第3节带电粒子在匀强磁场中的运动 能力提升练习（Word版含答案）.docx

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1、2021-2022学年人教版（2019 ）选择性必修第二册第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动能力提升练习一、单选题1 如图所示为洛伦兹力演示仪的结构示意图。演示仪中有一对彼此平行且共轴的 圆形励磁线圈，通入电流/后，能够在两线圈间产生匀强磁场。玻璃泡内有电子枪, 通过加速电压。对初速度为零的电子加速并连续发射电子。电子刚好从球心O点 正下方沿水平方向向左射出，玻璃泡内稀薄气体能够显示出电子运动的径迹。则下 列说法正确的是（）A.若要正常观察电子径迹，励磁线圈中的电流方向应为逆时针B.若保持U不变，增大/,电子运动的径迹半径变大C.若同时减小/和U,电子运动的周期减小D.若保持/不变，减小U

2、,电子运动的周期不变2 .如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上 的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁 场。若粒子射入速率为刃，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上； 若粒子射入速率为V2,相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子 之间的相互作用。则以：力为（）A. V3 ： 2 B. V2 ： 1 C.右：1 D, 3 ： V23 .如图所示，AB是固定在竖直平面内的光滑绝缘细杆，A、3两点恰好位于圆周 上，杆上套有质量为加、电荷量为”的小球（可看成点电荷），第一次在圆心O处 放一点电荷+。，让小球从A点

3、沿杆由静止开始下落，通过8点时的速度为匕，加 速度为卬；第二次去掉点电荷，在圆周平面加上磁感应强度大小为反方向垂直纸 面向里的匀强磁场，让小球仍从A点沿杆由静止开始下落，经过B点时速度为岭， 加速度为2,则（）A. V, v2B.匕岭C. ai ci24 .如图所示，S为一离子源，MN为荧光屏，其长度为MN = 2石, S到MN的距离 为SP=L,2为MN的中点，MN的左侧区域有足够大的匀强磁场，磁感应强度大 小为8,方向垂直纸面向里。某时刻离子源S 一次性沿平行纸面的各个方向均匀地 喷发大量的正离子（此后不再喷发），喷发的离子速率均相等、质量均为加、电荷 量均为夕。不计粒子重力，不考虑离子之

4、间的相互作用力，下列说法正确的是（）MX X X X XXXS上2庖 X X X XX X X XNA.若离子在磁场中做匀速圆周运动的半径为2则离子喷发时的速率为警 ZmB.若离子速率为警，一定能打到荧光屏上C.若离子速率为遐，能打中荧光屏的最短时间为蒜 mzqbD.若离子速率为幽，能打到荧光屏MN上的范围为（6+DL m6.如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子 源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。加速电场的加速压为U,静电分 析器通道中心线半径为凡 通道内有均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为 E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为8的匀

5、强磁场，其左边界与 静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为根、电荷量为q的离子（初速 度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线也做匀速圆 周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过。点进入收集器。下列说法不正 确的是（）A.磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向外B.磁分析器中圆心。2到。点的距离可能为d =C.不同离子经相同的加速压。加速后都可以沿通道中心线安全通过静电分析器 D.静电分析器通道中心线半径为尺=当E7.在X轴上方有垂直于纸面的匀强磁场，同一种带电粒子从0点射入磁场.当入 射方向与X轴的夹角2 = 60。时，速度为VI、V2的两个粒子分别从a、b两点射出

6、磁场, 如图所示，当。=45。时，为了使粒子从ab的中点c射出磁场，则速度应为（）O a bA.；（匕+%）B.手（匕 + 丫2）C.+ v2）D. + v2）8 .如图所示，在 0y直角坐标系的第一象限中，以坐标原点为圆心的四分之一圆 内，有垂直于坐标平面向里的匀强磁场，圆的半径为凡 磁场的磁感应强度为3, 一个质量为加、电荷量为q的带正电粒子从坐标原点。沿x轴正方向射入磁场粒子 出磁场时，速度方向刚好沿y轴正方向，则粒子在磁场中运动的速度大小为（粒子B.c.D.A. 2xl05m/sC. 4xl05m/sqBRm 丘qBRm肥qBR2m9 .如图是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R

7、=10cm的圆形筒内有B=1x10-4t的匀强磁场，方向平行于轴线.在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔匕分别作为入射孔和出射孔.现有一束比荷为旦= 2xio“c/kg的正离子，以不同角度a m入射，最后有不同速度的离子束射出，其中入射角a=30。，且不经碰撞而直接从出射孔射出的离子的速度口大小是（）B. 2xl06m/sD. 4xl06m/sio.在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子P+和P、经电压为U的电场 加速后，垂直进入磁感应强度大小为3,方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁 场区域，如图所示。已知离子P+在磁场中转过。=30。后从磁场右边界射出。在电场 和磁场中运动时，可以认为两

