人教版选修31 3.6带电粒子在匀强磁场中圆心半径的确定方法 作业.doc

高中物理带电粒子在匀强磁场中圆心半径的确定方法（答题时间：30分钟）1. 在同一匀强磁场中，粒子（）和质子（）做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则粒子和质子（ ）a. 运动半径之比是21b. 运动周期之比是21c. 运动速度大小之比是41d. 受到的洛伦兹力之比是212. 两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的（ ）a. 轨道半径减小，角速度增大b. 轨道半径减小，角速度减小c. 轨道半径增大，角速度增大d. 轨道半径增大，角速度减小3. 如图所示，在mnqp中有一垂直纸面向里的匀强磁场。质量和带电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从o点沿垂直于pq的方向射入磁场，图中实线是它们的轨迹。已知o是pq的中点，不计粒子重力。下列说法中正确的是（ ）a. 粒子a带负电，粒子b、c带正电b. 射入磁场时粒子a的速率最小c. 射出磁场时粒子b的动能最小d. 粒子c在磁场中运动的时间最长4. 如图所示，在空间一坐标系xoy中，直线op与x轴正方向的夹角为30o，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域i和ii，直线op是它们的边界，op上方区域i中磁场的磁感应强度为b。一质量为m，带电荷量为q的质子（不计重力）以速度v从o点沿与op成30o角的方向垂直磁场进入区域i，质子先后通过磁场区域i和ii后，恰好垂直打在x轴上的q点（图中未画出），则下列说法正确的是（ ）a. 区域ii中磁感应强度为2bb. 区域ii中磁感应强度为3bc. 质子在第一象限内的运动时间为d. 质子在第一象限内的运动时间为5. 环形对撞机是研究高能粒子的重要装置，其工作原理的示意图如图所示。正、负离子由静止经过电压为u的直线加速器加速后，沿圆环切线方向射入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为b。两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞.为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）a. 对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度b越大b. 对于给定的加速电压，带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度b越小c. 对于给定的带电粒子，加速电压u越大，粒子运动的周期越小d. 对于给定的带电粒子，不管加速电压u多大，粒子运动的周期都不变6. 一带电粒子沿垂直磁场方向射入一匀强磁场，经过一铅板p后，半径减小，轨迹如图所示。则下列说法正确的是（ ）a. 粒子带正电，速度逐渐减小b. 粒子带负电，速度逐渐减小c. 粒子带正电，速度逐渐增大d. 粒子带负电，速度逐渐增大7. 如图，在x0、y0的空间有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xoy平面向里，大小为b，现有四个质量及电荷量均相同的带电粒子，由x轴上的p点以不同的初速度平行于y轴射入此磁场，其出射方向如图所示，不计重力的影响，则（ ）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. 在磁场中运动时间最长的是沿方向射出的粒子d. 在磁场中运动时间最短的是沿方向射出的粒子8. 如图所示，一个质量为m、带电荷量为q，不计重力的带电粒子，从原点o以速度v沿y轴正方向射入第一象限内的匀强磁场中，并从x轴上的p（a，0）点射出第一象限。（1）判断粒子的电性；（2）求匀强磁场的磁感应强度b的大小和粒子通过第一象限的时间。9. 如图所示，虚线oc与y轴的夹角=60，在此角范围内有一方向垂直于xoy平面向外、磁感应强度大小为b的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子（不计重力）从y轴的点m（0，l）沿x 轴的正方向射入磁场中。求：（1）要使该粒子离开磁场后垂直经过x轴，该粒子的初速度v1为多大；（2）若大量该粒子同时以的速度从m点沿xoy平面的各个方向射入磁场中，则从oc边界最先射出的粒子与最后射出的粒子的时间差。1. b 解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，根据洛伦兹力大小计算公式和向心力公式有：qvb，解得其运动半径为：r，由题意可知，mvmhvh，所以有：，故选项a、c、d错误；根据匀速圆周运动参量间关系有：t，解得：t，所以有：，故选项b正确。2. d 解析：由于磁场方向与速度方向垂直，粒子只受到洛伦兹力作用，即，轨道半径，洛伦兹力不做功，从较强到较弱磁场区域后，速度大小不变，但磁感应强度变小，轨道半径变大，根据角速度可判断角速度变小，选项d正确。3. d 解析：根据左手定则可知a粒子带正电，b、c粒子带负电，所以选项a错误；由洛伦兹力提供向心力，可知，可知b的速度最大，c的速度最小，动能最小，所以选项b、c错误；根据和，可知，即各粒子的周期一样，粒子c的轨迹对应的圆心角最大，所以粒子c在磁场中运动的时间最长，选项d正确。 4. ad 解析：设质子在磁场区域i和ii中做圆周运动的轨道半径分别为r1和r2，区域ii中磁感应强度为b，由牛顿第二定律有； 质子在两区域运动的轨迹如图所示，由几何关系可知，质子从a点出磁场i时的速度方向与op的夹角为30，故质子在磁场i中轨迹的圆心角为=60，则o1oa为等边三角形，oa=r1 ；r2=oasin30；由上述各式解得区域ii中磁感应强度为b=2b，选项a正确，b错误；质子在区域的运动周期：，；质子在区域的运动周期：，；质子在第一象限中运动的时间为：t=t1+t2联立上述式子解得：t，故选项d正确，选项c错误；故选ad。5. bc 解析：对加速过程根据动能定理有：，在磁场中运动过程中有：，联立可得，所以对于给定的加速电压u，在运动半径不变的情况下，带电粒子的比荷越大，磁感应强度b越小，a错误，b正确；根据，加速电压u越大，半径不变，磁感应强度b减小，根据公式可得运动周期减小，故c正确，d错误。6. a 解析：根据左手定则可得离子带正电， 因为粒子的运动半径减小，根据公式可得粒子的运动速度逐渐减小，故a正确。7. a 解析：由r=可知，速度越大半径越大，选项a正确、b错误；由于粒子相同，由周期公式t=可知，粒子运动周期相同，运动时间取决于圆弧对应的圆心角，所以经历时间最长的是沿方向出射的粒子，选项c、d错误。8. （1）负电（2）解析：（1）由左手定则知，粒子带负电 （2）根据几何知识知： 而 联立解得： 而 联立解得： 9. （1）（2）解析：（1）粒子竖直向下穿过虚线oc，在磁场中的轨迹为四分之一圆，设粒子的运动半径为r，由几何关系有，解得，由代入r值