2022年高二物理《第五節(jié) 帶電粒子在勻強磁場中的運動》練習(xí)

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1、2022年高二物理《第五節(jié) 帶電粒子在勻強磁場中的運動》練習(xí) 〖知識精講〗 A2 A3 A4 A1 知識點1. 回旋加速器 [例1] 回旋加速器是利用較低電壓的高頻電源， 使粒子經(jīng)多次加速獲得巨大速度的一種儀器， 工作原理如圖.下列說法正確的是( ) A.粒子在磁場中做勻速圓周運動 B.粒子由A0運動到A1比粒子由A2運動到A3 所用時間少 C.粒子的軌道半徑與它的速率成正比 D.粒子的運動周期和運動速率成正比 [變式訓(xùn)練1] 用回旋加速器來加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動能增加為原來的4倍，原則上可采用下列哪幾種方法( ) A.將其磁

2、感應(yīng)強度增大為原來的2倍 B.將其磁感應(yīng)強度增大為原來的4倍 C.將D形金屬盒的半徑增大為原來的2倍 D.將D形金屬盒的半徑增大為原來的4倍 知識點2. 質(zhì)譜儀 [例2]如圖所示，一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子從容器A下方小孔S1飄入電勢差為u的加速電場，然后讓粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強度為B的磁場中，最后打到底片D上. (1)粒子在S1區(qū)做什么運動? (2)在S2區(qū)做何種運動，在 S3區(qū)將做何種運動? (3)假如粒子沿一半圓運動打 到底片D上，B距離D多遠(yuǎn)？ [變式訓(xùn)練2]質(zhì)子和α粒子由靜止出發(fā)經(jīng)同一加速電場加速后，沿垂直磁感線方向進(jìn)入同

3、一勻強磁場，則它們在磁場中的各個運動參量間的關(guān)系正確的是_______ A.動能之比為1∶2 B.速率之比為∶1 C.軌道半徑之比為∶2 D.運動周期之比為1∶2 知識點3.帶電粒子在磁場中的運動 [例3]如圖所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向里的勻強磁場，一個帶電粒子（不計重力），從A點以速度v0垂直磁場方向射入磁場中，并從B點射出，∠AOB=120°，則該帶電粒子在磁場中運動的時間為_______ A.2πr/3v0 B.2πr/3v0 C.πr/3v0 D. πr/3v0 [變式訓(xùn)練3].如圖，勻強磁場寬度為L，磁

4、感應(yīng)強度為B，方向垂直紙面向里，有一質(zhì)量為m，電量為q的正粒子，以初速度垂直磁場方向從小孔C射入勻強磁場后從磁場右邊界A點射出，已知AB間距離為H. （1）求粒子的初速度v0. （2）粒子在磁場中的運動時間. 〖綜合拓展〗 [例4]如圖11-4-1絕緣直棒上的小球，其質(zhì)量為m、帶電荷量是＋q，小球可在棒上滑動．將此棒豎直放在互相垂直且在水平方向的勻強電場和勻強磁場中，電場強度是E，磁感應(yīng)強度是B，小球與棒間的動摩擦因數(shù)為，求小球由靜止沿棒下滑的最大加速度和最大速度（小球帶電荷量不變） B E 圖11-4-1

5、 【活學(xué)活練】 〖基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)〗 1.在回旋加速器中，下列說法正確的是( ) A.電場用來加速帶電粒子，磁場則使帶電粒子旋轉(zhuǎn) B.電場和磁場同時用來加速帶電粒子 C.在確定的交流電壓下，回旋加速器的半徑越大，同一帶電粒子獲得的動能越大 D.同一帶電粒子獲得的最大動能只與交流電源的電壓有關(guān)，而與交流電源的頻率無關(guān) 2.一回旋加速器，當(dāng)外加磁場一定時，可把質(zhì)子加速到v,使它獲得的能量為Ek，在不考慮相對論效應(yīng)的情況下，則 (1)能把α粒子加速到的速度為( ) Ａ.ｖ Ｂ. Ｃ.２ｖ Ｄ. (2)能使

