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

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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 〖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、感應強度增大為原來的2倍 B.將其磁感應強度增大為原來的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，然后讓粒子垂直進入磁感應強度為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？ [變式訓練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 [變式訓練3].如圖，勻強磁場寬度為L，磁

4、感應強度為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、 【活學活練】 〖基礎達標〗 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，而與交流電源的頻率無關 2.一回旋加速器，當外加磁場一定時，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，磁感應強度B的范圍怎樣？（設電子電量為e，質(zhì)量為m） 〖能力提升〗 7、一

8、個質(zhì)量為m，電量為q的負電荷在磁感應強度為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，作用在負電荷上的電場力恰好是磁場力的三倍，則負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C時的速度最大 D.離子到達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，勻強磁場的磁感應強度為B1=0.6 T.偏轉(zhuǎn)分離器的磁感應強度為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飛進磁場中運動，繼而垂直于y軸飛進電場中，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強度B的單位T不相當?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線，導線與磁鐵垂

14、直，給導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線，電流方向都向上，且Ia＞Ib，當加一個垂直于a、b所在平面內(nèi)的勻強磁場B時，導線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的通電直導線，導線沿磁場力方向移動了20 cm，若導線中電流強度為10 A，那么磁場力對通電導線所做的功是_____ 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，兩板間充滿磁感應強度

18、為0.5T的勻強磁場，磁場方向如圖所示.開始時，開關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)電場加速后進入磁場，穿過中間磁場進入右邊磁場后能按某一路徑再返回A點而重復前述過程．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）