起先運動,依次通過小孔b、c、d,已知ab=bc=cd,粒子從a運動到d的時間為t,則粒子的比荷為()A.eq\f(3π,tB) B.eq\f(4π,3tB)C.eq\f(π,tB) D.eq\f(tB,2π)答案:A8.如圖所示,在垂直于紙面對里的勻強磁場的邊界上,有兩個質(zhì)量和電荷量均相同的正、負粒子從O點以相同的速度射入磁場中,射入方向均與磁場邊界成θ角.若不計重力,關(guān)于正、負粒子在磁場中的運動,下列說法正確的是()A.運動的軌道半徑不相同B.重新回到邊界時的速度大小和方向都相同C.重新回到邊界時的位置與O點的距離不相同D.運動的時間相同答案:B9.如圖所示,在x>0,y>0的空間中有恒定的勻強磁場,磁感應強度的方向垂直于xOy平面對里,大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子,從x軸上的某點P沿著與x軸成30°角的方向射入磁場.不計重力的影響,則下列有關(guān)說法正確的是()A.只要粒子的速率合適,粒子就可能通過坐標原點B.粒子在磁場中運動所經(jīng)驗的時間肯定為eq\f(5πm,3qB)C.粒子在磁場中運動所經(jīng)驗的時間可能為eq\f(πm,qB)D.粒子在磁場中運動所經(jīng)驗的時間可能為eq\f(πm,6qB)答案:C10.如圖所示,MN和PQ兩板平行且板間存在垂直紙面對里的勻強磁場,兩板間距離及兩板長均為d.一帶正電的質(zhì)子從MN板的正中間O點以速度v0垂直射入磁場,為使質(zhì)子能射出兩板間,試求磁感應強度B的取值范圍(已知質(zhì)子所帶電荷量為e,質(zhì)量為m).解析:分析質(zhì)子在磁場中運動,由左手定則可知,質(zhì)子向上偏轉(zhuǎn),所以質(zhì)子能射出兩板間的條件是:當磁感應強度較小時,質(zhì)子從P點射出,如圖所示.此時軌道的圓心為O′,由幾何學問得R2=d2+eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R-\f(d,2)))eq\s\up12(2),解得R=eq\f(5,4)d.質(zhì)子在磁場中做勻速圓周運動有ev0B1=meq\f(veq\o\al(2,0),R),所以R=eq\f(mv0,eB1),即eq\f(5,4)d=eq\f(mv0,eB1),故B1=eq\f(4mv0,5ed).當磁感應強

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