高中3 带电粒子在匀强磁场中的运动同步训练题

这是一份高中3 带电粒子在匀强磁场中的运动同步训练题，共19页。
3　带电粒子在匀强磁场中的运动
基础过关练
题组一　定性处理半径、周期、时间的关系
1.(2020湖南茶陵三中高二月考)如图所示,带电粒子(不计重力)以速度v沿垂直于磁场的方向进入一匀强磁场,在磁场中做匀速圆周运动。设粒子做匀速圆周运动的轨迹半径为R,周期为T。如果仅增大粒子的入射速度v,下列说法正确的是 (　　)

A.R增大　　　B.R减小
C.T增大　　　D.T减小
2.(2021安徽、河南、山西高三下诊断性测试)如图所示,垂直于平面向外的匀强磁场的边界为平行四边形ABCD,其中E为BC边的中点,AE垂直于BC,一束电子以大小不同的速度沿AE方向射入磁场,不计电子的重力和电子间的相互作用,关于电子在磁场中运动的情况,下列说法正确的是 (　　)

A.入射速度越大的电子,其运动时间越长
B.入射速度越大的电子,其运动轨迹越长
C.从AB边射出的电子运动时间都相等
D.从BC边射出的电子运动时间都相等
题组二　定量计算半径、周期、时间
3.(2020陕西黄陵中学高二期末)质子和α粒子以相同的速率在同一匀强磁场中做匀速圆周运动,轨迹半径分别为R1和R2,周期分别为T1和T2,则下列选项正确的是 (　　)
A.R1∶R2=1∶2　T1∶T2=1∶2
B.R1∶R2=1∶1　T1∶T2=1∶1
C.R1∶R2=1∶1　T1∶T2=1∶2
D.R1∶R2=1∶2　T1∶T2=1∶1
4.(2021四川南充高级中学高二下月考)如图所示,边长为L的正方形有界匀强磁场ABCD,带电粒子从A点以某一速率沿AB方向射入磁场,恰好从C点沿BC方向飞出磁场;若带电粒子以相同的速率从AD的中点P垂直AD射入磁场,粒子将从DC边上的M点飞出磁场(M点未画出)。设粒子从A点运动到C点所用的时间为t1,由P点运动到M点所用时间为t2(带电粒子重力不计),则t1∶t2为 (　　)

A.2∶1　　　B.4∶3
C.3∶2　　　D.3∶2
5.(2021黑龙江省实验中学高二上月考)如图所示,两个速度大小不同的同种带电粒子1、2,沿水平方向从同一点垂直射入匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里。当它们从磁场下边界飞出时相对入射方向的偏转角分别为90°、60°,则它们在磁场中运动的 (　　)

A.轨迹半径之比为2∶1　　　B.速度之比为1∶2
C.时间之比为2∶3　　　D.周期之比为1∶2
6.(2021安徽芜湖高二上期末)(多选)如图所示,直径为D的圆形区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,某质量为m、带电荷量为q的粒子从圆上P点沿半径方向以一定速度射入磁场,从Q点飞出时偏离原方向2θ,不计粒子重力,则 (　　)

A.该粒子带正电
B.粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为D2tanθ
C.粒子射入磁场时速度大小为qBDmtanθ
D.粒子在磁场中运动的时间为2mθqB
7.(2021黑龙江哈尔滨师大附中高二上期末)(多选)如图甲所示有界匀强磁场Ⅰ的宽度与图乙所示圆形匀强磁场Ⅱ的半径相等,不计重力的粒子从左边界的M点以一定初速度水平向右垂直磁场方向射入磁场Ⅰ,从右边界射出时速度方向偏转了θ角;该粒子以同样的初速度沿半径方向垂直磁场方向射入磁场Ⅱ,射出磁场时速度方向偏转了2θ角,已知磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小分别为B1、B2,粒子在磁场中的运动时间分别为t1、t2,则 (　　)

A.B1B2=12　　　B.B1B2=cos θ
C.t1t2=12　　　D.t1t2=12cosθ
题组三　分析粒子在磁场中运动的轨迹
8.(2020重庆高二期末)一个带电粒子沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图所示。径迹上的每一小段都可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小(电荷量不变)。从图中情况可以确定 (　　)

A.粒子从a到b,带正电
B.粒子从a到b,带负电
C.粒子从b到a,带正电
D.粒子从b到a,带负电
9.(2021江苏盐城一中、大丰高级中学等四校高二上期中)如图所示,矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场,有3个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场,在纸面内做匀速圆周运动,运动轨迹为相应的圆弧,这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如下表所示:

粒子编号
质量
电荷量(q>0)
速度大小
1
m
-q
2v
2
2m
2q
3v
3
2m
q
v
由以上信息可知,从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为 (　　)
A.3、2、1　　　B.1、2、3
C.2、3、1　　　D.1、3、2
10.(2020山西寿阳一中高三月考)(多选)有一方向竖直向下的匀强磁场垂直于光滑绝缘水平面,如图所示(俯视图)。在A处静止放置一个不带电的金属球a,另一来自坐标原点的运动金属球b恰好沿y轴正方向撞向a球。碰撞后,关于两球的运动情景,可能正确的是 (　　)


11.(2020吉林通榆一中高二期末)(多选)如图所示,分界线MN上、下两侧有垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度分别为B1和B2。一质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力)从O点,以一定的初速度v0沿纸面垂直MN向上射出,经时间t又回到出发点O,形成了图示心形轨迹,则 (深度解析)

