2019最新精选高中物理第三章磁场习题课带电粒子在有界磁场中的运

事，都将最终影响你走上良好发展的坦途。挫折是最好的、最残酷的生存训练，关键是你有没有发现它的价值，借它之势成就自己。好几个环节每一次低谷都蕴含着最强的向上力量，每次的痛哭都会洗刷埋藏最深的阴霾。每件你所经历的坏事，刷埋藏最深的阴霾。每件你所经历的坏事，都将最终影响你走上良好发展的坦途。挫折是最好的、最残酷的生存训练，关键是你有没有发现它的价值，借它之势成就自己。好几个环节每一次低谷都蕴含着最强的向上力量，【2019最新】精选高中物理第三章磁场习题课带电粒子在有

界磁场中的运动练习新人教版选修3

知识点一 带电粒子在直线边界磁场中的运动

1.如图LX3-1所示,在x>0、y>0的空间中有恒定的匀强磁场,磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里,大小为B.现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力),在x轴上到原点的距离为x0的P点,以平行于y轴的初速度射入此磁场,在磁场力作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场.由这些条件可知 ( ) A.带电粒子一定带正电

B.不能确定粒子速度的大小

C.不能确定粒子射出此磁场的位置 D.不能确定粒子在此磁场中运动所经历的时间

图LX3-1

2.(多选)如图LX3-2所示,在x轴上方存在着垂直于纸面向里的匀强磁场.一个质量为m、电荷量大小为q(不计重力)的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角,若粒子在磁场中运动时到x轴的最大距离为a,则磁感应强度B和该粒子所带电荷的正负可能是( )

A.,正电荷B.,正电荷

C.,负电荷 图LX3-2D.,负电荷

3.如图LX3-3所示,ABC为与匀强磁的等边三角形,比荷为的电子以速边入射,欲使电子从BC边射出,磁感

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场垂直的边长为a度v0从A点沿AB应强度B的取值为

事，都将最终影响你走上良好发展的坦途。挫折是最好的、最残酷的生存训练，关键是你有没有发现它的价值，借它之势成就自己。好几个环节每一次低谷都蕴含着最强的向上力量，每次的痛哭都会洗刷埋藏最深的阴霾。每件你所经历的坏事，刷埋藏最深的阴霾。每件你所经历的坏事，都将最终影响你走上良好发展的坦途。挫折是最好的、最残酷的生存训练，关键是你有没有发现它的价值，借它之势成就自己。好几个环节每一次低谷都蕴含着最强的向上力量，( )A.B>B.B<

C.B< 图LX3-3D.B>

知识点二 带电粒子在圆形边界磁场中的运动

4.圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场,其运动轨迹如图LX3-4所示.若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是( )

图LX3-4

A.a粒子的动能最大 B.c粒子的速率最大

C.c粒子在磁场中运动的时间最长 D.它们做圆周运动的周期Ta

5.图LX3-5是某粒子速度选择器的示意图,在一个半径为R=10cm的圆柱形桶内有B=1×10-4T的匀强磁场,磁场方向平行于轴线,在圆柱桶某直径的两端开有小孔作为入射孔和出射孔.粒子束以不同的角度入射,最后有不同速度的粒子束射出.现有一个粒子源发射比荷为=2×1011C/kg的正粒子,粒子束中速度分布连续.当角θ=45°时,出射粒子速度v的大小是 ( )

图LX3-5 A.×106m/s B.2×106m/sC.2×108m/s D.4×106m/s

6.如图LX3-6所示,在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场,MN是一竖直放置的感光板.从圆形磁场最高点P以速度v垂直磁场射入大量的带正电的粒子,且粒子所带电荷量为q、质量为m.不考虑粒子间的相互作用力.关于这些粒子的运动,以下说法正确

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事，都将最终影响你走上良好发展的坦途。挫折是最好的、最残酷的生存训练，关键是你有没有发现它的价值，借它之势成就自己。好几个环节每一次低谷都蕴含着最强的向上力量，每次的痛哭都会洗刷埋藏最深的阴霾。每件你所经历的坏事，刷埋藏最深的阴霾。每件你所经历的坏事，都将最终影响你走上良好发展的坦途。挫折是最好的、最残酷的生存训练，关键是你有没有发现它的价值，借它之势成就自己。好几个环节每一次低谷都蕴含着最强的向上力量，的是 ( )

图LX3-6

A.只要对着圆心入射,出射后均可垂直打在MN上

B.即使是对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线也不一定过圆心

C.对着圆心入射的粒子,速度越大,在磁场中通过的弧长越长,时间也越长

D.只要速度满足v=,沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上

7.在显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的,电子束经过电压为U的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,如图LX3-7所示,磁场方向垂直于圆面,磁场区域的中心为O,半径为r.当不加磁场时,电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点,为了让电子束射到屏幕边缘P,需要加磁场,使电子束偏转一已知角度θ,此时磁场的磁感应强度B应为多少?(电子质量为m,带电荷量为e)

图LX3-7

8.如图LX3-8所示,直线MN的上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场.现有一质量为m、带电荷量为+q的粒子在纸面内以某一速度从A点射出,其方向与MN成30°角,A点到MN的距离为d,带电粒子所受的重力不计.求:

(1)当v满足什么条件时,粒子能回到A点; (2)粒子在磁场中运动的时间t.

