1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动(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(word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 186.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-12 11:53:11 | ||
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文档简介
1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动
一、单项选择题（共10小题）
1. 在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度 倍的匀强磁场，则
A. 粒子的速率加倍，周期减半
B. 粒子的速率加倍，轨道半径减半
C. 粒子的速率减半，轨道半径变为原来的
D. 粒子的速率不变，周期减半
2. 电子、质子、氘核、氚核以同样的速度垂直射入同一匀强磁场中做匀速圆周运动，其中圆周运动半径最大的是
A. 电子 B. 质子 C. 氘核 D. 氚核
3. 两个带电粒子垂直于磁场方向射入同一匀强磁场中，它们在磁场中做匀速圆周运动的半径和转动方向都相同，则
A. 两个粒子的速度大小一定相同 B. 两个粒子的质量一定相同
C. 两个粒子的运动周期一定相同 D. 两个粒子带电种类—定相同
4. 一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定带电粒子的比荷，则只需要知道
A. 运动速度 和磁感应强度 B. 磁感应强度 和运动周期
C. 轨道半径 和运动速度 D. 轨道半径 和磁感应强度
5. 如图，在一水平放置的平板 的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为 ，磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为 、带电荷量为 的粒子，以相同的速率 沿位于纸面内的各个方向由小孔 射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中 。哪个图是正确的
A. B.
C. D.
6. 【 海淀一模 】如图所示，边长为的 的正方形区域 中存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从 边的中点 点以一定速度垂直于 边射入磁场，仅在洛伦兹力的作用下，正好从 边中点 点射出磁场。忽略粒子受到的重力，下列说法中正确的是
A. 该粒子带负电
B. 洛伦兹力对粒子做正功
C. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为
D. 如果仅使该粒子射入磁场的速度增大，粒子做圆周运动的半径也将变大
7. 如图所示， 是一荧光屏，当带电粒子打到荧光屏上时，荧光屏能够发光。 的上方有磁感应强度为 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。 为屏上的一小孔， 与 垂直。一群质量为 、带电荷量 的粒子（不计重力），以相同的速率 ，从 处沿垂直于磁场方向射入磁场区域，且分布在与 夹角为 的范围内，不计粒子间的相互作用。则以下说法正确的是
A. 在荧光屏上将出现一个圆形亮斑，其半径为
B. 在荧光屏上将出现一个半圆形亮斑，其半径为
C. 在荧光屏上将出现一个条形亮线，其长度为
D. 在荧光屏上将出现一个条形亮线，其长度为
8. 如图所示，在半径为 的圆柱形区域内有匀强磁场。一个电子以速度 从 点沿半径方向射入该磁场，从 点射出，速度方向偏转了 。则电子从 到 运行的时间是
A. B. C. D.
9. 如图所示， 、 是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔 ，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为 ，方向垂直纸面向里，在 、 两板间还存在着匀强电场 。从两板左侧中点 处射入一束正离子（不计重力），这些正离子都沿直线运动到右侧，从 孔射出后分成 束。则下列判断正确的是
A. 这三束正离子的速度一定不相同
B. 这三束正离子的质量一定不相同
C. 这三束正离子的电荷量一定不相同
D. 这三束正离子的比荷一定不相同
10. 如图， 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出），一带电粒子从紧贴铝板上表面的 点垂直于铝板向上射出，从 点穿越铝板后到达 的中点 ，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为
A. B. C. D.
二、双项选择题（共4小题）
11. 如图所示，在等腰三角形 区域内有垂直纸面向外的匀强磁场， 是 上任意一点， 是 上任意一点。大量相同的带电粒子从 点以相同方向进入磁场，由于速度大小不同，粒子从 和 上不同点离开磁场。不计粒子重力，则从 点离开的粒子在三角形 磁场区域内经过的弧长和运动时间，与从 点和 点离开的粒子相比较
A. 经过的弧长一定大于从 点离开的粒子经过的弧长
B. 经过的弧长一定小于从 点离开的粒子经过的弧长
C. 运动时间一定大于从 点离开的粒子的运动时间
D. 运动时间一定大于从 点离开的粒子的运动时间
12. “月球探测者号”在近距离对月球表面不同位置的磁场强弱进行了分析。如图是探测器在通过月球表面 、 、 、 四个位置时得到的电子运动轨迹的照片。（其中 点为电子运动轨迹的圆心）设电子速率相同，且都与当地磁场方向垂直，以上四个位置的磁感应强度分别为 、 、 、 ，比较它们的大小，正确的说法是
A. B. C. D.
13. 介子衰变的方程为 ，其中 介子和 介子带负的元电荷 ， 介子不带电。如图所示，两匀强磁场方向相同，以虚线 为理想边界，磁感应强度分别为 、 。今有一个 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场 中，其轨迹为圆弧 ， 在 上， 介子在 点时的速度为 ，方向与 垂直。在 点该介子发生了上述衰变。衰变后产生的 介子沿 的反方向以大小为 的速度射出，其运动轨迹为图中虚线所示的“心”形图线.则以下说法中正确的是
A. 介子的运动轨迹为
B. 介子运行一周回到 点用时为
C.
