人教版選修31 3.6帶電粒子在勻強磁場中圓心半徑的確定方法 作業(yè).doc

高中物理帶電粒子在勻強磁場中圓心半徑的確定方法（答題時間：30分鐘）1. 在同一勻強磁場中，粒子（）和質子（）做勻速圓周運動，若它們的動量大小相等，則粒子和質子（ ）a. 運動半徑之比是21b. 運動周期之比是21c. 運動速度大小之比是41d. 受到的洛倫茲力之比是212. 兩相鄰勻強磁場區(qū)域的磁感應強度大小不同、方向平行。一速度方向與磁感應強度方向垂直的帶電粒子（不計重力），從較強磁場區(qū)域進入到較弱磁場區(qū)域后，粒子的（ ）a. 軌道半徑減小，角速度增大b. 軌道半徑減小，角速度減小c. 軌道半徑增大，角速度增大d. 軌道半徑增大，角速度減小3. 如圖所示，在mnqp中有一垂直紙面向里的勻強磁場。質量和帶電荷量都相等的帶電粒子a、b、c以不同的速率從o點沿垂直于pq的方向射入磁場，圖中實線是它們的軌跡。已知o是pq的中點，不計粒子重力。下列說法中正確的是（ ）a. 粒子a帶負電，粒子b、c帶正電b. 射入磁場時粒子a的速率最小c. 射出磁場時粒子b的動能最小d. 粒子c在磁場中運動的時間最長4. 如圖所示，在空間一坐標系xoy中，直線op與x軸正方向的夾角為30o，第一象限內有兩個方向都垂直紙面向外的勻強磁場區(qū)域i和ii，直線op是它們的邊界，op上方區(qū)域i中磁場的磁感應強度為b。一質量為m，帶電荷量為q的質子（不計重力）以速度v從o點沿與op成30o角的方向垂直磁場進入區(qū)域i，質子先后通過磁場區(qū)域i和ii后，恰好垂直打在x軸上的q點（圖中未畫出），則下列說法正確的是（ ）a. 區(qū)域ii中磁感應強度為2bb. 區(qū)域ii中磁感應強度為3bc. 質子在第一象限內的運動時間為d. 質子在第一象限內的運動時間為5. 環(huán)形對撞機是研究高能粒子的重要裝置，其工作原理的示意圖如圖所示。正、負離子由靜止經過電壓為u的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向射入對撞機的真空環(huán)狀空腔內，空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場，磁感應強度大小為b。兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運動，從而在碰撞區(qū)迎面相撞.為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運動，下列說法中正確的是（ ）a. 對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應強度b越大b. 對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應強度b越小c. 對于給定的帶電粒子，加速電壓u越大，粒子運動的周期越小d. 對于給定的帶電粒子，不管加速電壓u多大，粒子運動的周期都不變6. 一帶電粒子沿垂直磁場方向射入一勻強磁場，經過一鉛板p后，半徑減小，軌跡如圖所示。則下列說法正確的是（ ）a. 粒子帶正電，速度逐漸減小b. 粒子帶負電，速度逐漸減小c. 粒子帶正電，速度逐漸增大d. 粒子帶負電，速度逐漸增大7. 如圖，在x0、y0的空間有恒定的勻強磁場，磁感應強度的方向垂直于xoy平面向里，大小為b，現有四個質量及電荷量均相同的帶電粒子，由x軸上的p點以不同的初速度平行于y軸射入此磁場，其出射方向如圖所示，不計重力的影響，則（ ）a. 初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子b. 初速度最大的粒子是沿方向射出的粒子c. 在磁場中運動時間最長的是沿方向射出的粒子d. 在磁場中運動時間最短的是沿方向射出的粒子8. 如圖所示，一個質量為m、帶電荷量為q，不計重力的帶電粒子，從原點o以速度v沿y軸正方向射入第一象限內的勻強磁場中，并從x軸上的p（a，0）點射出第一象限。（1）判斷粒子的電性；（2）求勻強磁場的磁感應強度b的大小和粒子通過第一象限的時間。9. 如圖所示，虛線oc與y軸的夾角=60，在此角范圍內有一方向垂直于xoy平面向外、磁感應強度大小為b的勻強磁場。一質量為m、電荷量為q的帶正電的粒子（不計重力）從y軸的點m（0，l）沿x 軸的正方向射入磁場中。求：（1）要使該粒子離開磁場后垂直經過x軸，該粒子的初速度v1為多大；（2）若大量該粒子同時以的速度從m點沿xoy平面的各個方向射入磁場中，則從oc邊界最先射出的粒子與最后射出的粒子的時間差。1. b 解析：帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動的向心力由洛倫茲力提供，根據洛倫茲力大小計算公式和向心力公式有：qvb，解得其運動半徑為：r，由題意可知，mvmhvh，所以有：，故選項a、c、d錯誤；根據勻速圓周運動參量間關系有：t，解得：t，所以有：，故選項b正確。2. d 解析：由于磁場方向與速度方向垂直，粒子只受到洛倫茲力作用，即，軌道半徑，洛倫茲力不做功，從較強到較弱磁場區(qū)域后，速度大小不變，但磁感應強度變小，軌道半徑變大，根據角速度可判斷角速度變小，選項d正確。3. d 解析：根據左手定則可知a粒子帶正電，b、c粒子帶負電，所以選項a錯誤；由洛倫茲力提供向心力，可知，可知b的速度最大，c的速度最小，動能最小，所以選項b、c錯誤；根據和，可知，即各粒子的周期一樣，粒子c的軌跡對應的圓心角最大，所以粒子c在磁場中運動的時間最長，選項d正確。 4. ad 解析：設質子在磁場區(qū)域i和ii中做圓周運動的軌道半徑分別為r1和r2，區(qū)域ii中磁感應強度為b，由牛頓第二定律有； 質子在兩區(qū)域運動的軌跡如圖所示，由幾何關系可知，質子從a點出磁場i時的速度方向與op的夾角為30，故質子在磁場i中軌跡的圓心角為=60，則o1oa為等邊三角形，oa=r1 ；r2=oasin30；由上述各式解得區(qū)域ii中磁感應強度為b=2b，選項a正確，b錯誤；質子在區(qū)域的運動周期：，；質子在區(qū)域的運動周期：，；質子在第一象限中運動的時間為：t=t1+t2聯立上述式子解得：t，故選項d正確，選項c錯誤；故選ad。5. bc 解析：對加速過程根據動能定理有：，在磁場中運動過程中有：，聯立可得，所以對于給定的加速電壓u，在運動半徑不變的情況下，帶電粒子的比荷越大，磁感應強度b越小，a錯誤，b正確；根據，加速電壓u越大，半徑不變，磁感應強度b減小，根據公式可得運動周期減小，故c正確，d錯誤。6. a 解析：根據左手定則可得離子帶正電， 因為粒子的運動半徑減小，根據公式可得粒子的運動速度逐漸減小，故a正確。7. a 解析：由r=可知，速度越大半徑越大，選項a正確、b錯誤；由于粒子相同，由周期公式t=可知，粒子運動周期相同，運動時間取決于圓弧對應的圓心角，所以經歷時間最長的是沿方向出射的粒子，選項c、d錯誤。8. （1）負電（2）解析：（1）由左手定則知，粒子帶負電 （2）根據幾何知識知： 而 聯立解得： 而 聯立解得： 9. （1）（2）解析：（1）粒子豎直向下穿過虛線oc，在磁場中的軌跡為四分之一圓，設粒子的運動半徑為r，由幾何關系有，解得，由代入r值