高中物理 电荷在匀强磁场中的运动同步练习（含解析）新人教版选修3.doc

电荷在匀强磁场中的运动1如图所示，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，从p点平行直线mn射出的a、b两个带电粒子，它们从p点射出开始计时到第一次到达直线mn所用的时间相同，到达mn时速度方向与mn的夹角分别为60和90，不计重力以及粒子间的相互作用力，则两粒子速度大小之比va:vb为a2:1 b 3:2 c. 4:3 d2如图所示，甲、乙两个质量相同、带等量异种电荷的带电粒子，以不同的速率经小孔p垂直磁场边界mn，进入方向垂直纸面向外的匀强磁场中，在磁场中做匀速圆周运动，并垂直磁场边界mn射出磁场，半圆轨迹如图中虚线所示。不计粒子所受重力及空气阻力，则下列说法中正确的是b2甲乙pbmna甲带负电荷，乙带正电荷b洛伦兹力对甲做正功c甲的速率大于乙的速率d甲在磁场中运动的时间大于乙在磁场中运动的时间3k-介子衰变的方程为，其中介子和介子带负的基元电荷，介子不带电。一个介子沿垂直磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧ap，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧pb，轨迹在p点相切，它们的半径与之比为2:1。介子的轨迹未画出，由此可知的动量大小与的动量大小之比为a1:1 b1:2 c1:3 d1:64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5如图所示，虚线框mnpq内为一矩形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从pq边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则 a粒子a带负电，粒子b、c带正电b射入磁场时，粒子b的动能最大c粒子b的运动轨迹是抛物线d射入磁场时c的运动时间最大6如图所示，直角坐标系xoy位于竖直平面内，y轴竖直向上第、象限内有垂直于坐标面向外的匀强磁场，第象限同时存在方向平行于y轴的匀强电场（图中未画出）一带电小球从x轴上的a点由静止释放，恰好从p点垂直于y轴进入第象限，然后做圆周运动，从q点垂直于x轴进入第象限，q点距o点的距离为d，重力加速度为g根据以上信息，可以求出的物理量有a圆周运动的速度大小 b电场强度的大小和方向c小球在第象限运动的时间d磁感应强度大小7如图所示，匀强磁场中有一个带电量为q的离子自a点沿箭头方向运动。当它运动到b点时，突然吸收了附近的若干个电子 （电子质量不计） 其速度大小不变， 接着沿另一圆轨道运动到与a、b在一条直线上的c点。已知，电子电量为e。由此可知，离子吸收的电子个数为a b c d8如图所示,两个半径相同的半圆形轨道分别竖直放在匀强电场和匀强磁场中,轨道两端在同一高度上,轨道是光滑的而且绝缘,两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放,a 、b为轨道的最低点,则不正确的是a两小球到达轨道最低点的速度vavbb两小球到达轨道最低点时对轨道的压力fafbc小球第一次到达a点的时间大于小球第一次到达b点的时间d在磁场中小球能到达轨道的另一端,在电场中小球不能到达轨道的另一端9一电子以垂直于匀强磁场的速度va，从a处进入长为d宽为h的匀强磁场区域，如图所示，发生偏移而从b处离开磁场，若电量为e，磁感应强度为b，弧ab的长为l，则a电子在磁场中运动的平均速度是vab电子在磁场中运动的时间为c洛仑兹力对电子做功是d电子在a、b两处的速率相同10在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内(不计重力)，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是( )11如图所示，mn为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(图中未面出)，且b上b下1，一带电粒子从紧贴铝板上表面的p点垂直于铝板向上射出，从q点穿越铝板后到达pq的中点o，已知粒子穿越铝板时，速度方向和电荷量不变，不计重力，则穿越前和穿越后粒子的动能之比为( )a41 b.21 c2 d. 2112在匀强磁场中置一均匀金属薄片，有一个带电粒子在该磁场中按如图所示轨迹运动由于粒子穿过金属片时有动能损失，在mn上、下方的轨道半径之比为109，不计粒子的重力及空气的阻力，下列判断中正确的是( )a粒子带正电b粒子沿abcde方向运动c粒子通过上方圆弧比通过下方圆弧时间长d粒子恰能穿过金属片10次13如图所示，质量为、带电量为的三个相同的带电小球a、b、c，从同一高度以初速度水平抛出，b球处于竖直向下的匀强磁场中，c球处于垂直纸面向里的匀强电场中，它们落地的时间分别为、，落地时的速度大小分别为、，则以下判断正确的是：( ) a= b= c= d=14一个垂直于磁场方向射入匀强磁场的带电粒子（不计重力）的径迹如图所示，由于对周围气体的电离作用，带电粒子的能量越来越小，但电量未变，则可以断定( )a.粒子带负电，从b点射入 b.粒子带正电，从b点射入c.粒子带负电，从a点射入 d.