31第三章磁场带电粒子在磁场和复合场中运动含参考答案.docx

31第三章磁场带电粒子在磁场和复合场中运动含参考答案.docx

《31第三章磁场带电粒子在磁场和复合场中运动含参考答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《31第三章磁场带电粒子在磁场和复合场中运动含参考答案.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

31第三章磁场带电粒子在磁场和复合场中运动含参考答案

高二物理

第三章磁场带电粒子在磁场和复合场中运动

第1单元磁场对运动电荷的作用

[随堂巩固落实]

1.（多选）如图9－2－23所示是用阴极射线管演示电子在磁场中受洛伦兹力的实验装置，图中虚线是电子的运动轨迹，那么下列关于此装置的说法正确的有（　　）

图9－2－23

A．A端接的是高压直流电源的负极B．A端接的是高压直流电源的正极

C．C端是蹄形磁铁的S极D．C端是蹄形磁铁的N极

2．质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图9－2－24中虚线所示，下列表述正确的是（　　）

图9－2－24

A．M带负电，N带正电B．M的速率小于N的速率

C．洛伦兹力对M、N做正功D．M的运行时间大于N的运行时间

3.（2014·漳州检测）带电粒子以初速度v0从a点进入匀强磁场，如图9－2－25所示。

运动中经过b点，Oa＝Ob，若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感应强度B之比为（　　）

图9－2－25

A．v0　　　B．1C．2v0D.

4．（2014·全国卷Ⅰ）如图9－2－26，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场（未画出）。

一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。

已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变。

不计重力。

铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为（　　）

图9－2－26

A．2　　　　B.　　　　C．1　　　　D.

5．（2013·新课标全国卷Ⅰ）如图9－2－27，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面（纸面），磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。

一电荷量为q（q＞0）、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为。

已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为（不计重力）（　　）

图9－2－27

A.　　B.　　C.　　D.

6.如图9－2－28所示，在真空中，半径为R的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在此区域外围足够大空间有垂直纸面向里的大小也为B的匀强磁场，一个带正电的粒子从边界上的P点沿半径向外，以速度v0进入外围磁场，已知带电粒子质量m＝2×10－10kg，带电量q＝5×10－6C，不计重力，磁感应强度B＝1T，粒子运动速度v0＝5×103m/s，圆形区域半径R＝0.2m，试画出粒子运动轨迹并求出粒子第一次回到P点所需时间（计算结果可以用π表示）。

图9－2－28

[课时跟踪检测]

高考常考题型：

选择题＋计算题

一、单项选择题

1．（2012·北京高考）处于匀强磁场中的一个带电粒子，仅在磁场力作用下做匀速圆周运动。

将该粒子的运动等效为环形电流，那么此电流值（　　）

A．与粒子电荷量成正比B．与粒子速率成正比

C．与粒子质量成正比D．与磁感应强度成正比

2.如图1，沿x方向有界、沿y方向无界的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直纸面向内，大量的速率不同的电子（不计重力）从O点沿x轴正方向进入磁场，最终离开磁场，下列判断正确的是（　　）

图1

A．所有的电子都向x轴下方偏转B．所有的电子都做类平抛运动

C．所有的电子在磁场中运动时速度不变D．只要是速率不同的电子，它们在磁场中运动的时间就一定不同

3.如图2所示圆形区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准圆心O射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则在磁场中运动时间越长的带电粒子（　　）

图2

A．速率一定越小B．速率一定越大C．在磁场中通过的路程越长D．在磁场中的周期一定越大

4.（2014·北京朝阳期末）正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个α粒子（不计重力）以一定速度从AB边的中点M沿既垂直于AB边又垂直于磁场的方向射入磁场，正好从AD边的中点N射出。

若将磁感应强度B变为原来的2倍，其他条件不变，则这个α粒子射出磁场的位置是（　　）

图3

A．A点　　　　　B．ND之间的某一点

C．CD之间的某一点D．BC之间的某一点

5.如图4，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入一正方形的匀强磁场区，对从ab边离开磁场的电子，下列判断正确的是（　　）

图4

A．从a点离开的电子速度最小B．从a点离开的电子在磁场中运动时间最长

C．从b点离开的电子运动半径最小D．从b点离开的电子速度偏转角最小

二、多项选择题

6．如图5，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上。

不计重力。

下列说法正确的有（　　）

图5

A．a、b均带正电B．a在磁场中飞行的时间比b的短

C．a在磁场中飞行的路程比b的短

D．a在P上的落点与O点的距离比b的近

7．（2014·丹东模拟）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图6所示。

设D形盒半径为R。

若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f。

则下列说法正确的是（　　）

图6

A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR

B．质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小无关

C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值

D．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子

8.如图7所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑、底部有带电小球的试管，试管在水平拉力F作用下向右匀速运动，带电小球能从管口处飞出。