图LX3-8 9.从粒子源不断发射相同的带电粒子,这些粒子初速度可忽略不计,经电场加速后,从紧贴M处的小孔以平行于MN的方向进入一个边长为d的正方形匀强磁场区域MNQP,如图LX3-9所示,磁感应强度的大小为B,方向垂直于纸面向外,其中PQ的中点S开有小孔,外侧紧贴PQ放置一块荧光屏.当把加速电压调节为U时,这些粒子刚好经过孔S打在荧光屏上,不计粒子所受的重力和粒子间的相互作用.请说明粒子所带电荷的电性并求出粒子的比荷.

图LX3-9

10.如图LX3-10所示,在以坐标原点O为圆心、R为半径的圆形区域内,存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场.一个重力不计的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿-x方向射入磁场,恰好从磁场边界与y轴的交

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(1)判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷;

(2)若只将磁感应强度大小变为B'=B,求粒子在磁场中的运动时间

t;

(3)在(2)的条件下,求粒子出射点的坐标(用R表示).

图LX3-10

1.A [解析]粒子垂直于y轴方向射出此磁场,故粒子向左偏转,由左手定则可知,粒子带正电,且半径R=x0,粒子打到y轴的纵坐标为x0,由半径R=可得速度v,运动时间t==,选项A正确.

2.BC [解析]若粒子带正电,则a=r(1-sin30°)=,则B=,选项B正确;若粒子带负电,则a=r(1+sin30°)=,则B=,选项C正确.

3.C [解析]设电子刚好从C点射出,电子运动轨迹如图所示,圆周运动的圆心为O点,由2rcos30°=a,可知r=,由r=,可得B==,因B越小,r越大,越易从BC边射出,故欲使电子从BC边射出,B应小于,C正确. 4.B [解析]c粒子运动的轨迹半径最大,由r=可得,c粒子的速率最大,动能最大,选项A错误,选项B正确;粒子运动的周期T=,与速率无关,则

Ta=Tb=Tc,选项D错误;a粒子运动轨迹对应的圆心角最大,运动时间t=·T,则a粒子在磁场中运动的时间最长,选项C错误.

5.B [解析]由题意知,粒子从入射孔以45°角射入匀强磁场,粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动.能够从出射孔射出的粒子刚好在磁场中运动周期,由几何关系知r=R,又r=,解得v===2×106m/s,选项B正确.

6.D [解析]对着圆心入射,只有轨道半径为R的粒子出射后可垂直打在MN上,A错误;由对称性可知,对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线一定过圆心,B错误;对着圆心入射的粒子,速度越大,在磁场中通过的弧长所对的圆心角越小,运动时间越短,C错误;只要速度满足v=,沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上,D正确. 7.tan

[解析]如图所示,电子在磁场中沿圆弧ab运动,圆心为c,半径为R,以v表示电子进入磁场时的速度,则eU=mv2,evB=,又知tan=,联立解得B=tan. 8.(1) (2)

[解析](1)粒子运动轨迹如图所示,设粒子在磁场中运动的轨道半径

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(2)由图可知,粒子在磁场中运动的轨迹所对的圆心角为300°,所以

t=T=.9.粒子带正电

[解析]粒子在磁场中的运动轨迹如图所示,其中O为轨迹的圆心. 由图可知粒子带正电.粒子在电场中加速,由动能定理有

qU=mv2

解得v=

粒子进入磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力有qvB=m 解得r=

由轨迹图可知,在△OSP中有(d-r)2+=r2 解得r= 联立解得=.

10.(1)负电荷 (2) (3)(-R,R)

[解析](1)根据粒子的运动轨迹,由左手定则可知,该粒子带负电荷.如图所示,粒子由A点射入,由C点飞出,其速度方向改变了90°,则粒子轨迹半径r1=R

又qvB=m,则粒子的比荷为=.

(2)当B'=B时,由qvB'=m得r2==R,设粒子从D点射出磁场,由几何关系得θ=30°,则粒子做圆周运动的圆心角为2θ=60°,则

t=T=×==.(3)由几何关系得DA=R,则 xD=-(DAcosθ-R)=-R,yD=DAsinθ=R 故出射点D的坐标为

(-R,R).

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