2017教科版高中物理选修（3-1）3.4《磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力》word同步精练 .doc

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1、3.4磁场对运动电荷的作用——洛伦兹力　　　　　　　　　　　　　　　　　　　带电粒子在有界磁场中的运动1.图3－6－14半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从B点射出．∠AOB＝120°，如图3－6－14所示，则该带电粒子在磁场中运动的时间为(　　)A.B.C.D.答案　D解析　从弧所对圆心角θ＝60°，知t＝T＝.但题中已知条件不够，没有此选项，另想办法找规律表示t.由匀速圆周运动t＝，从题图分析有R＝r，则：＝R·θ＝r×＝πr，则t＝＝.D正确．质谱仪的原理2．如图3－6－15所示，图3－6－15质谱

2、仪主要是用来研究同位素(即原子序数相同而原子质量不同的元素)的仪器，正离子源产生带电荷量为q的正离子，经S1、S2两金属板间的电压U加速后，进入粒子速度选择器P1、P2之间，P1、P2之间有场强为E的匀强电场和与之正交的磁感应强度为B1的匀强磁场，通过速度选择器的粒子经S3细孔射入磁感应强度为B2的匀强磁场中后沿一半圆轨迹运动，射到照相底片M上，使底片感光，若该粒子质量为m，底片感光处距细孔S3的距离为x，试证明m＝.答案　见解析解析　正离子通过速度选择器后的速度，可由Bqv＝Eq，求得v＝；正离子在磁场B2做圆周运动时，r＝＝，即m＝＝.回旋加速器的原理图3－6－163．回旋加速器是加速

3、带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底面的匀强磁场中，如图3－6－16所示，要增大带电粒子射出时的动能，下列说法中正确的是(　　)A．增加交流电的电压B．增大磁感应强度C．改变磁场方向D．增大加速器半径答案　BD解析　当带电粒子的速度最大时，其运动半径也最大，由牛顿第二定律qvB＝m，得v＝.若D形盒的半径为R，则R＝r时，带电粒子的最终动能Ekm＝mv2＝.所以要提高加速粒子射出的动能，应尽可能增大磁感应强度B和加速器的半径R.(时间：60分钟)　　　　　　　　

4、　　　　　　　　　　　题组一　带电粒子在有界磁场中运动图3－6－171．空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图3－6－17中的正方形为其边界．一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射．这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子．不计重力．下列说法正确的是(　　)A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大答案　BD解析　由于粒子比荷相同，由R＝可知速度相同的粒子轨迹半径相同

5、，运动轨迹也必相同，B正确；对于入射速度不同的粒子在磁场中可能的运动轨迹如图所示，由图可知，粒子的轨迹直径不超过磁场边界一半时转过的圆心角都相同，运动时间都为半个周期，而由T＝知所有粒子在磁场运动周期都相同，A、C皆错误；再由t＝T＝可知D正确，故选BD.图3－6－182．如图3－6－18所示，有界匀强磁场边界线SP∥MN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场．其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60°角，设粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1∶t2为(重力不计)(　　)A．1∶3B．4∶3C．1∶1D．3∶2答案　D解析　如图所示

6、，可求出从a点射出的粒子对应的圆心角为90°.从b点射出的粒子对应的圆心角为60°.由t＝T，可得：t1∶t2＝3∶2，故选D.3．(2013·临朐一中质检)图3－6－19如图3－6－19所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负是(　　)A.，正电荷B.，正电荷C.，负电荷D.，负电荷答案　C解析　粒子穿过y轴正半轴，由左手定则可判断粒子带负电，粒子在磁场中运动轨迹如图所

7、示，由图中几何关系可得：r＋rsin30°＝a，解得r＝a，由r＝得：＝.4.图3－6－20如图3－6－20所示，直角三角形ABC中存在一匀强磁场，比荷相同的两个粒子沿AB方向射入磁场，分别从AC边上的P、Q两点射出，则(　　)A．从P射出的粒子速度大B．从Q射出的粒子速度大C．从P射出的粒子，在磁场中运动的时间长D．两粒子在磁场中运动的时间一样长答案　BD解析　作出各自的轨迹如右图所示，根据圆周运动特点知，分别从P、Q