第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 398.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-22 05:05:59 | ||
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文档简介
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动
核心素养提升
一、单选题
1、 水平桌面上方区域内存在一垂直于桌面的磁感应强度为B的匀强磁场，科研人员将均匀涂抹荧光物质的半径为R的圆环，放置于水平桌面上如图1所示，A为圆环边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过A点，在平面内沿不同的方向射入磁场，科研人员观测到整个圆环发出淡淡的荧光（高速微观粒子打在荧光物质上会将动能转化为光能），且粒子在圆环内磁场中运动的最长时间为t。更换半径为的圆环时如图2所示，只有相应的三分之一圆周上有荧光发出，不计重力及带电粒子之间的相互作用，则（ ）
A．粒子在磁场中做圆周运动的周期T=6t
B．粒子在磁场中做圆周运动的半径
C．粒子在磁场中做圆周运动的速度
D．该粒子的比荷
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、 如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2∶v1为（ ）
A． ∶2 B． ∶1 C． ∶1 D．3∶
4、 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．
5、 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
6、 如图所示，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从a孔垂直磁场射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出。则下列说法正确的是（ ）
A．从两孔射出的电子速率之比为
B．从两孔射出的电子在容器中运动周期之比
C．从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比
D．从两孔射出的电子在容器中运动的所用时间之比为
7、 如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)（ ）
A． B． C． D．
8、 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
9、 质子和粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各运动量间的关系正确的是（ ）
A．速率之比为
B．周期之比为
C．半径之比为∶
D．角速度之比为
10、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
二、多选题
11、如图所示，和为平行线，上方和下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，AB两点都在上，带电粒子从A点以初速度v与成30°斜向上射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向上，不计重力，下列说法中正确的是
A．带电粒子一定带正电
B．带电粒子经过B点时的速度一定跟在A点的速度相同
C．若带电粒子在A点时的初速度变大（方向不变），该粒子将不能经过B点
D．若只将将带电粒子在A点的初速度方向改为与成60°角斜向上，它一定不经过B点
12、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
13、极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地球大气层后，由于地磁场的作用而产生的.如图所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极时做螺旋运动，旋转半径不断减小.此运动形成的原因可能是（ ）
A．洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小
B．介质阻力对粒子做负功，使其动能减小
C．粒子的带电荷量减小
D．南北两极附近的磁感应强度较强
14、如图所示磁场区域的边界为圆形，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。带电粒子从a点以初速度v0正对磁场中心O进入磁场，从b点离开磁场时速度方向偏转了。若同样的粒子从a点以大于v0的速度沿原方向进入磁场，从c点（图中未画出）离开磁场，粒子在磁场中运动的时间为t，速度方向偏转的角度为θ，不计粒子重力。正确的是（ ）
A．粒子带正电荷 B．c点在b点右方
C． D．
15、如图所示为一圆形区域，O为圆心，半径为R，P为边界上的一点，区域内有垂直于纸面的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为B。电荷量为q、质量为m的相同带电粒子a、b（不计重力）从P点先后以大小相等的速率射入磁场，粒子a正对圆心射入，粒子b射入磁场时的速度方向与粒子a射入时的速度方向成θ角，已知粒子a与粒子b在磁场中运动的时间之比为3∶4，下列说法正确的是（ ）
A．粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r =R
B．θ=60°
C．θ=30°
D．a、b粒子离开磁场时的速度方向也成θ角
三、解答题
16、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？
17、如图所示，两金属板间有竖直向下的电场，电子以初速度v0垂直于电场方向进入电场，经过一定时间离开电场，已知极板长度为L，板间场强为E，电子质量为m，电荷量为e，求：
（1）电子离开电场时沿电场方向的偏转距离；
（2）电子离开电场时速度方向与初速度方向夹角的正切值。
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第一章第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 A D C B C C B C B B
