1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 同步练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 同步练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 630.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-11 08:14:49 | ||
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文档简介
2021-2022学年春季学期人教版（2019）选择性必修第二册第一章能力提升第3节带电粒子在匀强磁场中的运动
一、单选题
1、 在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子和，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子在磁场中转过后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，可以认为两个离子的质量相同，则下列关于离子和的说法中不正确的是（ ）
A．离开电场区域时的动能之比为1：3 B．在电场中的加速度之比为1：1
C．在磁场中转过的角度之比为1：2 D．在磁场中运动的半径之比为
2、 如图是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R=10cm的圆形筒内有B=1×10 4T的匀强磁场，方向平行于轴线．在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔、 分别作为入射孔和出射孔．现有一束比荷为的正离子，以不同角度α入射，最后有不同速度的离子束射出，其中入射角α=30°，且不经碰撞而直接从出射孔射出的离子的速度 大小是（ ）
A．2×105m/s B．2×106m/s
C．4×105m/s D．4×106m/s
3、 在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场，同一种带电粒子从O点射入磁场．当入射方向与x轴的夹角时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，如图所示，当时，为了使粒子从ab的中点c射出磁场，则速度应为（ ）
A． B．
C． D．
4、 质量为m、电荷量为q的小物块，从倾角为θ的粗糙绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示。若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法正确的是（ ）
A．小物块一定带正电荷
B．小物块在斜面上运动时做匀减速直线运动
C．小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动
D．小物块在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为
5、 如图所示，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点．大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，在纸面内沿各个方向以相同速率v从P点射入磁场．这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上，PQ圆弧长等于磁场边界周长的．不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该匀强磁场的磁感应强度大小为( )
A．
B．
C．
D．
6、 如图所示，在光滑绝缘水平面上由左到右沿一条直线等间距的静止排着多个形状相同的带正电的绝缘小球，依次编号为1、2、3…每个小球所带的电荷量都相等且均为q=3.75×10-3C，第一个小球的质量m=0.03kg，从第二个小球起往下的小球的质量依次为前一个小球1/3的，小球均位于垂直于小球所在直线的匀强磁场里，已知该磁场的磁感应强度B=0.5T．现给第一个小球一个水平速度v=8m/s，使第一个小球向前运动并且与后面的小球发生弹性正碰．若碰撞过程中电荷不转移（不计电荷之间的库仑力，取g=10m/s2），则第几个小球被碰后首先脱离地面（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
7、 如图所示，AB是固定在竖直平面内的光滑绝缘细杆，A、B两点恰好位于圆周上，杆上套有质量为m、电荷量为+q的小球(可看成点电荷)，第一次在圆心O处放一点电荷+Q，让小球从A点沿杆由静止开始下落，通过B点时的速度为，加速度为a1；第二次去掉点电荷，在圆周平面加上磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，让小球仍从A点沿杆由静止开始下落，经过B点时速度为，加速度为a2，则（ ）
A．＜ B．＞ C．a1＜ a2 D．a1＞ a2
8、 如图所示是洛伦兹力演示仪。电子枪的加速电压为U，励磁线圈内磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，加速后的电子垂直进入磁场。设电子的电量为e，质量为m，忽略电子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．电子枪射出时电子速度大小为
