2019高中物理第三章磁場課時(shí)作業(yè)二十五含解析新人教版選修.docx

課時(shí)作業(yè)(二十五) 全員參與基礎(chǔ)練1(多選)在勻強(qiáng)磁場中，一個(gè)帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動，如果粒子又垂直進(jìn)入另一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度是原來磁感應(yīng)強(qiáng)度2倍的勻強(qiáng)磁場中，則()A粒子的速率加倍，周期減半B粒子的速率不變，軌道半徑減半C粒子的速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼乃姆种籇粒子速率不變，周期減半【解析】由于洛倫茲力不做功，故粒子速率不變，A、C錯誤由R和T判斷B、D正確【答案】BD2(多選)如圖3615所示，帶負(fù)電的粒子以速度v從粒子源P處射出，若圖中勻強(qiáng)磁場范圍足夠大(方向垂直紙面)，則帶電粒子的可能軌跡是()圖3615AaBbCc Dd【解析】粒子的出射方向必定與它的運(yùn)動軌跡相切，故軌跡a、c均不可能，正確答案為B、D.【答案】BD3. (2014新四區(qū)高二檢測)一個(gè)用于加速質(zhì)子的回旋加速器，其核心部分如圖3616所示，D形盒半徑為R，垂直D形盒底面的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，兩盒分別與交流電源相連下列說法正確的是()圖3616A質(zhì)子被加速后的最大速度隨B、R的增大而增大B質(zhì)子被加速后的最大速度隨加速電壓的增大而增大C只要R足夠大，質(zhì)子的速度可以被加速到任意值D不需要改變?nèi)魏瘟?，這個(gè)裝置也能用于加速粒子【解析】由r知，當(dāng)rR時(shí)，質(zhì)子有最大速度vm，即B、R越大，vm越大，vm與加速電壓無關(guān)，A對，B錯隨著質(zhì)子速度v的增大、質(zhì)量m會發(fā)生變化，據(jù)T知質(zhì)子做圓周運(yùn)動的周期也變化，所加交流電與其運(yùn)動不再同步，即質(zhì)子不可能一直被加速下去，C錯由上面周期公式知粒子與質(zhì)子做圓周運(yùn)動的周期不同，故此裝置不能用于加速度粒子，D錯【答案】A4如圖3617所示，ab是一彎管，其中心線是半徑為R的一段圓弧，將它置于一給定的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于圓弧所在平面，并且指向紙外有一束粒子對準(zhǔn)a端射入彎管，粒子有不同的質(zhì)量、不同的速度，但都是一價(jià)正離子，則()圖3617A只有速度v大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管B只有質(zhì)量m大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管C只有質(zhì)量m與速度v的乘積大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管D只有動能Ek大小一定的粒子可以沿中心線通過彎管【解析】因?yàn)榱Ｗ幽芡ㄟ^彎管要有一定的半徑，其半徑rR.所以rR，由粒子的q、B都相同，則只有當(dāng)mv一定時(shí)，粒子才能通過彎管【答案】C5(多選)如圖3618所示，正方形容器處于勻強(qiáng)磁場中，一束電子從孔a垂直于磁場沿ab方向射入容器中，一部分從c孔射出，一部分從d孔射出，容器處于真空中，則下列結(jié)論中正確的是()圖3618A從兩孔射出的電子速率之比vcvd21B從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動的時(shí)間之比tctd12C從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動的加速度大小之比acad1D從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動的角速度之比cd21【解析】因?yàn)閞，從a孔射入，經(jīng)c，d兩孔射出的粒子的軌道半徑分別為正方形邊長和邊長，所以，A正確；粒子在同一勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動周期T相同，因?yàn)閠c，td，所以，B正確；因?yàn)橄蛐募铀俣萢n，所以，C錯誤；因?yàn)?，所以相同，D錯誤【答案】AB6(多選)一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂直于電場方向向右射入勻強(qiáng)電場區(qū)域，穿出電場后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)域設(shè)電場和磁場區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場強(qiáng)度方向平行，如圖中的虛線所示在下列的幾種情況中，可能出現(xiàn)的是()【答案】AD7(多選)如圖3619所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)有勻強(qiáng)磁場在邊長為2R的正方形區(qū)域里也有勻強(qiáng)磁場，兩個(gè)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同兩個(gè)相同的帶電粒子以相同的速率分別從M、N兩點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場在M點(diǎn)射入的帶電粒子，其速度方向指向圓心；在N點(diǎn)射入的帶電粒子，速度方向與邊界垂直，且N點(diǎn)為正方形邊長的中點(diǎn)，則下列說法正確的是()圖3619A帶電粒子在磁場中飛行的時(shí)間可能相同B從M點(diǎn)射入的帶電粒子可能先飛出磁場C從N點(diǎn)射入的帶電粒子可能先飛出磁場D從N點(diǎn)射入的帶電粒子不可能比M點(diǎn)射入的帶電粒子先飛出磁場【解析】畫軌跡草圖如下圖所示，由圖可知粒子在圓形磁場中的軌跡長度(或軌跡對應(yīng)的圓心角)不會大于在正方形磁場中的，故A、B、D正確【答案】ABD8(多選)如圖3620所示，有一混合正離子束先后通過正交電磁場區(qū)域和勻強(qiáng)磁場區(qū)域，如果這束正離子束在區(qū)域中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域后偏轉(zhuǎn)半徑R相同，則它們具有相同的()圖3620A電荷量 B質(zhì)量C速度 D比荷【解析】正交電磁場區(qū)域?qū)嶋H上是一個(gè)速度選擇器，這束正離子在區(qū)域中均不偏轉(zhuǎn)，說明它們具有相同的速度，故C正確. 