D. 介子做匀速直线运动
14. 如图，一粒子发射源 位于足够大绝缘板 的上方 处，能够在纸面内向各个方向发射速率为 、电荷量为 质量为 的带正电的粒子，空间存在垂直纸面的匀强磁场，不考虑粒子间的相互作用和粒子重力。已知粒子做圆周运动的半径大小恰好为 ，则
A. 能打在板上的区域长度是
B. 能打在板上的区域长度是
C. 同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差为
D. 同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差为
答案
1. D
2. D
3. D
4. B
5. A
【解析】如图所示，当粒子沿 进入磁场时所对应的圆周运动的轨迹分别为 ，可以看出带电粒子所经过的区域，A 正确。
6. D
7. C
【解析】如图所示：
即为形成的亮线，
8. D
【解析】在电子的出、入射点作出速度方向的垂线，两垂线的交点便是电子做圆周运动的圆心。由几何关系可知，出、入射点与轨迹圆心组成等边三角形，轨道半径等于出、入射点间的弦长。由几何关系可知，轨道半径 。对电子的圆周运动，由洛伦兹力 公式及牛顿第二定律有 ，而电子圆周运动的周期为 ，电子的运动时间为 ，解得 ，选项 ABC 错误，D 正确。
9. D
【解析】本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动，速度选择器的知识.带电粒子在金属板中做直线运动，，，表明带电粒子的速度一定相等，而电荷的带电量、电性、质量、比荷的关系均无法确定；在磁场中 ，带电粒子运动半径不同，所以比荷一定不同，D项正确.
10. D
【解析】由题图可知，带电粒子在铝板上方的轨迹半径为下方轨迹半径的 倍；由洛伦兹力提供向心力： 得 ；其动能 ，故磁感应强度 ，，选项 D 正确。
11. A， D
【解析】如图所示：
若粒子从 边射出，粒子依次从 上射出时，半径增大而圆心角相同，弧长等于半径乘以圆心角，所以经过的弧长越来越大，运动时间 ，运动时间相同，所以A正确，C错误；
如果从 边射出，粒子从 到 上依次射出时，弧长会先变小后变大，但都会小于从 点射出的弧长。圆心角也会变大，但小于从 点射出时的圆心角，所以运动时间变小，故B错误，D正确。
12. B， C
【解析】电子在月球磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，
解得：，
电子的 、 、 相同，则半径 与磁感应强度 成反比，
由图看出， 照片中电子轨迹半径最小，则磁感应强度 最大，即磁场最强； 照片中电子轨迹半径最大，则磁感应强度 最小，即磁场最弱。故AD错误，B正确；
由图可知， 中轨迹的半径是照片的边长， 中轨迹的半径是边长的一半，根据 ，所以 ；故C正确。
13. B， D
【解析】由题意可知， 介子衰变为 介子和 介子后， 介子沿 的反方向射出，而 介子带负电，根据左手定则可以判断出 介子的运行轨迹为 ，则选项 A 错误；
设 介子在左右两侧磁场中做匀速圆周运动的半径分别为 和 ，运动周期分别为 和 ，可知，，又 ，，则 ，即选项 C 错误；
，，则 介子运行一周回到 点所用时间为 ，即选项 B 正确；
介子由于不带电而不受洛伦兹力作用，它将做匀速直线运动，即选项 D 正确。
14. B， C
【解析】因粒子运动的轨道半径 ，根据题意画出粒子运动轨迹的草图，则打在极板上粒子轨迹的临界状态如图甲所示
根据几何关系知，带电粒子能到达板上的长度 ，选项 B 正确，A 错误；
在磁场中运动时间最长和最短粒子运动轨迹示意图如图乙所示
由几何关系知，最长时间 ，最短时间 ，同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差 ，又 ，联立解得 ，选项 C 正确，D 错误。
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一、单项选择题（共10小题）
1. 在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度 倍的匀强磁场，则
A. 粒子的速率加倍，周期减半
B. 粒子的速率加倍，轨道半径减半
C. 粒子的速率减半，轨道半径变为原来的
D. 粒子的速率不变，周期减半
2. 电子、质子、氘核、氚核以同样的速度垂直射入同一匀强磁场中做匀速圆周运动，其中圆周运动半径最大的是
A. 电子 B. 质子 C. 氘核 D. 氚核
3. 两个带电粒子垂直于磁场方向射入同一匀强磁场中，它们在磁场中做匀速圆周运动的半径和转动方向都相同，则
A. 两个粒子的速度大小一定相同 B. 两个粒子的质量一定相同
C. 两个粒子的运动周期一定相同 D. 两个粒子带电种类—定相同
4. 一个带电粒子在磁场力的作用下做匀速圆周运动，要想确定带电粒子的比荷，则只需要知道
A. 运动速度 和磁感应强度 B. 磁感应强度 和运动周期
C. 轨道半径 和运动速度 D. 轨道半径 和磁感应强度
5. 如图，在一水平放置的平板 的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为 ，磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为 、带电荷量为 的粒子，以相同的速率 沿位于纸面内的各个方向由小孔 射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。下图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中 。哪个图是正确的
