高二物理《帶電粒子在磁場中的運動》測試題1

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1、高二物理《帶電粒子在磁場中的運動》測試題 一、單項選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。每小題只有一個選項符合題意。 1. 關(guān)于帶負電的粒子（重力可忽略不計），下面說法中正確的是 ① 沿電場線方向飛入勻強電場，電場力做功，動能增加 ② 垂直電場線方向飛入勻強電場，電場力做功，動能增加 ③ 垂直磁感線方向飛入勻強磁場，磁場力不做功，動能不變 ④ 沿磁感線方向飛入勻強磁場，磁場力做功，動能增加 A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ 2、處在勻強磁場內(nèi)部的兩個電子A和B，分別以ｖ和2v的速率垂直射入勻強磁場中，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后，哪個電子先回到原來的出發(fā)點 A．條件不夠

2、無法比較 B．A先到達 C．B先到達 D．同時到達 3、有三束粒子，分別是質(zhì)子（p），氚核（）和α粒子，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場方向射入勻強磁場，（磁場方向垂直于紙面向里）則在下面四圖中，哪個圖正確地表示出這三束粒子的運動軌跡？ A． B． C． D． 4、有一勻強磁場被約束在一個長方形范圍內(nèi)，截面如圖中abcd，一束荷質(zhì)比相同的離子沿著圖中ａ到ｂ的方向垂直磁場射入，形成圖中甲、乙所示兩種軌跡，則 A．甲、乙離子具有相

3、同的運動速率 B．甲、乙離子在磁場區(qū)運動的時間相同 C．甲離子的動能肯定要大一些 D．乙離子在此磁場中運動的時間肯定長些 5、如下圖所示，在充電的平行金屬板間有勻強電場和方向垂直紙面向里的勻強磁場。一帶電粒子以速度v從左側(cè)射入，方向垂直于電場方向和磁場方向，當它從右側(cè)射出場區(qū)時，動能比射入時小，若要使帶電粒子從射入到射出動能是增加的，可采取的措施有（不計重力） A．可使電場強度增強 B．可使磁感應強度增強 C．可使粒子帶電性質(zhì)改變（如正變負） D．可使粒子射入時的動能增大 6、如圖所示，豎直向下的勻強磁場穿過光滑的絕緣水平面，在平面上的O

4、點處固定一帶電荷量為+Q的小球M，帶電荷量為－q的小球m以半徑為R，線速度為v，繞著O點做勻速圓周運動．若某時刻突然將小球M除去，則小球m可能出現(xiàn)以下哪些運動形式 A．仍以O點為圓心，半徑為R，線速度為v，沿逆時針方向做勻速圓周運動 B．以另一點為圓心，半徑為R，線速度為v，沿順時針方向做勻速圓周運動 C．以另一點為圓心，半徑小于R，線速度小于v，沿順時針方向做勻速圓周運動 D．沿原線速度方向做勻速直線運動 二、多項選擇題：本題共5小題，每小題4分，共20分。每小題有多個選項符合題意，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。 7、在勻強磁場中，一個帶電粒子作

5、勻速圓周運動，如果又順利進入另一個磁感強度是原來磁感強度２倍的勻強磁場，則 A．粒子的速率加倍，周期減半 B．粒子的速率不變，軌道半徑減半 C．粒子的速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4 D．粒子速率不變，周期減半 8、在某一區(qū)域，如圖所示，存在著電場強度為E的勻強電場和磁感強度為 B的勻強磁場，一束電子沿 Ox方向運動，在這個區(qū)域始終沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在這個區(qū)域內(nèi)E和B的方向可能是 A．E和 B都是沿 ox的正方向 B．E和 B都是沿 ox的反方向 C．E沿oz的正方向，B沿 oy的反方向 D．E沿 oy的正方向，B沿 oz的反方向 B 9、回旋加速器是加速帶電粒子的裝置

6、，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場，使粒子在通過狹縫時都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時的動能，則下列說法中正確的是 A．增大磁場的磁感應強度 B．增大勻強電場間的加速電壓 C．增大D形金屬盒的半徑 D．減小狹縫間的距離 10、設空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場，如圖所示，已知一離子在電場力和洛侖茲力作用下，從靜止開始自A沿曲線ACB運動，到達B點時，速度為零，C點為最低點，不計重力，以下說法正確的是 A．離子必帶正電荷

7、 B．A點和B點位于同一高度 C．離子在C點時速度最大 D．離子到B點后，將沿曲線返回A點 11、如圖所示，虛線所示的區(qū)域內(nèi)，有方向垂直于畫面向里的勻強磁場，從邊緣A處有一束速度各不相同的質(zhì)子沿半徑方向射入磁場，這些質(zhì)子在磁場區(qū)運動過程中 A．運動時間越長，其軌跡越長 B．運動時間越長，其軌跡對應的圓心角越大 C．運動時間越長，射出的速率越大 D．運動時間越長，射出磁場時速度方向偏轉(zhuǎn)角越大 三、計算題：本題共5小題，共76分，解答時請寫出必要的文字說明，方程式和重要的演算步驟，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