6、α粒子獲得的動能為( ) Ａ.Ｅk Ｂ.２Ｅk Ｃ.Ｅk Ｄ.Ｅk (3)加速α粒子的交變電場頻率與加速質(zhì)子的交變電場頻率之比為( ) Ａ.１ Ｂ.２ Ｃ. Ｄ. 3、勻強磁場中如果帶電粒子的運動方向不和磁感應(yīng)強度方向垂直，它的運動軌道是什么樣的曲線？ 4、如圖所示，在第Ⅰ象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場.一對正、負(fù)電子分別以相同速率，沿與x軸成30°的方向從原點射入磁場，則正、負(fù)電子在磁場中運動的時間之比為(

7、 ) Ａ.1∶２ Ｂ.２∶１  Ｃ.１∶ Ｄ.１∶１ 5、如圖所示是理想的圓形磁場，半徑為R，磁感應(yīng)強度為B，一質(zhì)子（質(zhì)量為m，電量為e）向圓心方向射入磁場，離開磁場時方向與射入方向的夾角為120°，則質(zhì)子通過磁場所用的時間等于多少？ 6、兩極M、N相距為d，板長為5d，兩板未帶電，板間有垂直于紙面的勻強磁場，如圖所示，一大群電子沿平行于板的方向從各個位置以速度v射入板間，為了使電子都不從板間穿出，磁感應(yīng)強度B的范圍怎樣？（設(shè)電子電量為e，質(zhì)量為m） 〖能力提升〗 7、一

8、個質(zhì)量為m，電量為q的負(fù)電荷在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞固定的正電荷做勻速圓周運動，磁場方向垂直于它的運動平面，作用在負(fù)電荷上的電場力恰好是磁場力的三倍，則負(fù)電荷做圓周運動的角速度可能是：( ) A． B． C． D． A 8、在光滑絕緣水平面上，一輕繩拉著一個帶電小球繞豎直方向的軸O在勻強磁場中做逆時針方向的水平勻速圓周運動，磁場方向豎直向下，其俯視圖如圖11-4-16所示，若小球運動到A點時，由于某種原因，繩子突然斷開，關(guān)于小球在繩斷開后可能的運動情況，以下說法正確的是（ ） A．小球仍做逆時針勻速圓周運動，半徑不變 B

9、．小球仍做逆時針勻速圓周運動，但半徑減小 C．小球做順時針勻速圓周運動，半徑不變 D．小球做順時針勻速圓周運動，半徑減小 9、如圖所示，空間存在豎直向下的勻強電場和水平方向（垂直紙面向里）的勻強磁場，一離子在電場力和洛倫茲力共同作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，到達(dá)B點時速度為零，C為運動的最低點，不計重力，則_______ A.該離子必帶正電荷 B.A、B兩點位于同一高度 C.離子到達(dá)C時的速度最大 D.離子到達(dá)θ點后，將沿原曲線返回A點 10、如圖所示，正方形容器處在勻強磁場中，一束電子從a孔垂直于磁場射入容器中，其中一部分從c孔射出，另一部分從d孔射出，則___

10、____ A.從兩孔射出的電子速率之比Vc︰Vd=2︰1 B.從兩孔射出的電子在容器中運動所用的時間之比tc︰tc=1︰2 C.從兩孔射出的電子在容器中運動時間內(nèi)的加速度大小之比為ac︰ad=︰1 D.從兩孔射出的電子在容器中運動時間內(nèi)的加速度大小之比為ac︰ad=2︰1 11、如右圖所示為質(zhì)譜儀的示意圖.速度選擇器部分的勻強電場場強E=1.2×105 V/m，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B1=0.6 T.偏轉(zhuǎn)分離器的磁感應(yīng)強度為B2=0.8 T.求： （1）能通過速度選擇器的粒子速度多大？ （2）質(zhì)子和氘核進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在照相底片上后條紋之間的距離d為多少？ 12、如圖

