精編高二物理《帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》課后習(xí)題答案

1、.精編高二物理?帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)?課后習(xí)題答案大家在遇到各種類(lèi)型的題型時(shí)，能否沉著應(yīng)對(duì)，關(guān)鍵在于平時(shí)多做練習(xí)，下文是由查字典物理網(wǎng)為大家推薦的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課后習(xí)題答案，一定要認(rèn)真對(duì)待哦!1.2019年杭州十四中高二檢測(cè)一個(gè)帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向向右射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，穿出電場(chǎng)后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域.設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域有明確的分界限，且分界限與電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行，如圖3-6-22中的虛線(xiàn)所示.在圖所示的幾種情況中，可能出現(xiàn)的是圖3-6-22解析：選AD.A、C選項(xiàng)中粒子在電場(chǎng)中向下偏轉(zhuǎn)，所以粒子帶正電，再進(jìn)入磁場(chǎng)后，A圖中粒子應(yīng)逆時(shí)針轉(zhuǎn)，正確;C圖中粒子應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)

2、，錯(cuò)誤.同理可以判斷B錯(cuò)、D對(duì).2. 2019年高考廣東卷1932年勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)盤(pán)旋加速器，其原理如圖3-6-23所示，這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成，其間留有空隙，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是圖3-6-23A.離子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B.離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C.離子從磁場(chǎng)中獲得能量D.離子從電場(chǎng)中獲得能量解析：選AD.盤(pán)旋加速器的兩個(gè)D形盒間隙分布周期性變化的電場(chǎng)，不斷地給帶電粒子加速使其獲得能量;而D形盒處分布有恒定不變的磁場(chǎng)，具有一定速度的帶電粒子在D形盒內(nèi)受到磁場(chǎng)的洛倫茲力提供的向心力而做圓周運(yùn)動(dòng);洛倫茲力不做功故不能使離子獲得能量，C錯(cuò);離子源在盤(pán)旋加速

3、器的中心附近.所以正確選項(xiàng)為A、D.3.一個(gè)帶電粒子沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入一勻強(qiáng)磁場(chǎng).粒子的一段徑跡如圖3-6-24所示.徑跡上的每一小段都可近似看成圓弧.由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量逐漸減小帶電量不變.從圖中情況可以確定圖3-6-24A.粒子從a到b，帶正電B.粒子從a到b，帶負(fù)電C.粒子從b到a，帶正電D.粒子從b到a，帶負(fù)電解析：選C.垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的帶電粒子受洛倫茲力作用，使粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑R=mv/qB.由于帶電粒子使沿途的空氣電離，粒子的能量減小，磁感應(yīng)強(qiáng)度B、帶電荷量不變.又據(jù)Ek=12mv2知，v在減小，故R減小，可斷定粒子從b向a運(yùn)動(dòng);另?yè)?jù)左手

4、定那么，可斷定粒子帶正電，C選項(xiàng)正確.4.如圖3-6-25是某離子速度選擇器的原理示意圖，在一半徑R=10 cm的圓柱形筒內(nèi)有B=110-4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向平行于軸線(xiàn).在圓柱形筒上某一直徑兩端開(kāi)有小孔a、b分別作為入射孔和出射孔.現(xiàn)有一束比荷為qm=21011 C/kg的正離子，以不同角度入射，最后有不同速度的離子束射出.其中入射角=30，且不經(jīng)碰撞而直接從出射孔射出的離子的速度v大小是圖3-6-25A.4105 m/s ?B.2105 m/sC.4106 m/s? ?D.2106 m/s答案：C5.如圖3-6-26所示，在第象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一對(duì)正、負(fù)電子分別以一樣速率沿與

5、x軸成30角的方向從原點(diǎn)射入磁場(chǎng)，那么正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為圖3-6-26A.12 ?B.21C.13? ?D.11答案：B6.如圖3-6-27所示，正方形區(qū)域abcd中充滿(mǎn)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.一個(gè)氫核從ad邊中點(diǎn)m沿著既垂直于ad邊，又垂直于磁場(chǎng)方向以一定速度射入磁場(chǎng)，正好從ab邊中點(diǎn)n射出磁場(chǎng).假設(shè)將磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，其他條件不變，那么這個(gè)氫核射出磁場(chǎng)的位置是圖3-6-27A.在b、n之間某點(diǎn)? ?B.在n、a之間某點(diǎn)C.a點(diǎn)? ?D.在a、m之間某點(diǎn)解析：選C.因?yàn)闅浜耸且粠д娢⒘＃挥?jì)重力，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由左手定那么知其向上偏轉(zhuǎn).因

6、為正好從n點(diǎn)射出，那么可知其運(yùn)行軌跡為1/4圓周.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，由半徑公式r=mvqB可知，其半徑變?yōu)樵瓉?lái)的12，即射出位置為a點(diǎn)，故C選項(xiàng)正確.7.如圖3-6-28所示，空間內(nèi)存在著方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一個(gè)質(zhì)量為m的帶電液滴，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 圖3-6-28A.液滴在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速率不變B.液滴所帶電荷一定為負(fù)電荷，電荷量大小為mg/EC.液滴一定沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)D.液滴可以沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，也可以沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)答案：ABC8.如圖3-6-29所示，在x0，y0的空間中有恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于Oxy