A. B.
C. D.
6. 【 海淀一模 】如图所示，边长为的 的正方形区域 中存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一带电粒子从 边的中点 点以一定速度垂直于 边射入磁场，仅在洛伦兹力的作用下，正好从 边中点 点射出磁场。忽略粒子受到的重力，下列说法中正确的是
A. 该粒子带负电
B. 洛伦兹力对粒子做正功
C. 粒子在磁场中做圆周运动的半径为
D. 如果仅使该粒子射入磁场的速度增大，粒子做圆周运动的半径也将变大
7. 如图所示， 是一荧光屏，当带电粒子打到荧光屏上时，荧光屏能够发光。 的上方有磁感应强度为 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。 为屏上的一小孔， 与 垂直。一群质量为 、带电荷量 的粒子（不计重力），以相同的速率 ，从 处沿垂直于磁场方向射入磁场区域，且分布在与 夹角为 的范围内，不计粒子间的相互作用。则以下说法正确的是
A. 在荧光屏上将出现一个圆形亮斑，其半径为
B. 在荧光屏上将出现一个半圆形亮斑，其半径为
C. 在荧光屏上将出现一个条形亮线，其长度为
D. 在荧光屏上将出现一个条形亮线，其长度为
8. 如图所示，在半径为 的圆柱形区域内有匀强磁场。一个电子以速度 从 点沿半径方向射入该磁场，从 点射出，速度方向偏转了 。则电子从 到 运行的时间是
A. B. C. D.
9. 如图所示， 、 是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔 ，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为 ，方向垂直纸面向里，在 、 两板间还存在着匀强电场 。从两板左侧中点 处射入一束正离子（不计重力），这些正离子都沿直线运动到右侧，从 孔射出后分成 束。则下列判断正确的是
A. 这三束正离子的速度一定不相同
B. 这三束正离子的质量一定不相同
C. 这三束正离子的电荷量一定不相同
D. 这三束正离子的比荷一定不相同
10. 如图， 为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出），一带电粒子从紧贴铝板上表面的 点垂直于铝板向上射出，从 点穿越铝板后到达 的中点 ，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为
A. B. C. D.
二、双项选择题（共4小题）
11. 如图所示，在等腰三角形 区域内有垂直纸面向外的匀强磁场， 是 上任意一点， 是 上任意一点。大量相同的带电粒子从 点以相同方向进入磁场，由于速度大小不同，粒子从 和 上不同点离开磁场。不计粒子重力，则从 点离开的粒子在三角形 磁场区域内经过的弧长和运动时间，与从 点和 点离开的粒子相比较
A. 经过的弧长一定大于从 点离开的粒子经过的弧长
B. 经过的弧长一定小于从 点离开的粒子经过的弧长
C. 运动时间一定大于从 点离开的粒子的运动时间
D. 运动时间一定大于从 点离开的粒子的运动时间
12. “月球探测者号”在近距离对月球表面不同位置的磁场强弱进行了分析。如图是探测器在通过月球表面 、 、 、 四个位置时得到的电子运动轨迹的照片。（其中 点为电子运动轨迹的圆心）设电子速率相同，且都与当地磁场方向垂直，以上四个位置的磁感应强度分别为 、 、 、 ，比较它们的大小，正确的说法是
A. B. C. D.
13. 介子衰变的方程为 ，其中 介子和 介子带负的元电荷 ， 介子不带电。如图所示，两匀强磁场方向相同，以虚线 为理想边界，磁感应强度分别为 、 。今有一个 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场 中，其轨迹为圆弧 ， 在 上， 介子在 点时的速度为 ，方向与 垂直。在 点该介子发生了上述衰变。衰变后产生的 介子沿 的反方向以大小为 的速度射出，其运动轨迹为图中虚线所示的“心”形图线.则以下说法中正确的是
A. 介子的运动轨迹为
B. 介子运行一周回到 点用时为
C.