8、个离子的质量相同，则下列关于离子口和产的说法中 不正确的是（）A.离开电场区域时的动能之比为1： 3 B.在电场中的加速度之比为1： 1C.在磁场中转过的角度之比为1： 2 D.在磁场中运动的半径之比为百：1二、多选题u .如图所示，边长为L的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一个带电 粒子静止在正方形的中心。处，某时刻分裂成两个带正电的粒子a、b,粒子。从中 心O水平向左射出，经一段时间a、b两粒子同时射出磁场区域，已知粒子a恰从A 处飞出磁场，粒子匕从CD边某处飞出，飞出磁场时速度与CD边的夹角为60。，若忽略重力和粒子间相互作用力，则下列判断正确的是（）B CX X X X XX

9、X X X X x * w在八X X x x XX X X X XADA. 、8两带电粒子的半径之比为1:2B. a、6两带电粒子的速度大小之比为2:3C. a、匕两带电粒子的质量之比为2:3D.。、8两带电粒子的比荷之比为2:3 12 .如图所示，竖直固定一截面为正方形的绝缘方管，高为空间存在与方管前 面平行且水平向右的匀强电场和水平向左的匀强磁场8,将带电量为“的小球 从管口无初速度释放，小球直径略小于管口边长，已知小球与管道的动摩擦因数为 ,管道足够长，小球不转动，则小球从释放到底端过程中（ ）A.小球先加速再匀速B.小球的最大速度为H直身C.系统因摩擦而产生的热量为用gL . ；一丝二

10、警12 I B ）D.小球减少的机械能大于产生的热量13 .如图所示磁场区域的边界为圆形，磁感应强度大小为以方向垂直纸面向里。 带电粒子从点以初速度vo正对磁场中心。进入磁场，从b点离开磁场时速度方 向偏转了若同样的粒子从点以大于物的速度沿原方向进入磁场，从。点（图 中未画出）离开磁场，粒子在磁场中运动的时间为1,速度方向偏转的角度为仇 不计粒子重力。正确的是（）X XA.粒子带正电荷C.Timt2 BqB.。点在Z?点右方D. 3*14 .如图所示，在矩形区域必内有匀强电场和匀强磁场，电场方向平行于ad边且 由。指向d,磁场方向垂直于面平面，ab迈长为6l , ad边长为2 一带电粒子 从。

11、d边的中点。平行于仍方向以大小为w的速度射入场内，恰好做匀速直线运 动；若撤去电场，其他条件不变，粒子从。点射出场区（粒子重力不计）.下列说法 正确的是bB.撤去电场后,C.若撤去磁场,D.若撤去磁场,A.磁场方向一定是垂直Med平面向里JT L该粒子在磁场中的运动时间为彳o其他条件不变，粒子一定从反边射出场区 其他条件不变，粒子一定从仍边射出场区15 .如图所示，空间中存在水平方向的匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向左， 磁场方向垂直纸面向里。一带电小球恰能以速度uo沿与水平方向成30。角斜向右下 方做匀速直线运动，最后进入一轴线沿小球运动方向且固定摆放的一光滑绝缘管道X X X xB X

12、XXXXA.小球带负电（管道内径略大于小球直径），下列说法正确的是（）B .磁场和电场的大小关系为J =而%DC.若小球刚进入管道时撤去磁场，小球仍做匀速直线运动D.若小球刚进入管道时撤去电场，小球的机械能守恒三、解答题16 .如图所示，在y0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在y0的区域内有垂 直坐标平面向里的匀强磁场。一电子(质量为相，电量为e)从y轴上A点以沿工 轴正方向的初速度uo开始运动。当电子第一次穿越无轴时，恰好到达。点；当电 子第二次穿越轴时，恰好达到坐标原点0。已知4、。两点到坐标原点的距离分 别为d、2d,不计电子的重力。求：(1)电场强度石的大小；(2)磁感应强度B的大小

13、；OxXX(3)画出电子从4运动到。的运动轨迹，并求出电子从A运动到。经历的时间toXXXXyB 7XX17 .在边长为L的正方形A8CO区域存在匀强电场，方向如图，与AO边平行。质 量为机，电量为e的电子，从CD中点以速度W平行电场线射入电场，并从43边 射出电场，射出电场时的速度大小为祗。不考虑电子的重力。(1)求该电场的场强石的大小；(2)若将电子以速度如垂直A。边从某处射入电场，且电子恰从3点射出电场， 求其射入点距A点的距离。2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动（参 考答案）B =蜉；（3）轨迹图见解析，” ed八翳；（2）!