关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是

（　　）

图7

A．小球带正电B．洛伦兹力对小球做正功

C．小球运动的轨迹是一条抛物线D．维持试管匀速运动的拉力F应保持恒定

三、计算题

9．如图8所示，长度均为L的两平行金属板相距为d，O、O′为两金属板中心处正对的两个小孔，两平行金属板接有电压恒为U的电源，紧靠右金属板右侧的边长为L的正方形MQPN的左下半空间有匀强磁场，MN与右金属板重合，一质量为m，带电量为负q（q>0）的带电粒子（重力不计）从O点以可忽略的初速度进入金属板间的电场，经加速后再进入磁场区，恰好垂直MP而离开磁场区。

试求：

图8

（1）磁感应强度B的大小；

（2）带电粒子从O点进入电场到最后从MP离开磁场的时间t。

10.横截面为正方形abcd的匀强磁场磁感应强度为B，一个带电粒子以垂直于磁场方向、在ab边的中点与ab边成30°角的速度v0射入磁场，如图9所示，带电粒子恰好不从ad边离开磁场，已知粒子的质量为m，正方形边长为L，不计重力，求：

图9

（1）粒子带何种电荷？

粒子的电荷量是多少？

（2）粒子在磁场中运动的时间。

第2单元带电粒子在复合场中的运动

[随堂巩固落实]

1．如图9－3－7所示，在两个水平放置的平行金属板之间，电场和磁场的方向相互垂直。

一束带电粒子（不计重力）沿直线穿过两板间的空间而不发生偏转。

则这些粒子一定具有相同的（　　）

图9－3－7

A．质量　　　B．电荷量C．速度D．比荷

2．（2012·海南高考）如图9－3－8，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里。

一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。

若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变（　　）

图9－3－8

A．粒子速度的大小　　B．粒子所带电荷量C．电场强度D．磁感应强度

3.如图9－3－9所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向下，由于磁场的作用，则（　　）

图9－3－9

A．板左侧聚集较多电子，使b点电势高于a点B．板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点

C．板右侧聚集较多电子，使a点电势高于b点D．板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点

4.[多选]如图为磁流体发电机的原理图，等离子体束（含有正、负离子）以某一速度垂直喷射入由一对磁极CD产生的匀强磁场中，A、B是一对平行于磁场放置的金属板，稳定后电流表中的电流从“＋”极流向“－”极。

由此可知（　　）

图9－3－10

A．D磁极为N极B．正离子向B板偏转

C．负离子向D磁极偏转D．离子在磁场中偏转过程洛仑兹力对其不做功

5．如图9－3－11所示，匀强电场场强E＝4V/m，方向水平向左，匀强磁场的磁感应强度B＝2T，方向垂直纸面向里，质量m＝1kg的带正电物体A，从M点沿绝缘粗糙的竖直墙壁无初速度下滑，它滑行h＝0.8m到N点时脱离墙壁做曲线运动，在通过P点瞬间A受力平衡，此时其速度与水平方向成45°角，且P点与M点的高度差为H＝1.6m，g取10m/s2。

试求：

图9－3－11

（1）物体A从M到N克服摩擦所做的功；

（2）P点到竖直墙壁的距离。

[课时跟踪检测]

高考常考题型：

选择题＋计算题

一、单项选择题

1.如图1所示，一电子束垂直于电场线与磁感应线方向入射后偏向A极板，为了使电子束沿射入方向做直线运动，可采用的方法是（　　）

图1

A．将变阻器滑动头P向右滑动B．将变阻器滑动头P向左滑动

C．将极板间距离适当减小D．将极板间距离适当增大

2．如图2所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E，在竖直平面内建立坐标系xOy，在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B，在y>0的空间内，将一质量为m的带电液滴（可视为质点）自由释放，此液滴则沿y轴的负方向，以加速度a＝2g（g为重力加速度）做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，瞬间被安置在原点的一个装置改变了带电性质（液滴所带电荷量和质量均不变），随后液滴进入y<0的空间内运动，液滴在y<0的空间内运动过程中（　　）

图2

A．重力势能一定是不断减小B．电势能一定是先减小后增大

C．动能不断增大D．动能保持不变

3.（2015·南京市月考）如图3所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。

一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点（图中未标出）穿出。

若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b（　　）

图3

A．穿出位置一定在O′点下方B．穿出位置一定在O′点上方

C．运动时，在电场中的电势能一定减小D．在电场中运动时，动能一定减小

4．（2014·湖北调研）如图4所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为（　　）

图4

A．d随v0增大而增大，d与U无关B．d随v0增大而增大，d随U增大而增大

C．d随U增大而增大，d与v0无关D．d随v0增大而增大，d随U增大而减小

5.如图5所示，一个带负电荷的小球在真空中水平抛出，水平方向的匀强磁场与小球的轨迹平面垂直。

若小球能够落地，则（　　）

图5

A．落地时，速度方向可能竖直向下B．小球做平抛运动

C．小球在运动过程中机械能减少D．小球的速度大小保持不变

二、多项选择题

6．如图6所示，虚线空间中