D. 介子做匀速直线运动
14. 如图，一粒子发射源 位于足够大绝缘板 的上方 处，能够在纸面内向各个方向发射速率为 、电荷量为 质量为 的带正电的粒子，空间存在垂直纸面的匀强磁场，不考虑粒子间的相互作用和粒子重力。已知粒子做圆周运动的半径大小恰好为 ，则
A. 能打在板上的区域长度是
B. 能打在板上的区域长度是
C. 同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差为
D. 同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差为
答案
1. D
2. D
3. D
4. B
5. A
【解析】如图所示，当粒子沿 进入磁场时所对应的圆周运动的轨迹分别为 ，可以看出带电粒子所经过的区域，A 正确。
6. D
7. C
【解析】如图所示：
即为形成的亮线，
8. D
【解析】在电子的出、入射点作出速度方向的垂线，两垂线的交点便是电子做圆周运动的圆心。由几何关系可知，出、入射点与轨迹圆心组成等边三角形，轨道半径等于出、入射点间的弦长。由几何关系可知，轨道半径 。对电子的圆周运动，由洛伦兹力 公式及牛顿第二定律有 ，而电子圆周运动的周期为 ，电子的运动时间为 ，解得 ，选项 ABC 错误，D 正确。
9. D
【解析】本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动，速度选择器的知识.带电粒子在金属板中做直线运动，，，表明带电粒子的速度一定相等，而电荷的带电量、电性、质量、比荷的关系均无法确定；在磁场中 ，带电粒子运动半径不同，所以比荷一定不同，D项正确.
10. D
【解析】由题图可知，带电粒子在铝板上方的轨迹半径为下方轨迹半径的 倍；由洛伦兹力提供向心力： 得 ；其动能 ，故磁感应强度 ，，选项 D 正确。
11. A， D
【解析】如图所示：
若粒子从 边射出，粒子依次从 上射出时，半径增大而圆心角相同，弧长等于半径乘以圆心角，所以经过的弧长越来越大，运动时间 ，运动时间相同，所以A正确，C错误；
如果从 边射出，粒子从 到 上依次射出时，弧长会先变小后变大，但都会小于从 点射出的弧长。圆心角也会变大，但小于从 点射出时的圆心角，所以运动时间变小，故B错误，D正确。
12. B， C
【解析】电子在月球磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，
解得：，
电子的 、 、 相同，则半径 与磁感应强度 成反比，
由图看出， 照片中电子轨迹半径最小，则磁感应强度 最大，即磁场最强； 照片中电子轨迹半径最大，则磁感应强度 最小，即磁场最弱。故AD错误，B正确；
由图可知， 中轨迹的半径是照片的边长， 中轨迹的半径是边长的一半，根据 ，所以 ；故C正确。
13. B， D
【解析】由题意可知， 介子衰变为 介子和 介子后， 介子沿 的反方向射出，而 介子带负电，根据左手定则可以判断出 介子的运行轨迹为 ，则选项 A 错误；
设 介子在左右两侧磁场中做匀速圆周运动的半径分别为 和 ，运动周期分别为 和 ，可知，，又 ，，则 ，即选项 C 错误；
，，则 介子运行一周回到 点所用时间为 ，即选项 B 正确；
介子由于不带电而不受洛伦兹力作用，它将做匀速直线运动，即选项 D 正确。
14. B， C
【解析】因粒子运动的轨道半径 ，根据题意画出粒子运动轨迹的草图，则打在极板上粒子轨迹的临界状态如图甲所示
根据几何关系知，带电粒子能到达板上的长度 ，选项 B 正确，A 错误；
在磁场中运动时间最长和最短粒子运动轨迹示意图如图乙所示
由几何关系知，最长时间 ，最短时间 ，同一时刻发射出的带电粒子打到板上的最大时间差 ，又 ，联立解得 ，选项 C 正确，D 错误。
第1页（共1 页）