7、平面向里，大小為B.現(xiàn)有一質(zhì)量為m.電荷量為q的帶電粒子，由x軸上到原點(diǎn)的間隔 為x0的P點(diǎn)，以平行于y軸的初速度射入此磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)作用下沿垂直于y軸的方向射出此磁場(chǎng)，不計(jì)重力的影響.由這些條件圖3-6-29A.不能確定粒子通過(guò)y軸時(shí)的位置B.不能確定粒子速度的大小C.不能確定粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間D.以上三個(gè)判斷都不對(duì)解析：選D.帶電粒子從平行于y軸的方向射入并從垂直于y軸的方向射出，由此可確定此粒子圓周運(yùn)動(dòng)的圓心即為原點(diǎn)O，半徑為x0，那么粒子通過(guò)y軸時(shí)的位置為0，x0，A錯(cuò);由R=mvqB可求出粒子速度v，B錯(cuò);粒子在磁場(chǎng)中經(jīng)歷的時(shí)間為T(mén)4，C錯(cuò).9.如圖3-6-30所示，在x軸上

8、方有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).x軸下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B/2，方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一質(zhì)量為m、電荷量為-q的帶電粒子不計(jì)重力，從x軸上O點(diǎn)以速度v0垂直x軸向上射出.求：圖3-6-301射出之后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間粒子第二次到達(dá)x軸?2粒子第二次到達(dá)x軸時(shí)離O點(diǎn)的間隔 .解析：粒子射出后受洛倫茲力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周后第一次到達(dá)x軸，以向下的速度v0進(jìn)入下方磁場(chǎng)，又運(yùn)動(dòng)半個(gè)圓周后第二次到達(dá)x軸.如下圖.1由牛頓第二定律有qv0B=mv20rT=2rv0得T1=2mqB，T2=4mqB，粒子第二次到達(dá)x軸需時(shí)間t=12T1+12T2=3mqB.2由式可知r1=mv0

9、qB，r2=2mv0qB，粒子第二次到達(dá)x軸時(shí)離O點(diǎn)的間隔 s=2r1+2r2=6mv0qB.答案：13mqB 26mv0qB10.質(zhì)譜儀原理如圖3-6-31所示，a為粒子加速器，電壓為U1;b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間間隔 為d;c為偏轉(zhuǎn)別離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正電子不計(jì)重力，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過(guò)速度選擇器，粒子進(jìn)入別離器后做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng).求：圖3-6-311粒子的速度v為多少?2速度選擇器的電壓U2為多少?3粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R為多大?解析：根據(jù)動(dòng)能定理可求出速度v，根據(jù)電場(chǎng)力和洛倫茲力相等可得到U2，

10、再根據(jù)電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可求得半徑R.1在a中，正電子被加速電場(chǎng)U加速，由動(dòng)能定理有eU1=12mv2，得v= 2eU1m.2在b中，正電子受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力大小相等，即eU2d=evB1，代入v值，得U2=B1d 2eU1m.3在c中，正電子受洛倫茲力作用而做圓周運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)半徑R=mveB2=1B2 2mU1e.答案：1 2eU1m 2B1d 2eU1m 31B2 2mU1e11.如圖3-6-32所示，PN和MQ兩板平行且板間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩板間間隔 及PN和MQ長(zhǎng)均為d，一帶正電的質(zhì)子從PN板的正中間O點(diǎn)以速度v0垂直射入磁場(chǎng)，為使質(zhì)子能射出兩板間，試求磁感

11、應(yīng)強(qiáng)度B的大小.質(zhì)子帶電荷量為e，質(zhì)量為m.圖3-6-32解析：由左手定那么確定，質(zhì)子向上偏轉(zhuǎn)，所以質(zhì)子能射出兩板間的條件是：B較弱時(shí)，質(zhì)子從M點(diǎn)射出如右圖所示，此時(shí)軌道的圓心為O點(diǎn)，由平面幾何知識(shí)得R2=d2+R-12d2得R=54d質(zhì)子在磁場(chǎng)中有ev0B=mv20R所以R=mv0eB，即54d=mv0eB1，B1=4mv05deB較強(qiáng)時(shí)，質(zhì)子從N點(diǎn)射出，此時(shí)質(zhì)子運(yùn)動(dòng)了半個(gè)圓周，軌道半徑R=d4.所以14d=mv0eB2，即B2=4mv0de，綜合上述兩種情況，B的大小為4mv05deB4mv0de.答案：4mv05deB4mv0de12.2019年汕頭高二檢測(cè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電粒子自靜止開(kāi)場(chǎng)，經(jīng)M、N板間的電場(chǎng)加速后，從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，該粒子分開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的間隔 為L(zhǎng)，如圖3-6-33所示.M、N兩板間的電壓為U，粒子的重力不計(jì).圖3-6-331正確畫(huà)出粒子由靜止開(kāi)場(chǎng)至分開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的軌跡圖用直尺和圓規(guī)標(biāo)準(zhǔn)作圖;2求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.解析：1作粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的軌跡圖如下圖.2設(shè)粒子在M、N兩