高二物理选修3-1第三章第六节带电粒子在匀强磁场中的运动同步练习

第六节带电粒子在匀强磁场中的运动

建议用时	实际用时	满分	实际得分
45分钟		100分

 

一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共50分）

1．电子在匀强磁场中做匀速圆周运动．下列说法正确的是(　　)

A．速率越大，周期越大

B．速率越小，周期越大

C．速度方向与磁场方向平行

D．速度方向与磁场方向垂直[来源:Z#xx#k.Com]

2．1998年发射的“月球勘探者号”空间探测器，运用最新科技手段对月球进行近距离勘探，在研究月球磁场分布方面取得了新的成果．月球上的磁场极其微弱，探测器通过测量电子在月球磁场中的轨迹来推算磁场强弱的分布，图1中是探测器通过月球A、B、C、D四个位置时，电子运动的轨迹照片．设电子速率相同，且与磁场方向垂直，其中磁场最强的位置是(　　)

3．如图2所示，a和b带电荷量相同，以相同动能从A点射入磁场，在匀强磁场中做圆周运动的半径ra＝2rb，则可知(重力不计)(　　)

A．两粒子都带正电，质量比

ma/mb＝4

B．两粒子都带负电，质量比ma/mb＝4

C．两粒子都带正电，质量比ma/mb＝1/4

D．两粒子都带负电，质量比ma/mb＝1/4[来源:Zxxk.Com]

4.图3是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是(　　)[来源:Zxxk.Com]

A．质谱仪是分析同位素的重要工具

B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外[来源:Z|xx|k.Com]

C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B

D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小

5．一个带电粒子以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又进入匀强磁场区域．设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图4中的虚线所示．在图4所示的几种情况中，可能出现的是(　　)

 

6．如图5所示，一电子以与磁场方向垂直的速度v从P处沿PQ方向进入长为d、宽为h的匀强磁场区域，从N处离开磁场，若电子质量为m，带电荷量为e，磁感应强度为B，则(　　)

A．电子在磁场中运动的时间t＝d/v

B．电子在磁场中运动的时间t＝h/v

C．洛伦兹力对电子做的功为Bevh

D．电子在N处的速度大小也是v

7．在图6中，水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将(　　)

A．沿路径a运动，轨迹是圆

B．沿路径a运动，轨迹半径越

来越大

C．沿路径a运动，轨迹半径越来越小

D．沿路径b运动，轨迹半径越来

越小

8．一个带电粒子沿垂直于磁场的方向

射入一匀强磁场．粒子的一段径迹如图7所示．径迹上的每一小段都可近似看成圆弧．由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)．从图中情况可以确定(　　)

A．粒子从a到b，带正电

B．粒子从a到b，带负电

C．粒子从b到a，带正电

D．粒子从b到a，带负电

9．目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图8表示它的发电原理：将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性)沿图所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷．在磁极配置如图中所示的情况下，下列说法正确的是(　　)

A．A板带正电

B．有电流从b经用电器流向a

C．金属板A、B间的电场方向向下

D．等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受静电力

10．带正电粒子(不计重力)以水平向右的初速度v0，先通过匀强电场E，后通过匀强磁场B，如图9甲所示，电场和磁场对该粒子做功为W1.若把该电场和磁场正交叠加，如图乙所示，再让该带电粒子仍以水平向右的初速度v0(v0＜)穿过叠加场区，在这个过程中电场和磁场对粒子做功为W2，则(　　)

图9

A．W1＜W2 B．W1＝W2

C．W1＞W2 D．无法判断

二、计算题（本题共4题，共50分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

11.(12分)如图10所示，在x轴上方有匀强电场，场强为E，在x轴下方有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示．在x轴上有一点M，离O点距离为L，现有一带电荷量为＋q、质量为m的粒子，从静止开始释放后能经过M点，如果此粒子放在y轴上，其坐标应满足什么关系？(重力不计)

[来源:Z|xx|k.Com]

 

12.（12分）回旋加速器D形盒中央为质子流，D形盒的交流电压为U，静止质子经电场加速后，进入D形盒，其最大轨道半径为R，磁场的磁感应强度为B，质子质量为m.求：

(1)质子最初进入D形盒的动能多大？

(2)质子经回旋加速器最后得到的动能多大？

(3)交流电源的频率是什么？

 

 

13.（13分）质量为m、电荷量为q的带负电粒子自静止开始释放，经M、N板间的电场加速后，从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，该粒子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图11所示．已知M、N两板间的电压为U，粒子的重力不计．求：匀强磁场的磁感应强度B.[来源:学科网]

 

 

14.（13分）如图12所示，有界匀强磁场的磁感应强度B＝2×10－3 T；磁场右边是宽度L＝0.2 m、场强E＝40 V/m、方向向左的匀强电场．一带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19 C，质量m＝6.4×10－27 kg，以v＝4×104 m/s的速度沿OO′垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右

边界射出．(不计重力)求：

(1)大致画出带电粒子的运动轨迹；

(2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径；

(3)带电粒子飞出电场时的动能Ek.

 

第六节带电粒子在匀强磁场中的运动

得分：

一、选择题

二、计算题

11．

 

 

 

 

 

 

 

 

12．

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.

 

 

 

 

 

[来源:学§科§网]

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

第六节带电粒子在匀强磁场中的运动参考答案

一、        选择题