11、所示，圖中y軸右側(cè)為磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，y軸的左側(cè)為電場強度為正的勻強電場，現(xiàn)有一電子從x軸上某點A與x軸成60°角的方向以速度v0飛進(jìn)磁場中運動，繼而垂直于y軸飛進(jìn)電場中，若電子的質(zhì)量為m，帶電量為e，問： （1）電子在磁場中飛行時間多大？ （2）電子再次穿過x軸時，距原點O的距離為多少？ 磁場單元檢測 第Ⅰ卷（選擇題，共40分） 一、本題共10小題；每小題4分，共40分.在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確.全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分. 1、關(guān)于磁感線的概念和性質(zhì)，以下說法中

12、正確的是（ ） A.磁感線上各點的切線方向就是各點的磁感應(yīng)強度方向 B.磁場中任意兩條磁感線均不可相交 C.鐵屑在磁場中的分布所形成的曲線就是磁感線 D.磁感線總是從磁體的N極出發(fā)指向磁體的S極 2、關(guān)于磁場和磁感線的描述，正確的說法是： ? A、磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于S極 ? B、磁場的方向就是通電導(dǎo)體在磁場中某點受磁場作用力的方向 ? C、沿磁感線方向，磁場逐漸減弱 ? D、在磁場強的地方同一通電導(dǎo)體受的安培力可能比在磁場弱的地方受的安培力小 ? 3、下列單位中與磁感應(yīng)強度B的單位T不相當(dāng)?shù)氖牵? ） A.Wb/m2 B.N/A·m

13、 C.N/C·m D.V·s/m2 4、一帶電粒子在勻強磁場中做勻速圓周運動.已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小為0.8 T，a、b是帶電粒子運動軌跡上的兩點，粒子從a到b的時間為1.2π×10－6 s，從b到a的時間為0.8π×10－6 s.則該粒子的質(zhì)量與其帶電量之比為（ ） A.1.25×10－5 kg/C B.8.0×10－7 kg/C C.4.8×10－6 kg/C D.4.0×10－6 kg/C 5、.如右圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中間的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂

14、直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用FN表示磁鐵對桌面的壓力，用Fμ表示桌面對磁鐵的摩擦力，電線中通電后（與通電前相比較）（ ） A.FN減小，F(xiàn)μ=0 B.FN減小，F(xiàn)μ≠0 C.FN增大，F(xiàn)μ=0 D.FN增大，F(xiàn)μ≠0 6、長為L的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強磁場，如右圖所示，磁感應(yīng)強度為B，板間距離也為L，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，電量為q的帶正電粒子（不計重力），從左邊極板間中點處垂直磁感線以速度v水平射入磁場，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是（ ） A.使粒子的速度v<

15、 B.使粒子的速度v> C.使粒子的速度v> D.使粒子的速度 7、如右圖所示，銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強磁場中，通電時銅板中電子流方向向上，由于磁場的作用，則（ ） A.板左側(cè)聚集較多電子，使b點電勢高于a點電勢 B.板左側(cè)聚集較多電子，使a點電勢高于b點電勢 C.板右側(cè)聚集較多電子，使a點電勢高于b點電勢 D.板右側(cè)聚集較多電子，使b點電勢高于a點電勢 8、關(guān)于某帶電粒子在磁場中的運動情況（不考慮其他場力的作用），下列說法中正確的是（ ） A.在一定條件下可做勻速直線運動 B.在一定條件下可做勻變速曲線運動 C.在一定條件下可做勻變速直線運動 D.除勻速直線運動