粒子带正电，从a点射入15在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴o在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动，磁场的方向竖直向下，其俯视图如图所示，若小球运动到a点时，绳子突然断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法正确的是 ( )a小球仍做逆时针匀速圆周运动，半径不变b小球仍做逆时针匀速圆周运动，半径减小c小球做顺时针匀速圆周运动，半径不变d小球做顺时针匀速圆周运动，半径减小16如图所示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，以不同的速率沿着ao方向对准圆心o射入磁场，其运动轨迹如图所示。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是( )aa粒子速率最大bc粒子在磁场中运动的时间最长cc粒子速率最大d它们做圆周运动的周期17如图所示，一电量为q的带电粒子在竖直向上的匀强电场e和垂直纸面向里的匀强磁场b正交的空间区域做竖直平面内的匀速圆周运动，重力加速度为g,则下列说法正确的是( )a.粒子带负电b.粒子沿逆时针方向做匀速圆周运动 c.粒子的质量为eq/gd.粒子从圆轨道的最高点运动到最低点的时间为e/gb 18在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动。如果匀强磁场的磁感应强度变为原来的2倍，则（ ）a粒子的速率增加一倍，运动周期减小一半b粒子的速率不变，轨道半径减小一半c粒子的速率不变，轨道半径不变d粒子的速率减小一半，运动周期减小一半19如图所示，一个质量为m、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。20如图所示，在平面直角坐标系xoy中的第一象限内存在磁感应强度大小为b、方向垂直于坐标平面向里的圆形匀强磁场区域(图中未画出)；在第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场，电场强度大小为e.一粒子源固定在x轴上的a(l,0)点，沿y轴正方向释放电子，电子经电场偏转后能通过y轴上的c(0,2l)点，再经过磁场偏转后恰好垂直击中on，on与x轴正方向成30角已知电子的质量为m，电荷量为e，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用，求：(1)电子的释放速度v的大小；(2)电子离开电场时的速度方向与y轴正方向的夹角；(3)圆形磁场的最小半径rmin. 参考答案1c【解析】试题分析：设两个粒子运动的时间为t，则粒子a运动的时间为，同理粒子b运动的时间为，则；设p点到mn的距离为h，则由几何关系：，解得；，即；，则，选项c正确。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动.2c【解析】试题分析：由左手定则可知，甲带正电荷，乙带负电荷，选项a错误；洛伦兹力方向与速度方向垂直，故洛伦兹力对甲不做功，选项b错误；根据可知，由于甲的半径大于乙，故甲的速率大于乙的速率，选项c正确；根据可知，两个电荷的周期相同，运动时间均为，故甲在磁场中运动的时间等于乙在磁场中运动的时间，选项d错误；故选c.考点：带电粒子在匀强磁场中的运动.3c【解析】试题分析：根据可知介子和介子的动量之比为；若取介子开始的运动方向为正，则由动量守恒定律可得：，则可得，即的动量大小与的动量大小之比为1:3；选项c正确。考点：动量守恒定律；带电粒子在磁场中的运动.4a【解析】试题分析：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cd错误。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动。5bd【解析】试题分析：三个质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率垂直进入匀强磁场中，则运动半径的不同，导致运动轨迹也不同运动轨迹对应的半径越大，粒子的速率也越大。根据左手定则知粒子a带正电，粒子b、c带负电，a错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，根据qvb=m，可得：r=，粒子的动能ek=，则可知三个带电粒子的质量、电荷量相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，则由图知，c粒子速率最小，b粒子速率最大b粒子动能最大，故b正确；不计重力的粒子只受洛仑磁力作用，做匀速圆周运动，c错误；根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期t=，三粒子周期相等，c粒子运动轨迹对应的圆心角最大，运动时间最长，d正确。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动6ac【解析】试题分析：从p点垂直y轴开始圆周运动，到q点垂直x轴结束，可得圆周运动的圆心在o点，半径，第四象限，电场力和重力平衡，洛伦兹力提供向心力，第三象限运动过程，只有重力做功，所以，此速度即进入第四象限的速度计圆周运动的速度，选项a对。