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时间:2019-06-03
《3.6带电粒子在匀强磁场中的运动 每课一练(人教选修3-1)》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、3.6带电粒子在匀强磁场中的运动1.(2012·郑州外国语学校高二检测)如果一带电粒子匀速进入一个磁场,除磁场力外不受其他任何力的作用,则带电粒子在磁场中可能做( )A.匀速运动 B.平抛运动C.匀加速直线运动D.变速曲线运动解析:选AD.如果粒子运动方向与磁场方向平行,则它不会受到洛伦兹力,做匀速运动,A正确.在其他情况下,洛伦兹力的方向总与速度方向垂直,速度大小不变,但方向变化,所以只能做变速曲线运动,D正确.粒子的加速度方向时刻改变,所以不能做匀加速直线运动和平抛运动,故B、C均错.2.1998年发射的“月球勘探者号”空间探测器,运用最新科
2、技手段对月球进行近距离勘探,在研究月球磁场分布方面取得了新的成果.月球上的磁场极其微弱,探测器通过测量电子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱的分布,图3-6-17中是探测器通过月球A、B、C、D四个位置时,电子运动的轨迹照片.设电子速率相同,且与磁场方向垂直,其中磁场最强的位置是( )图3-6-17解析:选A.由粒子轨道半径公式r=可知,磁场越强的地方,电子运动的轨道半径越小.3.如图3-6-18所示,两个相同的带电粒子,不计重力,同时从A孔沿AD方向射入一正方形空腔中,空腔中有垂直纸面向里的匀强磁场,两粒子的运动轨迹分别为a和b,则两粒子的速率和在空腔中运动的
3、时间的关系是( )图3-6-18A.va=vb,tavb,ta>tbC.va>vb,ta4、D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是( )第7页共7页图3-6-19A.离子由加速器的中心附近进入加速器B.离子由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D.离子从电场中获得能量解析:选AD.回旋加速器对离子加速时,离子是由加速器的中心附近进入加速器的,故选项A正确,选项B错误;离子在磁场中运动时,洛伦兹力不做功,所以离子的能量不变,故选项C错误;D形盒D1、D2之间存在交变电场,当离子通过交变电场时,电场力对离子做正功,离子的能量增加,所以离子的能量是从电场中获得的,故选项D正确.5.如图3-6-20所示,一束电子的电荷量为e,以速度v5、垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中,穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角θ是30°,则电子的质量是多少?电子穿过磁场的时间又是多少?图3-6-20解析:电子在匀强磁场中运动时,只受洛伦兹力作用,故其轨道是圆弧的一部分.又因洛伦兹力与速度v垂直,故圆心应在电子穿入和穿出时洛伦兹力延长线的交点上.从图中可以看出,AB弧所对的圆心角θ=30°=,OB即为半径r,由几何关系可得:r==2d.由牛顿第二定律得:qvB=解得:m==.带电粒子通过AB弧所用的时间,即穿过磁场的时间为:t=T=×==.答案: 一、选择题1.洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中6、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( )第7页共7页图3-6-21解析:选A.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.2.如图3-6-22所示,a和b带电荷量相同,以相同动能从A点射入磁场,在匀强磁场中做圆周运动的半径ra=2rb,则可知(重力不计)( )图3-6-22A.两粒子都带正电,质量比ma/mb=4B.两粒子都带负电,质量比ma/mb=4C.两粒子都带7、正电,质量比ma/mb=1/4D.两粒子都带负电,质量比ma/mb=1/4解析:选B.由于qa=qb、Eka=Ekb,动能Ek=mv2和粒子偏转半径r=,可得m=,可见m与半径r的平方成正比,故ma∶mb=4∶1,再根据左手定则判知粒子应带负电,故B正确.3.在图3-6-23中,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同,则电子将( )图3-6-23A.沿路径a运动,轨迹是圆B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小解析:选B.由左手定则可判断电子运动轨迹向下弯曲.又由r=8、知,B减小,r越来越大,
4、D形盒D1、D2构成,其间留有空隙,下列说法正确的是( )第7页共7页图3-6-19A.离子由加速器的中心附近进入加速器B.离子由加速器的边缘进入加速器C.离子从磁场中获得能量D.离子从电场中获得能量解析:选AD.回旋加速器对离子加速时,离子是由加速器的中心附近进入加速器的,故选项A正确,选项B错误;离子在磁场中运动时,洛伦兹力不做功,所以离子的能量不变,故选项C错误;D形盒D1、D2之间存在交变电场,当离子通过交变电场时,电场力对离子做正功,离子的能量增加,所以离子的能量是从电场中获得的,故选项D正确.5.如图3-6-20所示,一束电子的电荷量为e,以速度v
5、垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中,穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角θ是30°,则电子的质量是多少?电子穿过磁场的时间又是多少?图3-6-20解析:电子在匀强磁场中运动时,只受洛伦兹力作用,故其轨道是圆弧的一部分.又因洛伦兹力与速度v垂直,故圆心应在电子穿入和穿出时洛伦兹力延长线的交点上.从图中可以看出,AB弧所对的圆心角θ=30°=,OB即为半径r,由几何关系可得:r==2d.由牛顿第二定律得:qvB=解得:m==.带电粒子通过AB弧所用的时间,即穿过磁场的时间为:t=T=×==.答案: 一、选择题1.洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中
6、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( )第7页共7页图3-6-21解析:选A.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.2.如图3-6-22所示,a和b带电荷量相同,以相同动能从A点射入磁场,在匀强磁场中做圆周运动的半径ra=2rb,则可知(重力不计)( )图3-6-22A.两粒子都带正电,质量比ma/mb=4B.两粒子都带负电,质量比ma/mb=4C.两粒子都带
7、正电,质量比ma/mb=1/4D.两粒子都带负电,质量比ma/mb=1/4解析:选B.由于qa=qb、Eka=Ekb,动能Ek=mv2和粒子偏转半径r=,可得m=,可见m与半径r的平方成正比,故ma∶mb=4∶1,再根据左手定则判知粒子应带负电,故B正确.3.在图3-6-23中,水平导线中有电流I通过,导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同,则电子将( )图3-6-23A.沿路径a运动,轨迹是圆B.沿路径a运动,轨迹半径越来越大C.沿路径a运动,轨迹半径越来越小D.沿路径b运动,轨迹半径越来越小解析:选B.由左手定则可判断电子运动轨迹向下弯曲.又由r=
8、知,B减小,r越来越大,
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