8、寫出數(shù)值和單位。 12、（14分）如圖所示，在相互垂直的勻強磁場和勻強電場中放一光滑的足夠長的斜面，傾斜角為30，并固定在水平面上，電場強度為E，磁感應強度為B，質(zhì)量為m，電量為+q的小球，靜止在斜面的頂端，這時小球?qū)π泵娴恼龎毫榱?，若迅速地把電場方向改變?yōu)樨Q直向下，則小球能在斜面上滑多遠？ 13、（15分）一個質(zhì)量為m帶電量為+q的小球以水平初速度v0自離地面h高度處做平拋運動。不計空氣阻力。重力加速度為g。試回答下列問題： （1）小球自拋出到第一次落地至點P的過程中發(fā)生的位移s大小是多少？ （2）若在空間加一個豎直方向的勻強電場，發(fā)現(xiàn)小球水平拋出后做勻速直

9、線運動，則勻強電場強度E是多大？ （3）若在空間再加一個垂直紙面向外的勻強磁場，發(fā)現(xiàn)小球第一次落地點仍然是P。試問磁感應強度B是多大？ 14、（15分）用一根長L=0.8m的輕繩，吊一質(zhì)量為m=1.0g的帶電小球，放在磁感應強度B=0.1T，方向如圖所示的勻強磁場中，把小球拉到懸點的右端，輕繩剛好水平拉直，將小球由靜止釋放，小球便在垂直于磁場的豎直平面內(nèi)擺動，當小球第一次擺到低點時，懸線的拉力恰好為零(重力加速度g取10m/s2).試問： (1)小球帶何種電荷？電量為多少？ (2)當小球第二次經(jīng)過最低點時，懸線對小球的拉力多大？ 15、(16分)如

10、圖所示，某一空間分布著有理想邊界的勻強電場和勻強磁場。左側(cè)勻強電場的場強大小為E、方向水平向右，電場寬度為L；中間區(qū)域勻強磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外。右側(cè)區(qū)域勻強磁場的磁感應強度大小也為B，方向垂直紙面向里，其右邊界可向右邊無限延伸。一個質(zhì)量為m、電量為q、不計重力的帶正電的粒子從電場的左邊緣的O點由靜止開始運動，穿過中間磁場區(qū)域進入右側(cè)磁場區(qū)域后，又回到O點，然后重復上述運動過程。求： （1）帶電粒子在磁場中的軌道半徑 （2）中間磁場區(qū)域的寬度d； （3）帶電粒子從O點開始運動到第一次回到O點所用時間t。 16、（1

11、6分）如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場。質(zhì)量為m、電量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運動。A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢都為零，每當粒子飛經(jīng)A板時，A板電勢升高為+v，B板電勢仍保持為零，粒子在兩板間得到加速，每當粒子離開B板時，A板電勢又降為零，粒子在電場中一次次加速下動能不斷增大，而繞行半徑不變。 （1）設t=0時粒子靜止在A板小孔處，在電場作用下加速，并繞行第一圈，求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能Ekn。 （2）為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動，磁場必須周期性遞增，求粒子繞行第n圈時的磁感強度Bn。 （3

12、）求粒子繞行n圈所需的總時間tn（設極板間距遠小于R） 參考答案 1、B 2、D 3、C 4、D 5、A 6、B 7、BD 8、ABC 9、AC 10、ABC 11、BD 12、解析：電場向上時mg=qE ，電場反向后重力與電場力的合力Ｆ=mg+qE=2mg 隨速度增大洛侖茲力ｆ增大，當ｆ增大到與Ｆ垂直斜面的分力時，斜面支持力為零，小球?qū)㈦x開斜面。根據(jù)qvB=Fcos30=2mgcos30，可求出離開斜面時速度。設小球下滑距離為S，由動能定理有Fsin30S=mv2/2，可解出S=3m2g /

13、2q2B2 13、解：（1） （1分） （1分） 得 （2分） （2）mg=qE （2分） （3）由 （1分） 得 （2分） （2分） ∴ （2分） 14、解：(1)設小球第一次到達最低點速度為v，則由動能定理可得： 在最低點由牛頓第二定律得; ，解得q=7.510-2C ， 帶負電. (2) 小球第二次到達最低點速度仍為v，牛頓第二定律得：， 解得F=0.06N。 15、解析：（1）帶電粒子在電場中加速，由動能定理，可得： (1分) 帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn)，由牛頓第二定律，可得： （1分） 由以上兩式，可得 （1分） O O3 O1 O2 600 （2）由于在兩磁場區(qū)域中粒子運動半徑相同，如圖所示，三段圓弧的圓心組成的三角形ΔO1O2O3是等邊三角形，其邊長為2R。所以中間磁場區(qū)域的寬度為 （3分） （3）在電場中 ， (1分) 在中間磁場中運動時間 (1分) 在右側(cè)磁場中運動時間， (1分) 則粒子第一次回到O點的所用時間為 16、