小球在第四象限做圆周运动的时间，选项c对。第四象限运动过程，电场力和重力平衡，所以电场力方向竖直向上，但是不知道质量也不知道小球所带电荷的正负，所以无法判断电场强度的大小和方向，选项b错。不知道小球的比荷，无法计算磁感应强度大小，选项d错。考点：带点粒子在复合场中的运动7d【解析】试题分析：由图可知，根据左手定则，则粒子带正电，其做圆周运动时满足：；吸收电子后半径变为，则满足：；联立解得：，故选项d正确。考点：带电粒子在磁场中的运动.8c【解析】试题分析：小球在磁场中时，由最高点到最低点只有重力做功，而洛伦兹力不做功；在电场中，由最高点到最低点除重力做功外，电场力做负功，根据动能定理可知，两小球到达轨道最低点的速度vavb，选项a正确；两小球到达轨道最低点时，由牛顿第二定律可得：; ，故fafb，选项b正确；由于小球在磁场中运动时，磁场力总是指向圆心，对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒；而小球在电场中运动受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度的大小较小，所以在电场中运动的时间也长，故小球第一次到达a点的时间小于小球第一次到达b点的时间，故c错误；由于小球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒，所以小球可以到达轨道的另一端，而电场力做小球做负功，所以小球在达到轨道另一端与初位置等高的点之前速度就减为零了，故不能到达轨道的另一端，故d错误；考点：带电粒子在复合场中的运动.9bd【解析】试题分析：粒子走过的路程为l，粒子在匀强磁场中做匀速率圆周运动，则运动时间t=，故b正确、a错误；洛伦兹力始终与运动方向垂直，不做功，故c错误；洛伦兹力不做功，粒子速度大小不变，但速度方向改变，故ab处速度不同，速率相同，d正确故选bd考点：带电粒子在匀强磁场中的运动10bc【解析】试题分析：做直线运动的条件是力和速度方向共线，a电子受向左的电场力，根据左手定则知道电子受到向上的洛伦兹力，则合力方向不在水平方向上即不可以沿水平方向向右做直线运动，a错误；b电子受向左的电场力，不受洛伦兹力，所以可能沿水平方向向右做直线运动，b正确；c受向上的电场力，向下的洛伦兹力可能平衡也就可能沿水平方向向右做直线运动，c正确；d受向上的电场力，向上的洛伦兹力，合力向上不可能平衡所以不可以沿水平方向向右做直线运动，d错误；考点： 考查了洛伦兹力方向以及做直线运动的条件11b【解析】试题分析：根据,则，故，选项b正确。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动.12a【解析】试题分析：粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，当动能减小时速度减小，由知运动半径减小，所以粒子是沿edcba方向运动，由左手定则可判断粒子带正电，故a项正确，b项错；由知，运动时间跟速度无关，所以粒子通过上方圆弧与通过下方圆弧时间相等，都等于半个周期，故c项错；设未穿过金属片时运动半径为，穿过后半径为，则，动能之比，可认为每次穿过金属片损失的动能相等，则，可看出最多穿过5次，故d项错。考点：本题考查了带电粒子在磁场中的运动、运动半径与周期的特点。13ad【解析】试题分析：根据题意可知：a球只有重力做功，竖直方向上做自由落体运动；b球除重力之外还受到洛伦兹力作用，因为b得水平速度不变，故b的洛伦兹力总是水平方向的且垂直纸面向里的，不影响重力方向，所以竖直方向也做自由落体运动但洛伦兹力不做功，也只有重力做功；c球除重力做功外，还受到垂直纸面向里的电场力作用，竖直方向做自由落体运动，而且电场力对其做正功所以三个球竖直方向都做自由落体运动，下落的高度又相同，故下落时间相同，则有ta=tb=tc故a正确，b错误根据动能定理可知：a、b两球合力做的功相等，初速度又相同，所以末速度大小相等，而c球合外力做的功比a、b两球合外力做的功大，而初速度与a、b球的初速度相等，故c球的末速度比a、b两球的末速度大，即va=vbvc故c错误，d正确；故选ad考点：带电粒子在匀强磁场及在匀强电场中的运动，动能定理的应用.14a【解析】试题分析：由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小，速度逐渐减小，根据粒子在磁场中运动的半径公式可知，粒子的半径逐渐的减小，所以粒子的运动方向是从b到a，即从b点射入根据左手定则可知，粒子带负电，故a正确故选：a考点：带电粒子在匀强磁场中的运动，左手定则.15acd【解析】试题分析：绳子断开后，小球速度大小不变，电性不变由于小球可能带正电也可能带负电，若带正电，绳断开后仍做逆时针方向的匀速圆周运动，向心力减小或不变(原绳拉力为零)，则运动半径增大或不变a正确、b错误；若带负电，绳子断开后小球做顺时针方向的匀速圆周运动，绳断前的向心力与带电小球受到的洛伦兹力的大小不确定，向心力变化趋势不确定，则运动半径可能增大，可能减小，也可能不变acd正确。考点：带电粒子在匀强磁场中的运动16c【解析】试题分析：由带电粒子在磁场中的偏转半径公式r=，因为质量m、q、b都相等，所以半径越大的，速度也越大，因为c的