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1、 3.6带电粒子在匀强磁场中的运动1(2012郑州外国语学校高二检测)如果一带电粒子匀速进入一个磁场，除磁场力外不受其他任何力的作用，则带电粒子在磁场中可能做()A匀速运动B平抛运动C匀加速直线运动 D变速曲线运动解析：选AD.如果粒子运动方向与磁场方向平行，则它不会受到洛伦兹力，做匀速运动，A正确在其他情况下，洛伦兹力的方向总与速度方向垂直，速度大小不变，但方向变化，所以只能做变速曲线运动，D正确粒子的加速度方向时刻改变，所以不能做匀加速直线运动和平抛运动，故B、C均错21998年发射的“月球勘探者号”空间探测器，运用最新科技手段对月球进行近距离勘探，在研究月球磁场分布方面取得了新的成果月球
2、上的磁场极其微弱，探测器通过测量电子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱的分布，图3617中是探测器通过月球A、B、C、D四个位置时，电子运动的轨迹照片设电子速率相同，且与磁场方向垂直，其中磁场最强的位置是()图3617解析：选A.由粒子轨道半径公式r可知，磁场越强的地方，电子运动的轨道半径越小3如图3618所示，两个相同的带电粒子，不计重力，同时从A孔沿AD方向射入一正方形空腔中，空腔中有垂直纸面向里的匀强磁场，两粒子的运动轨迹分别为a和b，则两粒子的速率和在空腔中运动的时间的关系是() 图3618Avavb，tavb，tatbCvavb，tatb Dvavb，tatb解析：选C.由题图可知，半
3、径Ra2Rb，由于带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径为R，又两个带电粒子相同，所以va2vb.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T，则两带电粒子运动的周期相同，设周期为T，从C孔射出的粒子运动的时间ta，从B孔射出的粒子运动的时间Tb，所以tb2ta.故选项C正确41930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图3619所示这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是() 图3619A离子由加速器的中心附近进入加速器B离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量D离子从电场中获得能量解析：选AD.回旋加速器对离子加速时，离子是由加速器的中心附近
4、进入加速器的，故选项A正确，选项B错误；离子在磁场中运动时，洛伦兹力不做功，所以离子的能量不变，故选项C错误；D形盒D1、D2之间存在交变电场，当离子通过交变电场时，电场力对离子做正功，离子的能量增加，所以离子的能量是从电场中获得的，故选项D正确5如图3620所示，一束电子的电荷量为e，以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，穿过磁场时的速度方向与原来电子的入射方向的夹角是30，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间又是多少？图3620解析：电子在匀强磁场中运动时，只受洛伦兹力作用，故其轨道是圆弧的一部分又因洛伦兹力与速度v垂直，故圆心应在电子穿入和穿出时洛伦兹力延长线的交点
5、上从图中可以看出，AB弧所对的圆心角30，OB即为半径r，由几何关系可得：r2d.由牛顿第二定律得：qvB解得：m.带电粒子通过AB弧所用的时间，即穿过磁场的时间为：tT.答案：一、选择题1洛伦兹力使带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，下列各图中均标有带正电荷粒子的运动速度v，洛伦兹力F及磁场B的方向，虚线圆表示粒子的轨迹，其中可能出现的情况是()图3621解析：选A.由左手定则可判断出A正确，B选项中粒子应向上做圆周运动，C选项中粒子受力向左，应向左下方做圆周运动，D选项中，粒子应向右下方做圆周运动，故本题选A.2如图3622所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做
6、圆周运动的半径ra2rb，则可知(重力不计)() 图3622A两粒子都带正电，质量比ma/mb4B两粒子都带负电，质量比ma/mb4C两粒子都带正电，质量比ma/mb1/4D两粒子都带负电，质量比ma/mb1/4解析：选B.由于qaqb、EkaEkb，动能Ekmv2和粒子偏转半径r，可得m，可见m与半径r的平方成正比，故mamb41，再根据左手定则判知粒子应带负电，故B正确3在图3623中，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() 图3623A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
