物理选择性必修二1.3带电粒子在匀强磁场中的运动同步练习（优生加练 ）（学生版+教师版）

中小学教育资源及组卷应用平台 物理选择性必修二1.3带电粒子在匀强磁场中的运动同步练习（优生加练 ） 一、选择题 1．空间中存在方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，一个不计重力的带电粒子以某一初速度在该空间中做匀速直线运动。某时刻，粒子运动至P点处，此时撤掉空间中的电场，经过一段时间后，粒子的速度第一次与P点相反，此时恢复原来的电场，又经过相同的时间后，粒子到达Q点处。则线段PQ与粒子的初速度方向夹角的正切值为（　　） A． B．1 C． D． 【答案】D 【知识点】带电粒子在电场与磁场混合场中的运动 【解析】【解答】本题考查了带电粒子在复合场中的运动，关键搞清粒子在磁场和电场中的运动规律，结合牛顿第二定律、运动学公式进行求解。本题的难点在于用配速法解决粒子在叠加的电、磁场中的一般问题。粒子受到电场力与洛伦兹力做匀速直线运动，电场力与洛伦兹力平衡，则速度方向与电场力方向垂直，令速度方向水平向右，某时刻，粒子运动至P点处，此时撤掉空间中的电场，粒子的速度第一次与P点相反，此时粒子做匀速圆周运动轨迹恰好为半个圆周，则有， 解得， 粒子运动时间 此时恢复原来的电场，粒子速度与初速度相反，此时，洛伦兹力方向与电场力方向相同，将该速度v分解为向右的v和向左的2v，则向右的分速度v对应的洛伦兹力与电场力平衡，该分运动为向右的匀速直线运动，向左的分速度2v对应匀速圆周运动，则有， 解得， 可知，又经过相同的时间后，上述过程，粒子向右的分运动的分位移为 粒子另一个分运动做匀速圆周运动，其恰好经历半个圆周， 令线段PQ与粒子的初速度方向夹角为，则有 解得 故选D。 【分析】撤去电场后粒子从开始到达P点，粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可得半径大小，由运动学公式求可出周期；粒子在磁场中转半圈后恢复电场，此后的运动用配速法用运动的分解来完成，将水平向左的速度v分解为向右大小为v及向左的2v，那么粒子的运动可看成是向右的速度为v的匀速直线运动和速度为2v的匀速圆周运动的合运动。求出向右的分位移后，再求出向右的分位移，由几何关系得到结论。 2．威尔逊云室是带电粒子探测器，其原理是在云室内充入过饱和酒精蒸汽，当带电粒子经过云室时，带电粒子成为过饱和蒸汽的凝结核心，围绕带电粒子将生成微小的液滴，于是在带电粒子经过的路径上就会出现一条白色的雾迹，从而显示带电粒子的运行路径。在云室中带电粒子受到云室内饱和蒸汽对其的阻力，阻力大小与带电粒子运动的速度大小成正比。在不加磁场的情况下，一速度大小为v0，质量为m，电荷量为q的带电粒子在云室中沿直线通过s的路程后停止运动。现加入一个与粒子速度方向垂直、大小为B的匀强磁场，则带电粒子入射位置到停止运动时的位置之间的距离为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【知识点】动量定理；带电粒子在匀强磁场中的运动 【解析】【解答】无磁场时，带电粒子做直线运动，受到的阻力假设为 根据动量定理可知 由此可得 当有磁场时，以粒子初速度方向为轴、入射点位置为坐标原点建立坐标系，设带电粒子为正电荷，磁场方向垂直坐标平面向内，则沿轴方向由动量定理可知 沿方向由动量定理可知 由此两方程可以求解得到带电粒子停止运动时的位置坐标为 ， 最终可以得到粒子入射位置到停止运动时位置的距离大小为 故A正确，BCD错误。 故选A。 【分析】分两种情况分别列等式。 1、无磁场时，带电粒子做直线运动，根据动量定理可知，阻力为。 2、当有磁场时沿轴方向由动量定理可知，沿方向由动量定理可知，由此两方程可以求解得到带电粒子停止运动时的位置，最终可以得到粒子入射位置到停止运动时位置的距离大小。 3．如图所示，有一圆形区域匀强磁场，半径为R，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小 ... ...