2022年江苏省扬州市维扬中学高二物理《第五节带电粒子在匀强磁场中的运动》练习.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载第五节 带电粒子在匀强磁场中的运动学问点 1. 回旋加速器 例 1 回旋加速器是利用较低电压的高频电源,使粒子经多次加速获得庞大速度的一种仪器,工作原理如图 . 以下说法正确选项A.粒子在磁场中做匀速圆周运动AAA4 B.粒子由 A0运动到 A1 比粒子由 A2 运动到 A3 所用时间少AC.粒子的轨道半径与它的速率成正比D.粒子的运动周期和运动速率成正比 变式训练1 用回旋加速器来加速质子,为了使质子获得的动能增加为原先的4 倍,原就上可采纳以下哪几种方法A.将其磁感应强度增大为原先的 2 倍B.将其磁感应强度增大为原先的 4 倍C.将 D形金属盒的半径增大为原先的 2 倍D.将 D形金属盒的半径增大为原先的 4 倍学问点 2. 质谱仪 例 2 如下列图, 一质量为 m,电荷量为 q 的粒子淡定器 A 下方小孔 S1飘入电势差为 u 的加速电场, 然后让粒子垂直进入磁感应强度为 B的磁场中,最终打究竟片 D上. 1 粒子在 S1区做什么运动 . 2 在 S2 区做何种运动,在S3 区将做何种运动 . 3 假如粒子沿一半圆运动打究竟片 D上, B距离 D多远？ 变式训练 2 质子和 粒子由静止动身经同一加速电场加速后,沿垂直磁感线方向进入同一匀强磁场,就它们在磁场中的各个运动参量间的关系正确选项 _ A.动能之比为 12 B. 速率之比为 2 1 C.轨道半径之比为 2 2 D.运动周期之比为 12 学问点 3. 带电粒子在磁场中的运动 例 3 如下列图,半径为r 的圆形空间内,存在着垂直于纸面对里的匀强磁场,一个带电粒子（不计重力）,从 A 点以速度 v0 垂直磁场方向射入磁场中,并从 B 点射出, AOB=120° ,就该带电粒子在磁场中运动的时间为_ 名师归纳总结 A.2 r /3 v0B.23 r/3v0第 1 页,共 7 页C. r /3 v0D. 3 r/3v0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载 变式训练 3. 如图,匀强磁场宽度为 L,磁感应强度为 B,方向垂直纸面对里,有一质量为 m,电量为 q 的正粒子, 以初速度垂直磁场方向从小孔C射入匀强磁场后从磁场右边界A 点射出,已知AB间距离为 H.（1）求粒子的初速度v0.（2）粒子在磁场中的运动时间. 综合拓展 例 4 如图 11-4-1 绝缘直棒上的小球,其质量为 m、带电荷量是q,小球可在棒上滑 动将此棒竖直放在相互垂直且在水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度是 E,磁感应 强度是 B,小球与棒间的动摩擦因数为,求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度（小球带电荷量不变）B E图 11-4-1基础达标1. 在回旋加速器中,以下说法正确选项 A.电场用来加速带电粒子,磁场就使带电粒子旋转 B.电场和磁场同时用来加速带电粒子 C.在确定的沟通电压下,回旋加速器的半径越大,同一带电粒子获得的动能越大 D.同一带电粒子获得的最大动能只与沟通电源的电压有关,而与沟通电源的频率无关2. 一回旋加速器,当外加磁场肯定时,可把质子加速到v, 使它获得的能量为Ek,在不考虑相对论效应的情形下,就1 能把 . 2 能使 . k 3 加速 . 粒子加速到的速度为.1v. .1v24粒子获得的动能为. k .1 k 2.1 k 4粒子的交变电场频率与加速质子的交变电场频率之比为. . 1. 1243、匀强磁场中假如带电粒子的运动方向不和磁感应强度方向垂直,它的运动轨道是什么 样的曲线？名师归纳总结 4、如下列图, 在第 象限内有垂直纸面对里的匀强磁场. 一对正、负电第 2 页,共 7 页子分别以相同速率,沿与x 轴成 30° 的方向从原点射入磁场,就正、负电子在磁场中运动的时间之比为 .1 . . 3.- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载B,一质子（质量为m,电量为5、如下列图是抱负的圆形磁场,半径为R,磁感应强度为e）向圆心方向射入磁场,离开磁场时方向与射入方向的夹角为 的时间等于多少？120° ,就质子通过磁场所用6、两极 M、N 相距为 d,板长为 5d,两板未带电,板间有垂直于纸面的匀强磁场,如图所示,一大群电子沿平行于板的方向从各个位置以速度v 射入板间,为了使电子都不从板间穿出,磁感应强度B 的范畴怎样？