7、径越来越小解析：选B.由左手定则可判断电子运动轨迹向下弯曲又由r知，B减小，r越来越大，故电子的径迹是a.故B对，A、C、D都错4图3624是科学史上一张著名的实验照片，显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹云室放置在匀强磁场中，磁场方向垂直照片向里云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用分析此径迹可知粒子() 图3624A带正电，由下往上运动B带正电，由上往下运动C带负电，由上往下运动D带负电，由下往上运动解析：选A.从照片上看，径迹的轨道半径是不同的，下部半径大，上部半径小，根据半径公式R可知，下部速度大，上部速度小，这一定是粒子从下到上穿越了金属板而损失了动能，再根据左手定则，
8、可知粒子带正电，因此，正确的选项是A.5用回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可以采用下列哪几种方法()A将其磁感应强度增大为原来的2倍B将其磁感应强度增大为原来的4倍C将D形盒的半径增大为原来的2倍D将D形盒的半径增大为原来的4倍解析：选AC.粒子在回旋加速器中旋转的最大半径等于D形盒的半径R，由R得粒子最大动能Ekmv2，欲使最大动能为原来的4倍，可将B或R增大为原来的2倍，故A、C正确6(2012成都七中高二检测)如图3625所示，一带正电的粒子以速度v0垂直飞入，B、E、v0三者方向如图所示已知粒子在运动过程中所受的重力恰与电场力平衡，则带电粒子在运动过程
9、中() 图3625A机械能守恒B动能守恒C动能与电势能总和始终不变D电势能与机械能总和守恒解析：选BD.带正电的粒子受力如图所示，由题意知qEmg，所以粒子将在竖直面内做匀速圆周运动，动能不变，B对，上升时重力势能增大，下降时重力势能减少，机械能不守恒，A错，上升时，电场力做正功，电势能减少，下降时电势能增大，动能和电势能之和不守恒，C错，根据能的转化和守恒定律，电势能与机械能总和守恒，D对7(2012陕西师大附中高二检测)如图3626所示，有界匀强磁场边界线SPMN，速率不同的同种带电粒子从S点沿SP方向同时射入磁场其中穿过a点的粒子速度v1与MN垂直；穿过b点的粒子速度v2与MN成60角，
10、设粒子从S到a、b所需时间分别为t1和t2，则t1t2为(重力不计)() 图3626A13 B43C11 D32解析：选D.如图所示，可求出从a点射出的粒子对应的圆心角为90.从b点射出的粒子对应的圆心角为60.由t T，可得：t1t232，故D正确8两带电油滴在竖直向上的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B正交的空间做竖直平面内的匀速圆周运动，如图3627所示，则两油滴一定相同的是() 图3627带电性质运动周期运动半径运动速率A BC D解析：选A.由题意可知，mgqE，且电场力方向竖直向上，所以油滴带正电，由于T，故两油滴周期相同，由于运动速率不能确定，由r得，轨道半径不能确定，应选A.
11、9如图3628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是() 图3628A.，正电荷 B.，正电荷C.，负电荷 D.，负电荷解析：选C.因粒子进入磁场后首先穿过y轴正半轴，故粒子应带负电，作出粒子进入磁场后的运动轨迹如图所示，由图可知arrcos60，所以ra.根据牛顿运动定律可得qvBm所以r，可解得，正确选项为C.二、非选择题10(2012湖北孝感高中高二检测)如图3629所
12、示，一根水平光滑的绝缘直槽轨连接一个竖直放置的半径为R0.50 m的绝缘光滑槽轨槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B0.50 T有一个质量m0.10 g，带电荷量为q1.6103C的小球在水平轨道上向右运动若小球恰好能通过最高点，重力加速度g10 m/s2.试求：图3629(1)小球在最高点所受的洛伦兹力F；(2)小球的初速度v0.解析：(1)小球在最高点时，受重力和洛伦兹力则mgqvB解得v1 m/s所以FqvB1.610310.5 N0.8103N.(2)由机械能守恒可知：mv2mgRmv2解得v0 m/s.答案：(1)0.8103N(2) m/s11长为l的水平极板间，有垂直纸
13、面向里的匀强磁场，如图3630所示，磁感应强度为B，板间距离也为l，板不带电，现有质量为m、电荷量为q的正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v 水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，求速度v的大小应满足的条件图3630解析：依题意粒子打在板上的临界状态如图，由图可以看出当半径rr1或rr2时粒子不能打在板上由几何关系有r1l，rl22，故r2l.根据r，则v1，v2.那么欲使粒子不打在极板上，可使粒子速度v或v.答案：见解析12我国科学家研制的阿尔法磁谱仪曾由“发现号”航天飞机搭载升空，用于探索宇宙中的反物质(即由“反粒子”构成的物质)“反粒子”与其对应的粒子具有相同的质量和电荷量，但电荷符号相反例如氚核H的反粒子为H.设磁谱仪核心部分的截面区域是半径为r的圆形磁场区域，P为入射窗口，各粒子从P射入时的速度相同，且均为沿直径方向P、a、b、c、d、e为圆周的六个等分点如图3631所示如果反质子射入后打在a点，那么反氚核射入后将打在何处？其偏转角为多大？图3631解析：如图所示，反质子H在磁场中偏转，有qvBm解得R1打在a点，由几何知识R1rtan30r反氚核在磁场中偏转，有qvB3m解得R23R1.由几何知识知tan.所以60.可知打在b处，其偏转角为60.答案：b处60第 7 页 共 1 页