B．电子在磁场中运动轨道半径
C．增大电子枪加速电压，电子旋转一周所用的时间减少
D．减小磁感应强度可以减小电子在磁场中的运动轨道半径
9、 安德森利用云室照片观察到宇宙射线垂直进入匀强磁场时运动轨迹发生弯曲。如图照片所示，在垂直于照片平面的匀强磁场（照片中未标出）中，高能宇宙射线穿过铅板时，有一个粒子的轨迹和电子的轨迹完全相同，但弯曲的方向反了。这种前所未知的粒子与电子的质量相同，但电荷却相反。安德森发现这正是狄拉克预言的正电子。正电子的发现，开辟了反物质领域的研究，安德森获得1936年诺贝尔物理学奖。关于照片中的信息，下列说法正确的是（ ）
A．粒子的运动轨迹是抛物线
B．粒子在铅板上方运动的速度大于在铅板下方运动的速度
C．粒子从上向下穿过铅板
D．匀强磁场的方向垂直照片平面向里
10、如图所示，带负电的小球用绝缘丝线悬挂于点并在匀强磁场中摆动，当小球每次通过最低点时（ ）
A．摆球的动能不相同
B．摆球受到的磁场力相同
C．摆球受到的丝线的拉力相同
D．向右摆动通过点时悬线的拉力大小大于向左摆动通过点时悬线的拉力
二、多选题
11、如图所示，分界线上下两侧有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度分别为和，一质量为m，电荷量为q的带电粒子（电性未知，不计重力）从O点出发以一定的初速度沿纸面垂直向上射出，经时间t又回到出发点O，形成了图示心形图案，则（ ）
A．粒子一定带正电荷
B．上下两侧的磁场方向相反
C．上下两侧的磁感应强度的大小
D．时间
12、如图所示，带电粒子以初速度v0从点垂直y轴进入匀强磁场，运动中经过b点，其中长度。若将磁场换成一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从点垂直y轴进入匀强电场，粒子仍能通过b点，则粒子在磁场中的运动时间t1与在电场中的运动时间t2之比和磁感应强度B与电场强度E之比为（ ）
A．t1∶t2＝2∶π B．t1∶t2＝π∶2
C．B∶E＝1∶2v0 D．B∶E＝2∶v0
13、在匀强磁场中，一不计重力的带电粒子只在磁场力作用下做匀速圆周运动，如果突然将磁场的磁感强度减为原来的一半，则（ ）
A．粒子的运动速率不变，运动周期为原来的2倍
B．粒子的运动速率不变，轨道半径为原来的2倍
C．粒子的运动速率减半，轨道半径减为原来的
D．粒子的运动速率不变，运动周期减半
14、如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内，有垂直于圆面向里的匀强磁场。从圆上的P点沿方向，先后射入甲、乙两个比荷相同的粒子，甲粒子从M点离开磁场，乙粒子从N点离开磁场，已知磁场的磁感应强度大小为B、为圆的直径、，粒子重力不计，以下说法正确的是（ ）。
A．甲粒子带负电
B．乙粒子的速度是甲粒子的3倍
C．乙粒子在磁场中运动的时间是甲粒子的2倍
D．若磁感应强度变为，乙粒子运动时间变为原来的
15、如图所示，在磁感应强度为B，范围足够大的水平匀强磁场内，固定着倾角为θ的绝缘斜面，一个质量为m、电荷量为-q的带电小物块以初速度v0沿斜面向上运动，小物块与斜面间的动摩擦因数为μ。设滑动时电荷量不变，在小物块上滑过程中，其速度大小v与时间t和加速度大小a与时间t的关系图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
16、如图所示，在区域Ⅰ和区域Ⅱ内分别存在与纸面垂直但方向相反的匀强磁场，区域Ⅱ内磁感应强度是区域Ⅰ内磁感应强度的2倍，一带电粒子在区域Ⅰ左侧边界处以垂直边界的速度进入区域Ⅰ，发现粒子离开区域Ⅰ时速度方向改变了30°，然后进入区域Ⅱ，测得粒子在区域Ⅱ内的运动时间与区域Ⅰ内的运动时间相等，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中的速率之比为1∶1
B．粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中的角速度之比为2∶1
C．粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中的圆心角之比为1∶2
D．区域Ⅰ和区域Ⅱ的宽度之比为1∶1
三、解答题
17、如图所示，一带电量为q＝2×10-9c，质量为m=1.8×10-16kg的粒子，在直线上一点O沿30°角方向进入磁感强度为B的匀强磁场中，经历t＝1.5×10-6s后到达直线上另一点P．求：
(1)粒子作圆周运动的周期T；
(2)磁感强度B的大小；
(3)若OP的距离为0.1m，则粒子的运动速度v多大？
18、如图所示，在半径为R的半圆区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，水平向右的匀强电场的上下水平边界间距也为R，半圆的水平直径与电场的上边界重合，在圆心O处有一粒子源，在纸面内同时垂直于直径向上和向下分别射出速度大小均为v0的相同的带正电的粒子，粒子的电量为q，质量为m，结果向上和向下运动的粒子分别在磁场和电场中发生偏转，射出磁场和电场的偏向角均为60°，不计粒子的重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度；
（2）试分析哪个粒子先射出场区？
2021-2022学年春季学期人教版（2019）选择性必修第二册第一章能力提升第3节带电粒子在匀强磁场中的运动（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D B C D C D B D D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15 16