（设电子电量为e,质量为 m）才能提升7、一个质量为m,电量为 q 的负电荷在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕固定的正电荷做匀速圆周运动,磁场方向垂直于它的运动平面,作用在负电荷上的电场力恰好是磁场力的三倍,就负电荷做圆周运动的角速度 qBO在匀强磁场中做逆时针A4qB m B 3qB C 2qB Dmmm8、在光滑绝缘水平面上,一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴方向的水平匀速圆周运动,磁场方向竖直向下,其俯视图如图11-4-16所示,如小球运动到 A 点时,由于某种缘由,绳子突然断开,关于小球在绳断开后可能的运动情形,以下说法正确选项（）A A小球仍做逆时针匀速圆周运动,半径不变 B小球仍做逆时针匀速圆周运动,但半径减小C小球做顺时针匀速圆周运动,半径不变D小球做顺时针匀速圆周运动,半径减小9、如下列图,空间存在竖直向下的匀强电场和水平方向（垂直纸面对里）的匀强磁场,名师归纳总结 一离子在电场力和洛伦兹力共同作用下,从静止开头自A 点沿曲线ACB运动,到达B 点时速第 3 页,共 7 页度为零, C为运动的最低点,不计重力,就_ A.该离子必带正电荷 B.A、B 两点位于同一高度C.离子到达 C时的速度最大 D.离子到达 点后,将沿原曲线返回A 点- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载10、如下列图,正方形容器处在匀强磁场中,一束电子从a 孔垂直于磁场射入容器中,其中一部分从 c 孔射出,另一部分从 d 孔射出,就 _ A.从两孔射出的电子速率之比 VcVd=21 B.从两孔射出的电子在容器中运动所用的时间之比 tc tc=12 C.从两孔射出的电子在容器中运动时间内的加速度大小之比为 acad= 2 1 D.从两孔射出的电子在容器中运动时间内的加速度大小之比为 acad=21 11、如右图所示为质谱仪的示意图 . 速度挑选器部分的匀强电场场强 E=1.2 × 10 5 V/m ,匀强磁场的磁感应强度为 B1=0.6 T. 偏转分别器的磁感应强度为 B2=0.8 T. 求：（1）能通过速度挑选器的粒子速度多大？（2）质子和氘核进入偏转分别器后打在照相底片上后条纹之间的距离 d 为多少？12、如下列图,图中 y 轴右侧为磁感应强度为 B 的匀强磁场, y 轴的左侧为电场强度为正的匀强电场, 现有一电子从 x 轴上某点 A与 x 轴成 60° 角的方向以速度 v0飞进磁场中运动,继而垂直于 y 轴飞进电场中,如电子的质量为 m,带电量为 e,问：（1）电子在磁场中飞行时间多大？名师归纳总结 （2）电子再次穿过x 轴时,距原点O的距离为多少？第 4 页,共 7 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载磁场单元检测第一卷（挑选题,共 40 分）一、此题共 10 小题；每道题 4 分,共 40 分 . 在每道题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确 . 全部选对的得 4 分,选不全的得 2 分,有选错或不答的得 0 分. 1、关于磁感线的概念和性质,以下说法中正确选项（）A.磁感线上各点的切线方向就是各点的磁感应强度方向B.磁场中任意两条磁感线均不行相交C.铁屑在磁场中的分布所形成的曲线就是磁感线D.磁感线总是从磁体的N极动身指向磁体的S 极2、关于磁场和磁感线的描述,正确的说法是： A 、磁感线从磁体的N极动身,终止于S 极 B 、磁场的方向就是通电导体在磁场中某点受磁场作用力的方向 C、沿磁感线方向,磁场逐步减弱 D、在磁场强的地方同一通电导体受的安培力可能比在磁场弱的地方受的安培力小3、以下单位中与磁感应强度 B 的单位 T 不相当的是（）A.Wb/m 2 B.N/A·m C.N/C·m D.V·s/m 2 4、一带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 . 已知匀强磁场的磁感应强度大小为 0.8 T,a、b是带电粒子运动轨迹上的两点,粒子从 a 到 b 的时间为 1.2 × 106 s,从 b 到 a 的时间为 0.8 × 10 6 s. 就该粒子的质量与其带电量之比为（）A.1.25 × 105 kg/C B.8.0× 107 kg/C C.4.8 × 106 kg/C D.4.0× 10 6 kg/C 5、. 如右图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其正中间的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面对里的电流,用 FN表示磁铁对桌面的压力,用 F 表示桌面对磁铁的摩擦力,电线中通电后（与通电前相比较）（）A.FN减小, F =0 B. FN减小, F 0 C.FN增大, F =0 D. FN增大, F 0 6、长为 L 的水平极板间,有垂直纸面对里的匀强磁场,如右图所示,磁感应强度为 B,板间距离也为 L,板不带电,现有质量为 m,电量为 q 的带正电粒子（不计重力） ,从左边极板间中点处垂直磁感线以速度 v 水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采纳的方法是（）A. 