在區(qū)域中半徑相同，R，所以它們應(yīng)具有相同的比荷正確的選項(xiàng)為C、D.【答案】CD超越自我提升練9(多選)如圖3621所示，直角三角形ABC中存在一勻強(qiáng)磁場，比荷相同的兩個(gè)粒子沿AB方向射入磁場，分別從AC邊上的P、Q兩點(diǎn)射出，則()圖3621A從P射出的粒子速度大B從Q射出的粒子速度大C從P射出的粒子，在磁場中運(yùn)動的時(shí)間長D兩粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間一樣長【解析】作出各自的軌跡如右圖所示，根據(jù)圓周運(yùn)動特點(diǎn)知，分別從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，與AC邊夾角相同，故可判定從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，半徑R1R2，所以，從Q點(diǎn)射出的粒子速度大，B正確；根據(jù)圖示，可知兩個(gè)圓心角相等，所以，從P、Q點(diǎn)射出時(shí)，兩粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間相等正確的選項(xiàng)應(yīng)是B、D.【答案】BD10如圖3622為質(zhì)譜儀原理示意圖，電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子從靜止開始經(jīng)過電壓為U的加速電場后進(jìn)入粒子速度選擇器選擇器中存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為E、方向水平向右已知帶電粒子能夠沿直線穿過速度選擇器，從G點(diǎn)垂直MN進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場，該偏轉(zhuǎn)磁場是一個(gè)以直線MN為邊界、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場帶電粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)磁場后，最終到達(dá)照相底片的H點(diǎn)可測量出G、H間的距離為L，帶電粒子的重力可忽略不計(jì)求：圖3622(1)粒子從加速電場射出時(shí)速度v的大小(2)粒子速度選擇器中勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小和方向(3)偏轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小【解析】(1)在加速電場中，由qUmv2可解得v.(2)粒子在速度選擇器中受到向右的電場力qE，應(yīng)與洛倫茲力qvB1平衡，故磁場B1的方向應(yīng)該垂直于紙面向外，由qEqvB1得B1E.(3)粒子在磁場B2中的軌道半徑rL，由r，得B2.【答案】(1)(2)E方向垂直紙面向外(3)11一帶電粒子，質(zhì)量為m、電荷量為q，以平行于Ox軸的速度v從y軸上的a點(diǎn)射入圖中第象限所示的區(qū)域(下圖3623所示)為了使該粒子能從x軸上的b點(diǎn)以垂直于Ox軸的速度v射出，可在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粋€(gè)垂直于xOy平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場若此磁場僅分布在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，試求這圓形磁場區(qū)域的最小半徑，重力忽略不計(jì)圖3623【解析】粒子進(jìn)入xOy平面的磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，由qvBm得R.據(jù)題意，要求粒子垂直O(jiān)x軸射出，它在磁場區(qū)域內(nèi)必經(jīng)過圓周，且此圓周應(yīng)與入射和出射的方向線相切，過這兩個(gè)切點(diǎn)M、N作入射和出射方向的垂線，其交點(diǎn)O即為圓心(下圖所示)因此該粒子在磁場內(nèi)的軌道就是以O(shè)為圓心，R為半徑的一段圓弧(圖中虛線圓弧)在通過M、N兩點(diǎn)的所有圓周中，以MN為直徑的圓周最小(如圖中實(shí)線所示)因此所求圓形區(qū)域的最小半徑為rminMNR.【答案】12如圖3624所示，在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)方向相反且都垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場分布在以直徑A2A4為邊界的兩個(gè)半圓形區(qū)域、中，A2A4與A1A3的夾角為60.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以某一速度從區(qū)的邊緣點(diǎn)A1處沿與A1A3成30角的方向射入磁場，隨后該粒子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過圓心O進(jìn)入?yún)^(qū)，最后再從A4處射出磁場已知該粒子從射入到射出磁場所用的時(shí)間為t，求區(qū)和區(qū)中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小(忽略粒子重力)圖3624【解析】設(shè)粒子的入射速度為v，已知粒子帶正電，故它在磁場中先順時(shí)針做圓周運(yùn)動，再逆時(shí)針做圓周運(yùn)動，最后從A4點(diǎn)射出，用B1、B2、R1、R2、T1、T2分別表示粒子在磁場區(qū)和區(qū)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度、軌道半徑和周期，有qvB1m，qvB2m，T1，T2.設(shè)圓形區(qū)域的半徑為r，如圖所示，已知帶電粒子過圓心且垂直A2A4進(jìn)入?yún)^(qū)磁