高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 带电粒子在匀强磁场中的运动精品精练

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1.3.2 带电粒子在有界磁场中的运动   同步练习一、单选题1．（2022·全国·高二课时练习）如图所示，一束电子以不同速率沿图示水平方向飞入横截面是一正方形的匀强磁场，只考虑洛伦兹力作用，下列说法正确的是（　　）A．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线所对应的圆心角越大B．电子的速率不同，它们在磁场中运动的时间一定不相同C．电子在磁场中运动时间越长，其轨迹线越长D．在磁场中运动时间相同的电子，其轨迹线一定重合2．（2022·全国·高二单元测试）如图所示，在Oxy平面直角坐标系的轴右侧、以原点O为圆心的半圆形区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于Oxy平面并指向纸面里。在坐标原点O有一个粒子发射源，可以沿x轴正方向先后发射质量相同、速度大小不相同的两个粒子（重力均不计），二者电荷量相同电性相反。一个粒子在磁场中运动一段时间t1后从P1点离开磁场，在磁场中运动的轨迹半径为r1；另一个粒子在磁场中运动一段时间 t2后从P2点离开磁场，在磁场中运动的轨迹半径为r2。下列说法正确的是（　　）A．t1=t2，   r1=r2 B．t1>t2，r1 >r2 C．t1<t2，   r1 <r2 D．t1<t2， r1>r23．（2022·全国·高考真题）如图，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为m、电荷量为的带电粒子从圆周上的M点沿直径方向射入磁场。若粒子射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转；若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则为（　　）A． B． C． D．4．（2022·江苏省镇江第一中学高二期末）如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，AC是圆O的水平直径，P是圆周上的一点，P点离AC的距离为R，一个质量为m、电荷量为q的带负电粒子以一定的速度从A点沿AC方向射入，粒子在磁场中运动的偏向角为90°，保持粒子的速度大小、方向不变，让粒子从P点射入磁场，则粒子在磁场中运动的时间为（　　）A． B． C． D．5．（2022·全国·高二专题练习）如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里且磁感应强度大小为B的匀强磁场，在x轴下方存在垂直于纸面向外且磁感应强度大小为的匀强磁场。一带负电的粒子，带电荷量为q，质量为m，从原点O与x轴成30°角斜向上射入磁场，且在x轴上方磁场中运动的半径为R，不计粒子重力，则（　　）A．粒子经磁场偏转后一定能回到原点OB．粒子在x轴上方和下方磁场中运动的半径之比为2∶1C．粒子完成一次周期性运动的时间为D．粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进了3R二、多选题6．（2021·河南·登封市嵩阳高级中学高二阶段练习）如图所示，在空间中存在垂直于纸面向里的匀强磁场，质子和某种粒子从磁场下边界上的O点均与成角以相同的速度（在纸面内，为锐角）射入磁场中，发现质子从边界上的F点离开磁场，另一粒子从E点离开磁场。已知。不计粒子的重力和粒子间的相互作用力，下列说法正确的是（　　）A．从E点飞出的可能是粒子B．从E点飞出的可能是氚核C．两种粒子在磁场中的运动时间相等D．两种粒子在磁场中的运动轨迹对应的圆心角相等7．（2022·宁夏·银川唐徕回民中学高二期末）如图所示，左右边界分别为PP′、QQ′的匀强磁场的宽度为d，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。一个质量为m、电荷量为q的粒子，沿图示方向以速度v0垂直射入磁场。欲使粒子不能从边界QQ′射出，粒子入射速度v0的最大值可能是（　　）A． B． C． D．8．（2021·湖北·高考真题）一电中性微粒静止在垂直纸面向里的匀强磁场中，在某一时刻突然分裂成a、b和c三个微粒，a和b在磁场中做半径相等的匀速圆周运动，环绕方向如图所示，c未在图中标出。仅考虑磁场对带电微粒的作用力，下列说法正确的是（　　）A．a带负电荷 B．b带正电荷C．c带负电荷 D．a和b的动量大小一定相等9．（2021·全国·高二单元测试）电荷量分别为q和-q的两个带电粒子a、b分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，磁场宽度为d且AB=d，两粒子同时由A点射入，同时到达B点，如图所示，则（　　）A．a粒子带负电，b粒子带正电 B．两粒子的轨道半径之比C．两粒子的速度之比va：vb=1：2 D．两粒子的质量之比ma：mb=1：210．（2021·海南·高考真题）如图，在平面直角坐标系的第一象限内，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、电量为q的相同粒子从y轴上的点，以相同的速率在纸面内沿不同方向先后射入磁场，设入射速度方向与y轴正方向的夹角为。当时，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．当时，粒子也垂直x轴离开磁场C．粒子入射速率为D．粒子离开磁场的位置到O点的最大距离为三、解答题11．（2021·全国·高二专题练习）一个重力不计的带电粒子，以大小为v的速度从坐标（0，L）的a点，平行于x轴射入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，并从x轴上b点射出磁场，射出速度方向与x轴正方向夹角为60°，如图所示。求： (1)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；(2)带电粒子的比荷及粒子从a点运动到b点的时间；(3)其他条件不变，要使该粒子恰从O点射出磁场，粒子入射速度的大小。  12．（2022·河北·石家庄二中高二期末）如图所示，abcd为纸面内矩形的四个顶点，矩形区域内（含边界）处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，ad=L，ab=L。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子，从a点沿ab方向运动，不计粒子重力。求：（1）粒子能通过cd边的最小速度v；（2）粒子能通过cd边的最短时间t。  13．（2020·全国·高二课时练习）如图所示的狭长区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，区域的左、右两边界均沿竖直方向，磁场磁感应强度的大小为B。某种质量为m，电荷量为q的带正电粒子从左边界上的P点以水平向右的初速度v进入磁场区域，该粒子的运动轨迹恰好与磁场右边界相切。重力的影响忽略不计。(1)求该粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径和周期；(2)求磁场左、右两边界之间的距离L。  14．（2021·全国·高二单元测试）在以坐标原点O为圆心、半径为r的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示．一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x轴的交点A处以速度v沿－x方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿＋y方向飞出。（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷；（2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B′，该粒子仍从A处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B′的大小；此次粒子在磁场中运动所用时间t是多少？