使粒子的速度 v< BqL B. 使粒子的速度 v> 5 BqL4 m 4 mC.使粒子的速度 v> BqL D. 使粒子的速度 BqL v 5 BqLm 4 m 4 m7、如右图所示,铜质导电板置于匀强磁场中,通电时铜板中电子流名师归纳总结 方向向上,由于磁场的作用,就（）,以下说法中正确选项（）第 5 页,共 7 页A.板左侧集合较多电子,使b 点电势高于a 点电势B.板左侧集合较多电子,使a 点电势高于b 点电势C.板右侧集合较多电子,使a 点电势高于b 点电势D.板右侧集合较多电子,使b 点电势高于a 点电势8、关于某带电粒子在磁场中的运动情形（不考虑其他场力的作用）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载A.在肯定条件下可做匀速直线运动B.在肯定条件下可做匀变速曲线运动C.在肯定条件下可做匀变速直线运动D.除匀速直线运动外,只能做变加速曲线运动9、带电粒子（不计重力）可能所处的状态是在磁场中处于平稳状态 在电场中做匀速圆周运动在匀强磁场中做抛体运动 在匀强电场中做匀速直线运动：A、 B 、 C、 D、10、. 如图 5 所示, a 和 b 是两条靠得很近的平行通电直导线,电流方向都向上,且 Ia Ib,当加一个垂直于 a、b 所在平面内的匀强磁场 B 时,导线 a 恰好不再受安培力作用,就跟加磁场 B 以前相比较A.b 受的磁场力大于原先的2 倍a b B.b 受的磁场力小于原先的2 倍C.b 受的磁场力等于原先的2 倍D.b 不再受磁场力的作用第二卷（非挑选题,共 60 分）二、此题共 6 小题；每道题 4 分,共 24 分. 把答案填在题中的横线上11、在 B=0.8 T 的匀强磁场中放一根与磁场方向垂直、长度是 0.5 m 的通电直导线,导线沿磁场力方向移动了 20 cm,如导线中电流强度为 10 A,那么磁场力对通电导线所做的功是 _ J. 12、如右图所示,在圆心为 O、半径为 r 的圆形区域内有方向垂直纸面对里的匀强磁场,一电子以速度 v 沿 AO方向射入,后沿 OB方向射出匀强磁场,如已知 AOB=120° ,就电子穿越此匀强磁场所经受的时间是 _. 13、. 如图 10 所示, a、b 两平行金属板间距为 10cm,两板间布满磁感应强度为 0.5T 的匀强磁场,磁场方向如下列图 . 开头时,开关 S 是断开的,等离子体从左向右射入两平行板之间,速度为 v0=400m/s,待稳固后两板之间的电压为 V,S 闭合时,流过电阻 R的电流方向是 . 图 10 名师归纳总结 14、质量为 m,电荷量为 q 的带电粒子以速率v0在匀强磁场中做匀速圆周运动,磁场磁感应强第 6 页,共 7 页度为 B,就粒子通过位移为mv/ qB 时所用的最小时间是 . - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 三、此题共优秀学习资料欢迎下载. 只写出最终4 小题,共 36 分. 解答写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤答案的不能得分 . 有数值运算的题,答案中必需明确写出数值和单位 . 15、如右图所示,一根长度为 L 的匀称金属杆用两根劲度系数为 K的轻弹簧水平悬挂在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面对里 . 当金属棒中通有由左向右电流 I 时,两根轻弹簧比原长缩短 x 后金属杆平衡,保持电流大小不变,方向相反流过金属杆时,两弹簧伸长 x后金属杆平稳,求匀强磁场的磁感应强度 B 为多大？16、如右图所示, 匀强磁场宽 L=30 cm,B=3.34 × 103 T,方向垂直纸面对里,设一质子以 v=1.6× 10 5 m/s 的速度垂直于磁场 B 的方向从小孔 C射入磁场,然后打到照相底片上的 A点. 试求：（1）质子在磁场中运动的轨道半径 r；（2）A 点距入射线方向上的 O点的距离 H；（3）质子从C孔射入到 A 点所需的时间 t . （质子的质量为 1.67 × 1027 kg ；质子的电量为 1.6 × 1019 C）17、将倾角为 的足够长的光滑绝缘斜面放在范畴足够大的磁感应强度为 B 的匀强磁场中, 一个质量为 m,电荷量为 q 的带电体沿斜面由静止开头下滑 , 如图 13 所示 . 滑到某一位置开头离开斜面 . 问：1 物体带何种电荷. E宽为 L 和匀强磁场图 13 m,2 物体刚离开斜面时的速度多大. 3 斜面长度至少为多少. B,一带电粒子质量为18、如下列图,空间分布着图示的匀强电场电量为 q, 不计重力 从 A点由静止释放后经电场加速后进入磁场,穿过中间磁场进入右边磁场后能按某一路径再返回 A 点而重复前述过程 求中间磁场的宽度d 和粒子的运动周期 （虚线为磁场分界线,并不表示有什么障碍物）名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 7 页