课后提升练(四) 带电粒子在匀强磁场中的运动（Word练习）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

课后提升练(四)　带电粒子在匀强磁场中的运动 [对应学生用书P109] 1．下列各图反映的是带电粒子在匀强磁场中沿垂直于磁场方向做匀速圆周运动的情况，其中正确的是(　　) 　 A 　　　 B C 　　 　 D D　解析：带电粒子在匀强磁场中沿垂直于磁场方向做匀速圆周运动，其向心力由洛伦兹力提供，由左手定则可判断，D正确。 2．有三束粒子，分别是质子(H)、氚核(H)和α(He)粒子束，如果它们均以相同的速度垂直射入匀强磁场(磁场方向垂直于纸面向里)，图中能正确表示这三束粒子的运动轨迹的是(　　) 　　　 　A　　 　　 B　　 　　C　　 　　D C　解析：由粒子在磁场中运动的半径r＝可知，质子、氚核、α粒子的轨迹半径之比r1∶r2∶r3＝∶∶＝∶∶＝1∶3∶2，所以三种粒子的轨道半径应该是质子最小，氚核最大，C正确。 3．如图所示，水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将(　　) A．沿路径a运动，轨迹是圆 B．沿路径a运动，轨迹半径越来越大 C．沿路径a运动，轨迹半径越来越小 D．沿路径b运动，轨迹半径越来越小 B　解析：由左手定则可判断电子的运动轨迹向下弯曲，又由r＝可知，B逐渐减小，r越来越大，故电子的径迹是a，B正确。 4．(多选)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。下列表述正确的是(　　) A．N带正电，M带负电 B．M的速率大于N的速率 C．洛伦兹力对M做正功，对N做负功 D．M的运行时间小于N的运行时间 AB　解析：由左手定则可知M带负电，N带正电，A正确；粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，得qvB＝m，解得r＝，在质量与电荷量相同的情况下，半径大说明粒子的速率大，因此M的速率大于N的速率，B正确；洛伦兹力的方向与速度方向始终垂直，所以洛伦兹力不对粒子做功，C错误；粒子在磁场中运动半周，即时间为其周期的一半，而周期为T＝，与粒子运动的速度无关，所以M的运行时间等于N的运行时间，D错误。 5．两个质量相同、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。若不计粒子的重力，则下列说法正确的是(　　) 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粒子的动能较大 D．b粒子在磁场中运动的时间较长 C　解析：粒子向右运动，根据左手定则，b粒子向上偏转，应当带正电，a粒子向下偏转，应当带负电，A错误；根据洛伦兹力提供向心力，有qvB＝，解得r＝，故半径较大的b粒子的速度大，动能也大，C正确；由F洛＝qvB可知，速度大的b粒子受到的洛伦兹力较大，B错误；粒子在磁场中做圆周运动的周期T＝，因此a、b两粒子做圆周运动的周期相同，则在磁场中偏转角大的粒子运动时间长，a粒子的偏转角大，因此a粒子运动的时间长，D错误。 6．如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，正、负电子分别以相同的速度沿与x轴成60°角的方向从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动的时间之比为(　　) A．1∶2 B．2∶1 C．1∶ D．∶1 A　解析：根据T＝可知，正电子和负电子的周期相同。根据左手定则，正电子在洛伦兹力的作用下逆时针做匀速圆周运动，弦切角等于30°，圆心角等于60°，在磁场中的运动时间为t1＝×T＝；负电子在洛伦兹力的作用下顺时针做匀速圆周运动，弦切角等于60°，圆心角等于120°，在磁场中的运动时间为t2＝×T＝，因此正、负电子在磁场中运动的时间之比为t1∶t2＝1∶2，A正确。 7．(多选)如图，在平面直角坐标系Oxy的第一象限内，存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。大量质量为m、电荷量为q的同种粒子从y轴上的P(0，L)点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设粒子入射速度的方向与y轴正方向的夹角为α(0≤α≤180°)，当α＝150°时，粒子垂直x轴离开磁场。不计粒子的重力，则(　　) A．粒子一定带正电 B．当α＝45°时，粒子也垂直x轴离开磁场 C．粒子的入射速率为 D．粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为3L ACD　解析：根据题意并结合左手定则可知粒子带正电，A正确；当α＝150°时，粒子垂直x轴离开磁场，运动轨迹如图甲所示，粒子运动的半径为r＝＝2L，由洛伦兹力提供向心力得qvB＝m，解得粒子的入射速率v＝，C正确；若α＝45°，粒子的运动轨迹如图乙所示，根据几何关系可知粒子离开磁场时与x轴不垂直，B错误；粒子离开磁场的位置距离O点最远时，粒子在磁场中的轨迹为半圆，如图丙所示，根据几何关系可知(2r)