答案 CD BC AB BD AC ACD
三、解答题
17、(1) (2) (3) v≈3.5×105m/s
18、（1），；（2）电场中运动的粒子先射出场区．
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一、单选题
1、 在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子和，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子在磁场中转过后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，可以认为两个离子的质量相同，则下列关于离子和的说法中不正确的是（ ）
A．离开电场区域时的动能之比为1：3 B．在电场中的加速度之比为1：1
C．在磁场中转过的角度之比为1：2 D．在磁场中运动的半径之比为
2、 如图是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R=10cm的圆形筒内有B=1×10 4T的匀强磁场，方向平行于轴线．在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔、 分别作为入射孔和出射孔．现有一束比荷为的正离子，以不同角度α入射，最后有不同速度的离子束射出，其中入射角α=30°，且不经碰撞而直接从出射孔射出的离子的速度 大小是（ ）
A．2×105m/s B．2×106m/s
C．4×105m/s D．4×106m/s
3、 在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场，同一种带电粒子从O点射入磁场．当入射方向与x轴的夹角时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，如图所示，当时，为了使粒子从ab的中点c射出磁场，则速度应为（ ）
A． B．
C． D．
4、 质量为m、电荷量为q的小物块，从倾角为θ的粗糙绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示。若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法正确的是（ ）
A．小物块一定带正电荷
B．小物块在斜面上运动时做匀减速直线运动
C．小物块在斜面上运动时做加速度增大，而速度也增大的变加速直线运动
D．小物块在斜面上下滑过程中，当小球对斜面压力为零时的速率为
5、 如图所示，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点．大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，在纸面内沿各个方向以相同速率v从P点射入磁场．这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上，PQ圆弧长等于磁场边界周长的．不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该匀强磁场的磁感应强度大小为( )
A．
B．
C．
D．
6、 如图所示，在光滑绝缘水平面上由左到右沿一条直线等间距的静止排着多个形状相同的带正电的绝缘小球，依次编号为1、2、3…每个小球所带的电荷量都相等且均为q=3.75×10-3C，第一个小球的质量m=0.03kg，从第二个小球起往下的小球的质量依次为前一个小球1/3的，小球均位于垂直于小球所在直线的匀强磁场里，已知该磁场的磁感应强度B=0.5T．现给第一个小球一个水平速度v=8m/s，使第一个小球向前运动并且与后面的小球发生弹性正碰．若碰撞过程中电荷不转移（不计电荷之间的库仑力，取g=10m/s2），则第几个小球被碰后首先脱离地面（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
7、 如图所示，AB是固定在竖直平面内的光滑绝缘细杆，A、B两点恰好位于圆周上，杆上套有质量为m、电荷量为+q的小球(可看成点电荷)，第一次在圆心O处放一点电荷+Q，让小球从A点沿杆由静止开始下落，通过B点时的速度为，加速度为a1；第二次去掉点电荷，在圆周平面加上磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，让小球仍从A点沿杆由静止开始下落，经过B点时速度为，加速度为a2，则（ ）
A．＜ B．＞ C．a1＜ a2 D．a1＞ a2
8、 如图所示是洛伦兹力演示仪。电子枪的加速电压为U，励磁线圈内磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B，加速后的电子垂直进入磁场。设电子的电量为e，质量为m，忽略电子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．电子枪射出时电子速度大小为
B．电子在磁场中运动轨道半径
C．增大电子枪加速电压，电子旋转一周所用的时间减少
D．减小磁感应强度可以减小电子在磁场中的运动轨道半径
