2019-2020高中同步新课标高中物理人教版选修3-1练习：第三章 磁场3.6 含解析.pdf

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1、6．带电粒子在匀强磁场中的运动(本栏目内容，在学生用书中分册装订！)1．洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度v，洛伦兹力F及磁场B的方向，虚线圆表示粒子的轨迹，其中可能出现的情况是()解析：由左手定则可判断出A正确，B选项中粒子应向上做圆周运动，C选项中粒子受力向左，应向左下方做圆周运动，D选项中，粒子应向右下方做圆周运动，故本题选A.答案：A2.一个不计重力的带正电荷的粒子，沿右图中箭头所示方向进入磁场，磁场方向垂直于纸面向外，则粒子的运动轨迹()A．可

2、能为圆弧aB．可能为直线bC．可能为圆弧cD．a、b、c都有可能解析：粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由左手定则判断出粒子轨迹可能为c.答案：C3．质子(p)和α粒子4He以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分2别为R和R，周期分别为T和T.下列选项正确的是()pαpαA．R∶R＝1∶2T∶T＝1∶2pαpαB．R∶R＝1∶1T∶T＝1∶1pαpαC．R∶R＝1∶1T∶T＝1∶2pαpαD．R∶R＝1∶2T∶T＝1∶1pαpαv2mvRmqm2q1解析：由洛伦兹力提供向心力，则qvB＝m

3、，R＝，由此得p＝p·α＝·＝；RqBRqmq4m2αpα2πmTmqR1由周期T＝得p＝p·α＝p＝，故A选项正确．qBTqmR2αpαα答案：A4.如图所示，一电子以与磁场方向垂直的速度v从P处沿PQ方向进入长为d、宽为h的匀强磁场区域，从N处离开磁场．若电子质量为m，带电荷量为e，磁感应强度为B，则()A．电子在磁场中运动的时间t＝d/vB．电子在磁场中运动的时间t＝h/vC．洛伦兹力对电子做的功为BevhD．电子在N处的速度大小也是v解析：洛伦兹力不做功，所以电子在N处速度大小也为v，D正确，C

4、错；电子在磁弧长dh场中的运动时间t＝，不等于，也不等于，A、B均错．vvv答案：D5．处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动．将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值()A．与粒子电荷量成正比B．与粒子速率成正比C．与粒子质量成正比D．与磁感应强度成正比2πm解析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期T＝，该粒子运动等效的环qBqq2B1形电流I＝＝，由此可知I∝q2，故选项A错误；I与速率无关，选项B错误；I∝，T2πmm即I与m成反比，故选项C错误；I∝B，选项D正确．

5、答案：D6.电子质量为m、电荷量为q，以速度v与x轴成θ角射入磁感应强度为B的匀强磁场中，0最后落在x轴上的P点，如图所示，求：(1)OP的长度；(2)电子从由O点射入到落在P点所需的时间t.解析：(1)过O点和P点作速度方向的垂线，两线交点C即为电子在磁场中做匀速圆周运动的圆心，如图所示，则可知OP＝2R·sinθv2Bqv＝m00R2mv解得OP＝0sinθBq2π(2)由图中可知2θ＝ωt＝tT2πR又v＝ωR＝0T2θm解得t＝Bq2mv2θm答案：(1)0sinθ(2)BqBq7.质量和电量都

6、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的运行时间解析：由左手定则知M带负电，N带正电，选项A正确；带电粒子在磁场中做匀速mv2mv圆周运动且向心力F＝F，即＝qvB，得r＝，因为M、N的质量、电荷量都相等，向洛rqB且r>r，所以v>v，选项B错误；M、N运动过程中，F始终与v垂直，F不做功，MNMN洛洛2πm选项C错误；由T＝知M、N两粒

7、子做匀速圆周运动的周期相等且在磁场中的运动时间qBT均为，选项D错误．2答案：A8.1932年，劳伦斯和利文斯顿设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直．A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为＋q，在加速器中被加速，加速电压为U.加速过程中不考虑相对论效应和重力作用．求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比．解析：设粒子第1次经过狭缝后的半径为r，速度为v，则有1

8、11qU＝mv221v2qvB＝m11r112mU解得r＝1Bq14mU同理，粒子第2次经过狭缝后的半径r＝2Bq则r∶r＝2∶121答案：2∶19．(2013·广东卷)如图所示，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上．不计重力．下列说法正确的有()A．a、b均带正电B．a在磁场中飞行的时间比b的短C．a在磁场中飞行的路程比b的短D．a在P上的落点与O点的距离比b的近解析：带电离子打到屏P上，说