课时作业(3) 带电粒子在匀强磁场中的运动（Word练习）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版2019)

课时作业(3)　带电粒子在匀强磁场中的运动 [对应学生用书P83] 1．(2021·辽宁大连高二检测)薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域内运动的轨迹如图所示，半径R1>R2.假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，则该粒子(　　) A．带正电 B．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度大小相同 C．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同 D．从Ⅱ区域穿过铝板运动到Ⅰ区域 C　[粒子穿过铝板受到铝板的阻力，速度将减小．由r＝可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径将减小，故可得粒子是由Ⅰ区域运动到Ⅱ区域，结合左手定则可知粒子带负电，A、B、D选项错误；由T＝可知粒子运动的周期不变，粒子在Ⅰ区域和Ⅱ区域中运动的时间均为t＝T＝，C选项正确．] 2．质子(p)和α粒子(He)以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道半径分别为Rp和Rα，周期分别为Tp和Tα.则下列选项正确的是(　　) A．Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶2 B．Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶1 C．Rp∶Rα＝1∶1，Tp∶Tα＝1∶2 D．Rp∶Rα＝1∶2，Tp∶Tα＝1∶1 A　[洛伦兹力提供向心力，由qvB＝m可得R＝，由此得＝·＝·＝；由周期T＝得＝·＝＝，故A选项正确．] 3．MN板上、下两侧都有磁感应强度为B的匀强磁场，方向如图所示，带电粒子从a位置以垂直于磁场方向的速度开始运动，依次通过小孔b、c、d，已知ab＝bc＝cd，粒子从a运动到d的时间为t，则粒子的比荷为(　　) A．　　　　　　　　　 B． C． D． A　[粒子从a运动到d依次经过小孔b、c、d，经历的时间t为3个，由t＝3×和T＝可得，＝，故A正确．] 4．质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，不计重力，下列说法正确的是(　　) A．M带负电，N带正电 B．M的速率小于N的速率 C．洛伦兹力对M、N做正功 D．M的运行时间大于N的运行时间 A　[根据左手定则可知N带正电，M带负电，A正确；因为r＝，而M的轨道半径大于N的轨道半径，所以M的速率大于N的速率，B错误；洛伦兹力不做功，C错误；M和N的运行时间都为t＝T＝，D错误．] 5．如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场．一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的电性分别是(　　) A．　正电荷 B．　正电荷 C．　负电荷 D．　负电荷 C　[粒子能穿过y轴的正半轴，所以该粒子带负电荷，其运动轨迹如图所示，A点到x轴的距离最大，由几何关系得R＋R＝a，又R＝，得＝，故C正确．] 6．如图所示，半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直于磁场方向射入磁场中，并从B点射出．若∠AOB＝120°，则该带电粒子在磁场中运动的时间为(　　) A． B． C． D． D　[如图所示，由∠AOB＝120°可知，弧AB所对圆心角θ＝60°，设带电粒子做匀速圆周运动的半径为R，由几何知识知R＝r，t＝＝＝＝，故D正确．] 7．(2021·辽宁锦州高二检测)如图所示，三个速度大小不同的同种带电粒子沿同一方向从图示长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时对入射方向的偏角分别为90°、60°、30°，则它们在磁场中的运动时间之比为(　　) A．1∶1∶1 B．1∶2∶3 C．3∶2∶1 D．∶∶1 C　[如图所示，设带电粒子在磁场中做圆周运动的圆心为O，由几何关系知，圆弧所对应的粒子运动的时间t＝＝＝·＝，因此，同种粒子以不同速率射入磁场，经历时间与它们的偏角α成正比，即t1∶t2∶t3＝90°∶60°∶30°＝3∶2∶1. ] 8．(多选)如图所示，平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为B．一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v从O点沿着与y轴夹角为30°的方向进入磁场，运动到A点时速度方向与x轴的正方向相同，不计粒子的重力，则下列说法正确的是(　　) A．该粒子带正电 B．A点与x轴的距离为 C．粒子由O到A经历时间t＝ D．运动过程中粒子的速度不变 BC　[根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示，根据左手定则及曲线运动的条件判断出此电荷带负电，故A错误；设点A与x轴的距离为d，由几何关系可得r－r cos 60°＝d，所以d＝0.5r，而粒子的轨迹半径为r＝，则得A点与x轴的距离为d＝，故B正确；粒子由O运动到A时速度方向改变了60°，