9、 安德森利用云室照片观察到宇宙射线垂直进入匀强磁场时运动轨迹发生弯曲。如图照片所示，在垂直于照片平面的匀强磁场（照片中未标出）中，高能宇宙射线穿过铅板时，有一个粒子的轨迹和电子的轨迹完全相同，但弯曲的方向反了。这种前所未知的粒子与电子的质量相同，但电荷却相反。安德森发现这正是狄拉克预言的正电子。正电子的发现，开辟了反物质领域的研究，安德森获得1936年诺贝尔物理学奖。关于照片中的信息，下列说法正确的是（ ）
A．粒子的运动轨迹是抛物线
B．粒子在铅板上方运动的速度大于在铅板下方运动的速度
C．粒子从上向下穿过铅板
D．匀强磁场的方向垂直照片平面向里
10、如图所示，带负电的小球用绝缘丝线悬挂于点并在匀强磁场中摆动，当小球每次通过最低点时（ ）
A．摆球的动能不相同
B．摆球受到的磁场力相同
C．摆球受到的丝线的拉力相同
D．向右摆动通过点时悬线的拉力大小大于向左摆动通过点时悬线的拉力
二、多选题
11、如图所示，分界线上下两侧有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度分别为和，一质量为m，电荷量为q的带电粒子（电性未知，不计重力）从O点出发以一定的初速度沿纸面垂直向上射出，经时间t又回到出发点O，形成了图示心形图案，则（ ）
A．粒子一定带正电荷
B．上下两侧的磁场方向相反
C．上下两侧的磁感应强度的大小
D．时间
12、如图所示，带电粒子以初速度v0从点垂直y轴进入匀强磁场，运动中经过b点，其中长度。若将磁场换成一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从点垂直y轴进入匀强电场，粒子仍能通过b点，则粒子在磁场中的运动时间t1与在电场中的运动时间t2之比和磁感应强度B与电场强度E之比为（ ）
A．t1∶t2＝2∶π B．t1∶t2＝π∶2
C．B∶E＝1∶2v0 D．B∶E＝2∶v0
13、在匀强磁场中，一不计重力的带电粒子只在磁场力作用下做匀速圆周运动，如果突然将磁场的磁感强度减为原来的一半，则（ ）
A．粒子的运动速率不变，运动周期为原来的2倍
B．粒子的运动速率不变，轨道半径为原来的2倍
C．粒子的运动速率减半，轨道半径减为原来的
D．粒子的运动速率不变，运动周期减半
14、如图所示，圆心为O、半径为R的圆形区域内，有垂直于圆面向里的匀强磁场。从圆上的P点沿方向，先后射入甲、乙两个比荷相同的粒子，甲粒子从M点离开磁场，乙粒子从N点离开磁场，已知磁场的磁感应强度大小为B、为圆的直径、，粒子重力不计，以下说法正确的是（ ）。
A．甲粒子带负电
B．乙粒子的速度是甲粒子的3倍
C．乙粒子在磁场中运动的时间是甲粒子的2倍
D．若磁感应强度变为，乙粒子运动时间变为原来的
15、如图所示，在磁感应强度为B，范围足够大的水平匀强磁场内，固定着倾角为θ的绝缘斜面，一个质量为m、电荷量为-q的带电小物块以初速度v0沿斜面向上运动，小物块与斜面间的动摩擦因数为μ。设滑动时电荷量不变，在小物块上滑过程中，其速度大小v与时间t和加速度大小a与时间t的关系图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
16、如图所示，在区域Ⅰ和区域Ⅱ内分别存在与纸面垂直但方向相反的匀强磁场，区域Ⅱ内磁感应强度是区域Ⅰ内磁感应强度的2倍，一带电粒子在区域Ⅰ左侧边界处以垂直边界的速度进入区域Ⅰ，发现粒子离开区域Ⅰ时速度方向改变了30°，然后进入区域Ⅱ，测得粒子在区域Ⅱ内的运动时间与区域Ⅰ内的运动时间相等，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中的速率之比为1∶1
B．粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中的角速度之比为2∶1
C．粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中的圆心角之比为1∶2
D．区域Ⅰ和区域Ⅱ的宽度之比为1∶1
三、解答题
17、如图所示，一带电量为q＝2×10-9c，质量为m=1.8×10-16kg的粒子，在直线上一点O沿30°角方向进入磁感强度为B的匀强磁场中，经历t＝1.5×10-6s后到达直线上另一点P．求：
(1)粒子作圆周运动的周期T；
(2)磁感强度B的大小；
(3)若OP的距离为0.1m，则粒子的运动速度v多大？
18、如图所示，在半径为R的半圆区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，水平向右的匀强电场的上下水平边界间距也为R，半圆的水平直径与电场的上边界重合，在圆心O处有一粒子源，在纸面内同时垂直于直径向上和向下分别射出速度大小均为v0的相同的带正电的粒子，粒子的电量为q，质量为m，结果向上和向下运动的粒子分别在磁场和电场中发生偏转，射出磁场和电场的偏向角均为60°，不计粒子的重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度；
（2）试分析哪个粒子先射出场区？
2021-2022学年春季学期人教版（2019）选择性必修第二册第一章能力提升第3节带电粒子在匀强磁场中的运动（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B D B C D C D B D D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15 16
答案 CD BC AB BD AC ACD
三、解答题
17、(1) (2) (3) v≈3.5×105m/s
18、（1），；（2）电场中运动的粒子先射出场区．
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