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BD AB BD BD AC
三、解答题
16、(1) (2) (3) v≈3.5×105m/s
17、（1）；（2）
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核心素养提升
一、单选题
1、 水平桌面上方区域内存在一垂直于桌面的磁感应强度为B的匀强磁场，科研人员将均匀涂抹荧光物质的半径为R的圆环，放置于水平桌面上如图1所示，A为圆环边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过A点，在平面内沿不同的方向射入磁场，科研人员观测到整个圆环发出淡淡的荧光（高速微观粒子打在荧光物质上会将动能转化为光能），且粒子在圆环内磁场中运动的最长时间为t。更换半径为的圆环时如图2所示，只有相应的三分之一圆周上有荧光发出，不计重力及带电粒子之间的相互作用，则（ ）
A．粒子在磁场中做圆周运动的周期T=6t
B．粒子在磁场中做圆周运动的半径
C．粒子在磁场中做圆周运动的速度
D．该粒子的比荷
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、 如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2∶v1为（ ）
A． ∶2 B． ∶1 C． ∶1 D．3∶
4、 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．
5、 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
6、 如图所示，正方形容器处在匀强磁场中，一束电子从a孔垂直磁场射入容器中，其中一部分从c孔射出，一部分从d孔射出。则下列说法正确的是（ ）
A．从两孔射出的电子速率之比为
B．从两孔射出的电子在容器中运动周期之比
C．从两孔射出的电子在容器中运动时的加速度大小之比
D．从两孔射出的电子在容器中运动的所用时间之比为
7、 如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)（ ）
A． B． C． D．
8、 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
9、 质子和粒子由静止出发经过同一加速电场加速后，沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁场，则它们在磁场中的各运动量间的关系正确的是（ ）
A．速率之比为
B．周期之比为
C．半径之比为∶
D．角速度之比为
10、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
二、多选题
11、如图所示，和为平行线，上方和下方都是垂直纸面向里的磁感应强度相同的匀强磁场，AB两点都在上，带电粒子从A点以初速度v与成30°斜向上射出，经过偏转后正好过B点，经过B点时速度方向也斜向上，不计重力，下列说法中正确的是
A．带电粒子一定带正电
B．带电粒子经过B点时的速度一定跟在A点的速度相同
C．若带电粒子在A点时的初速度变大（方向不变），该粒子将不能经过B点
D．若只将将带电粒子在A点的初速度方向改为与成60°角斜向上，它一定不经过B点
12、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
13、极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地球大气层后，由于地磁场的作用而产生的.如图所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极时做螺旋运动，旋转半径不断减小.此运动形成的原因可能是（ ）
A．洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小
B．介质阻力对粒子做负功，使其动能减小
C．粒子的带电荷量减小
D．南北两极附近的磁感应强度较强
14、如图所示磁场区域的边界为圆形，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。带电粒子从a点以初速度v0正对磁场中心O进入磁场，从b点离开磁场时速度方向偏转了。若同样的粒子从a点以大于v0的速度沿原方向进入磁场，从c点（图中未画出）离开磁场，粒子在磁场中运动的时间为t，速度方向偏转的角度为θ，不计粒子重力。正确的是（ ）
A．粒子带正电荷 B．c点在b点右方
C． D．
15、如图所示为一圆形区域，O为圆心，半径为R，P为边界上的一点，区域内有垂直于纸面的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为B。电荷量为q、质量为m的相同带电粒子a、b（不计重力）从P点先后以大小相等的速率射入磁场，粒子a正对圆心射入，粒子b射入磁场时的速度方向与粒子a射入时的速度方向成θ角，已知粒子a与粒子b在磁场中运动的时间之比为3∶4，下列说法正确的是（ ）
A．粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径r =R
B．θ=60°
C．θ=30°
D．a、b粒子离开磁场时的速度方向也成θ角
三、解答题
16、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？
17、如图所示，两金属板间有竖直向下的电场，电子以初速度v0垂直于电场方向进入电场，经过一定时间离开电场，已知极板长度为L，板间场强为E，电子质量为m，电荷量为e，求：
（1）电子离开电场时沿电场方向的偏转距离；
（2）电子离开电场时速度方向与初速度方向夹角的正切值。
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第一章第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 A D C B C C B C B B
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BD AB BD BD AC
三、解答题
16、(1) (2) (3) v≈3.5×105m/s
17、（1）；（2）
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