A.粒子一定带正电荷
B.MN上、下两侧的磁场方向相同
C.MN上、下两侧的磁感应强度的大小B1∶B2=1∶2
D.时间t=2πmqB2
12.(2021广东汕头金山中学高二上期末)(多选)薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域,高速带电粒子穿过铝板一次,在两个区域运动的轨迹如图,半径R1>R2,假定穿过铝板前后粒子的电荷量和质量保持不变,则该粒子 (　　)

A.从P点出发,从区域Ⅰ穿过铝板后到达区域Ⅱ
B.从Q点出发,从区域Ⅱ穿过铝板后到达区域Ⅰ
C.在Ⅰ、Ⅱ区域内运动的速度大小相同
D.在Ⅰ、Ⅱ区域内运动的时间相同
能力提升练
题组一　带电粒子在有界磁场中的运动
1.(2020江苏江阴四校高二上期中联考,)(多选)如图所示,在边界上方存在着垂直纸面向里的匀强磁场,有两个电荷量、质量均相同,分别带正电和负电的粒子(不计重力),从边界上的O点以相同速度先后射入磁场中,入射方向与边界成θ角,则两个粒子在磁场中(深度解析)

A.运动轨迹的半径相同
B.重新回到边界所用时间相同
C.重新回到边界时速度大小和方向相同
D.重新回到边界时与O点的距离相等
2.(2021四川成都棠湖中学高三上月考,)如图,在坐标系的第一和第四象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外的匀强磁场;在第二和第三象限内存在磁感应强度大小为12B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一个质量为m的电子从坐标原点处以速度v沿x轴正方向射入。在此之后,恰好第二次经过y轴时,电子与x轴的距离为 (　　)

A.6mveB　　　B.2mveB　　　C.4mveB　　　D.0
3.(2021湖北四地七校联盟高二上期中,)如图所示,半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场,P为磁场边界上的一点。大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子,在纸面内沿各个方向以相同速率v从P点射入磁场。这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上,PQ圆弧对应的圆心角恰好为106°。不计粒子重力和粒子间的相互作用,则该匀强磁场的磁感应强度大小为(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)(　　)

A.mvqR　　　B.5mv4qR　　　
C.5mv3qR　　　D.3mv5qR
题组二　带电粒子在组合场中的运动
4.(2020天津高三期末,)如图所示,在平面直角坐标系xOy的第二象限内有平行于y轴的匀强电场,电场强度大小为E,方向沿y轴负方向。在第一、四象限内有一个半径为R的圆,圆心坐标为(R,0),圆内有方向垂直于xOy平面向里的匀强磁场。一带正电的粒子(不计重力),以速度v0从第二象限内的P点沿平行于x轴的方向向右射入电场,通过坐标原点O进入第四象限,速度方向与x轴正方向成30°角,最后从Q点平行于y轴离开磁场,已知P点的横坐标为-2h。求:
(1)带电粒子的比荷qm;
(2)圆内磁场的磁感应强度B的大小;
(3)带电粒子从P点进入电场到从Q点射出磁场经历的总时间。深度解析










5.(2021山西名校高二上月考,)(多选)如图所示,M、N为两个同心金属圆环,半径分别为R1和R2,两圆环之间存在着沿金属环半径方向的电场,N环内存在着垂直于环面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,N环上有均匀分布的6个小孔,从M环的内侧边缘由静止释放一质量为m、电荷量为+q的粒子(不计重力),经电场加速后通过小孔射入磁场,经过一段时间,粒子再次回到出发点,全程与金属环无碰撞。则M、N间电压U满足的条件是 (　　)

A.U=qB2R22m　　　B.U=3qB2R222m
C.U=qB2R223m　　　D.U=qB2R226m
题组三　带电粒子在叠加场中的运动
6.(2021山西运城高中联合体高二上月考,)(多选)如图所示,空间中存在水平方向的匀强电场和匀强磁场,电场方向水平向左,磁场方向垂直纸面向里。一带电小球恰能以速度v0沿与水平方向成30°角斜向右下方做匀速直线运动,最后进入一轴线沿小球运动方向且固定摆放的一光滑绝缘管道(管道内径略大于小球直径),下列说法正确的是 (　　)

A.小球带负电
B.磁场和电场的大小关系为EB=3v0
C.若小球刚进入管道时撤去磁场,小球仍做匀速直线运动
D.若小球刚进入管道时撤去电场,小球的机械能守恒
7.(2021河南顶尖名校联盟高二上月考,)如图所示,在水平面上固定一倾角为θ=60°的光滑绝缘斜面OA,斜面所处整个空间存在垂直于斜面斜向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,电场强度大小E=5 V/m,磁感应强度大小B=33 T。一个电荷量为q=0.2 C、质量为m=0.1 kg的带电小球(带正电)在斜面顶端O点由静止释放,小球经过斜面上C点时离开斜面,运动到斜面下端A点正上方的D点(图中未画出)时加速度为0,重力加速度g=10 m/s2,则小球从O点到C点的时间和小球经过D点的速度大小分别为 (　　)

A.1.5 s;15 m/s　　　B.1.5 s;30 m/s
C.3 s;3 m/s　　　D.3 s;1.5 m/s
8.(2021天津南开高二上期末,)如图所示,在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场,在y