2020-2021学年高中物理人教版选修3-1(浙江专用)题组训练-第三章-磁场-3-8.docx
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1、第8讲习题课带电粒子在磁场中的运动(时间:60分钟)题组一带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动1(多选)(2022临沂高二检测)运动电荷进入磁场(无其他场)中,可能做的运动是()A匀速圆周运动 B平抛运动C自由落体运动 D匀速直线运动答案AD解析若运动电荷平行磁场方向进入磁场,则电荷做匀速直线运动,若运动电荷垂直磁场方向进入磁场,则电荷做匀速圆周运动,A、D正确;由于电荷的质量不计,故电荷不行能做平抛运动或自由落体运动B、C错误2(多选)如图3812所示,带负电的粒子以速度v从粒子源P处射出,若图中匀强磁场范围足够大(方向垂直纸面),则带电粒子的可能轨迹是()图3812Aa Bb Cc Dd答案
2、BD解析粒子的出射方向必定与它的运动轨迹相切,故轨迹a、c均不行能,正确答案为B、D.3(多选)(2022舟山高二检测)如图3813所示,在x0,y0的空间有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面对里,大小为B,现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子,由x轴上的P点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场,其出射方向如图所示,不计重力的影响,则()图3813A初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子B初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子C在磁场中运动时间最长的是沿方向射出的粒子D在磁场中运动时间最长的是沿方向射出的粒子答案AD解析明显图中四条圆弧中对应的半径最大,由半径公式R可知,质量和电荷量相同的
3、带电粒子在同一个磁场中做匀速圆周运动的速度越大,半径越大,A对B错;依据周期公式T知,当圆弧对应的圆心角为时,带电粒子在磁场中运动的时间为t ,圆心角越大则运动时间越长,圆心均在x轴上,由半径大小关系可知的圆心角为,且最大,故在磁场中运动时间最长的是沿方向射出的粒子,D对C错4(多选)如图3814所示,左右边界分别为PP、QQ的匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面对里一个质量为m、电荷量为q的微观粒子,沿图示方向以速度v0垂直射入磁场欲使粒子不能从边界QQ射出,粒子入射速度v0的最大值可能是()图3814A. B.C. D.答案BC解析粒子射入磁场后做匀速圆周运动,由r知,粒子
4、的入射速度v0越大,r越大,当粒子的径迹和边界QQ相切时,粒子刚好不从QQ射出,此时其入射速度v0应为最大若粒子带正电,其运动轨迹如图(a)所示(此时圆心为O点),简洁看出R1sin 45dR1,将R1代入上式得v0,B项正确若粒子带负电,其运动轨迹如图(b)所示(此时圆心为O点),简洁看出R2R2cos 45d,将R2代入上式得v0,C项正确5如图3815所示的矩形abcd范围内有垂直纸面对外的磁感应强度为B的匀强磁场,且ab长度为L,现有比荷为的正电离子在a处沿ab方向射入磁场,求离子通过磁场后的横向偏移y(设离子刚好从C点飞出)图3815答案解析离子作匀速圆周运动从ac,易知圆心在图中的
5、O处,即a、c两处速度垂线的交点处横向偏移yaOdOR由Bqv,得R,故有y6.(20212022诸暨中学高二第一学期)如图3816所示,在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面对里的匀强磁场,如图所示一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿负x方向射入磁场,它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿正y方向飞出图3816(1)请推断该粒子带何种电荷,并求出其比荷q/m;(2)若磁场的方向和所在空间范围不变,而磁感应强度的大小变为B,该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场,但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向转变了60角,求磁感应强度B多大?此次
6、粒子在磁场中运动所用时间t是多少?答案(1)粒子带负电荷粒子的比荷(2)BBt解析(1)由粒子的飞行轨迹,利用左手定则可知,该粒子带负电荷,粒子由A点射入,由C点飞出,其速度方向转变了90,则粒子轨迹半径Rr,由qvBm可得:粒子的比荷.(2)如图粒子从D点飞出磁场速度方向转变了60角,故AD弧所对圆心角60,粒子做圆周运动的半径Rrcot 30r.又R,联立解得:BB,粒子在磁场中飞行时间tT.题组二带电粒子的运动在复合场中的应用7(多选)如图3817所示是粒子速度选择器的原理图,假如粒子所具有的速率vE/B,那么()图3817A带正电粒子必需沿ab方向从左侧进入场区,才能沿直线通过B带负电
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