16、外，只能做變加速曲線運動 9、帶電粒子（不計重力）可能所處的狀態(tài)是 ①在磁場中處于平衡狀態(tài) ②在電場中做勻速圓周運動 ③在勻強磁場中做拋體運動 ④在勻強電場中做勻速直線運動： A、①② B、①③ C、②③ D、②④ 10、.如圖—5所示，a和b是兩條靠得很近的平行通電直導(dǎo)線，電流方向都向上，且Ia＞Ib，當(dāng)加一個垂直于a、b所在平面內(nèi)的勻強磁場B時，導(dǎo)線a恰好不再受安培力作用，則跟加磁場B以前相比較 a b A.b受的磁場力大于原來的2倍 B.b受的磁場力小于原來的2倍 C.b受的磁場力等于原來的2倍 D.b不再受磁場力的作用 第Ⅱ卷（非選擇題

17、，共60分） 二、本題共6小題；每小題4分，共24分.把答案填在題中的橫線上 11、在B=0.8 T的勻強磁場中放一根與磁場方向垂直、長度是0.5 m的通電直導(dǎo)線，導(dǎo)線沿磁場力方向移動了20 cm，若導(dǎo)線中電流強度為10 A，那么磁場力對通電導(dǎo)線所做的功是_____ J. 12、如右圖所示，在圓心為O、半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面向里的勻強磁場，一電子以速度v沿AO方向射入，后沿OB方向射出勻強磁場，若已知∠AOB=120°，則電子穿越此勻強磁場所經(jīng)歷的時間是____. 圖 – 10 13、.如圖—10所示，a、b兩平行金屬板間距為10cm，兩板間充滿磁感應(yīng)強度

18、為0.5T的勻強磁場，磁場方向如圖所示.開始時，開關(guān)S是斷開的，等離子體從左向右射入兩平行板之間，速度為 v0=400m/s，待穩(wěn)定后兩板之間的電壓為 V，S閉合時，流過電阻R的電流方向是 . 14、質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電粒子以速率v0在勻強磁場中做勻速圓周運動，磁場磁感應(yīng)強度為B，則粒子通過位移為mv/qB時所用的最小時間是 . 三、本題共4小題，共36分.解答寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟.只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位. 15、如右圖所示，一根長度為L

19、的均勻金屬桿用兩根勁度系數(shù)為K的輕彈簧水平懸掛在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里.當(dāng)金屬棒中通有由左向右電流I時，兩根輕彈簧比原長縮短Δx后金屬桿平衡，保持電流大小不變，方向相反流過金屬桿時，兩彈簧伸長Δx后金屬桿平衡，求勻強磁場的磁感應(yīng)強度B為多大？ 16、如右圖所示，勻強磁場寬L=30 cm，B=3.34×10－3 T，方向垂直紙面向里，設(shè)一質(zhì)子以v=1.6×105 m/s的速度垂直于磁場B的方向從小孔C射入磁場，然后打到照相底片上的A點.試求：（1）質(zhì)子在磁場中運動的軌道半徑r；（2）A點距入射線方向上的O點的距離H；（3）質(zhì)子從C孔射入到A點所需的時間t.（質(zhì)子的質(zhì)量

20、為1.67×10－27 kg；質(zhì)子的電量為1.6×10－19 C） 圖 – 13 17、將傾角為θ的足夠長的光滑絕緣斜面放在范圍足夠大的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，一個質(zhì)量為m，電荷量為q的帶電體沿斜面由靜止開始下滑,如圖－13所示.滑到某一位置開始離開斜面.問： (1)物體帶何種電荷? (2)物體剛離開斜面時的速度多大? (3)斜面長度至少為多少? 18、如圖所示，空間分布著圖示的勻強電場E(寬為L)和勻強磁場B，一帶電粒子質(zhì)量為m，電量為q,(不計重力)從A點由靜止釋放后經(jīng)電場加速后進(jìn)入磁場，穿過中間磁場進(jìn)入右邊磁場后能按某一路徑再返回A點而重復(fù)前述過程．求中間磁場的寬度d和粒子的運動周期（虛線為磁場分界線，并不表示有什么障礙物）