1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础+能力-2021-2022学年高二物理课后四维同步练（人教版2019选择性必修第二册）

第一章 第三节 带电粒子在匀强磁场中的运动 基础+能力 一、基础题 1．两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 【答案】D 【详解】 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． 2．两个质量相同、所带电荷量相等的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入圆形匀强磁场区域，其运动轨迹如图所示．不计粒子的重力，下列说法正确的是（　　） A．a粒子带正电，b粒子带负电 B．a粒子在磁场中所受洛伦兹力较大 C．b粒子动能较大 D．b粒子在磁场中运动时间较长 【答案】C 【详解】 A．粒子向右运动，根据左手定则，b向上偏转，应当带正电；a向下偏转，应当带负电，故A错误． BC．洛伦兹力提供向心力，即：，得：，故半径较大的b粒子速度大，动能也大．由公式f=qvB，故速度大的b受洛伦兹力较大．故B错误，C正确． D．磁场中偏转角大的运动的时间也长；a粒子的偏转角大，因此运动的时间就长．故D错误． 3．如图，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（未画出）．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点穿过铝板后到达PQ的中点O，已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力．铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为 A．2 B． C．1 D． 【答案】D 【详解】 由动能公式，带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动洛仑兹力提供向心力得， 联立可得，上下磁场磁感应强度之比为， D正确． 4．如图所示，某带电粒子（重力不计）由M点以垂直于磁场以及磁场边界的速度v射入宽度为d的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为θ=30°。磁场的磁感应强度大小为B．由此推断该带电粒子（　　） A．带正电 B．在磁场中的运动轨迹为抛物线 C．电荷量与质量的比值为 D．穿越磁场的时间为 【答案】D 【详解】 A．根据左手定则，粒子带负电，A错误； B．该粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹是圆周的一部分，B错误； C．根据牛顿第二定律又因为解得C错误； D．穿越磁场的时间为 ,解得 D正确。 故选D。 5．如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成600角．现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为( ) A． B． C． D． 【答案】B 【详解】 试题分析：带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，据牛顿第二定律有，解得粒子第一次通过磁场区时的半径为，圆弧 AC所对应的圆心角∠ AO′ C＝60°，经历的时间为（ T为粒子在匀强磁场中运动周期，大小为，与粒子速度大小无关）；当粒子速度减小为 v/3后，根据知其在磁场中的轨道半径变为 r/3，粒子将从 D点射出，根据图中几何关系得圆弧 AD所对应的圆心角∠ AO″ D＝120°，经历的时间为． 由此可知B项正确． 6．洛伦兹力演示仪，可用来观察带电粒子在磁场中的偏转。如图，玻璃泡（P）内有电子枪和加速电极，一对励磁线圈（M）位于玻璃泡的前后。当M中通有恒定电流时，P所在处会产生匀强磁场，改变M中的电流，磁感应强度会改变；电子枪发出电子，改变加速电极的电压，电子获得的速度会改变。当M中的电流沿逆时针方向时，电子枪垂直磁场向右发射电子后，可看到P内电子束的径迹呈圆形，则（　　） A．P处磁感应强度的方向垂直于M所在平面向里 B．P内的电子束沿顺时针方向做圆周运动 C．若只增大M中的电流，电子束的径迹呈圆形且半径变大 D．若只增大加速电压，电子束的径迹半径增大 【答案】D 【详解】 A．根据右手定则，电流沿逆时针方向，可判断磁场方向垂直于M所在平面向外，故A错误； B．电子所受安培力指向圆心，根据左手定则可判断得电子束应做逆时针的圆周运动，故B错误； CD．电子在加速电场中加速，由动能定理有 电子在匀强磁场中匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有 联立解得 因此若只增大M中电流时，磁场B增强，r将变小；若只增大加速电压U，电子束的轨迹半径将变大，故C错误，D正确。 故选D。 7．平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带