江蘇省揚(yáng)州市維揚(yáng)中學(xué)高二物理《第五節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》練習(xí)（通用）

1、第五節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 知識(shí)精講A2A3A4A1知識(shí)點(diǎn)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(shuō)法正確的是( )A.粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B.粒子由A0運(yùn)動(dòng)到A1比粒子由A2運(yùn)動(dòng)到A3所用時(shí)間少C.粒子的軌道半徑與它的速率成正比D.粒子的運(yùn)動(dòng)周期和運(yùn)動(dòng)速率成正比變式訓(xùn)練1 用回旋加速器來(lái)加速質(zhì)子，為了使質(zhì)子獲得的動(dòng)能增加為原來(lái)的4倍，原則上可采用下列哪幾種方法( )A.將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的2倍B.將其磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的4倍C.將D形金屬盒的半徑增大為原來(lái)的2倍D.將D形金屬盒的半徑增大為原來(lái)的

2、4倍知識(shí)點(diǎn)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(shì)差為u的加速電場(chǎng)，然后讓粒子垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，最后打到底片D上.(1)粒子在S1區(qū)做什么運(yùn)動(dòng)?(2)在S2區(qū)做何種運(yùn)動(dòng)，在S3區(qū)將做何種運(yùn)動(dòng)?(3)假如粒子沿一半圓運(yùn)動(dòng)打到底片D上，B距離D多遠(yuǎn)？變式訓(xùn)練2質(zhì)子和粒子由靜止出發(fā)經(jīng)同一加速電場(chǎng)加速后，沿垂直磁感線方向進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則它們?cè)诖艌?chǎng)中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)參量間的關(guān)系正確的是_A.動(dòng)能之比為12B.速率之比為1C.軌道半徑之比為2D.運(yùn)動(dòng)周期之比為12知識(shí)點(diǎn)3.帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)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

3、勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子（不計(jì)重力），從A點(diǎn)以速度v0垂直磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并從B點(diǎn)射出，AOB=120，則該帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為_A.2r/3v0B.2r/3v0C.r/3v0D. r/3v0變式訓(xùn)練3.如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)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(chǎng)方向從小孔C射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后從磁場(chǎng)右邊界A點(diǎn)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(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)將此棒豎直放在互相垂直且在水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度是

4、E，磁感應(yīng)強(qiáng)度是B，小球與棒間的動(dòng)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） BE圖11-4-1【活學(xué)活練】基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1.在回旋加速器中，下列說(shuō)法正確的是( )A.電場(chǎng)用來(lái)加速帶電粒子，磁場(chǎng)則使帶電粒子旋轉(zhuǎn)B.電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來(lái)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(dòng)能越大D.同一帶電粒子獲得的最大動(dòng)能只與交流電源的電壓有關(guān)，而與交流電源的頻率無(wú)關(guān)2.一回旋加速器，當(dāng)外加磁場(chǎng)一定時(shí)，可把質(zhì)子加速到v,使它獲得的能量為Ek，在不考慮相對(duì)論效應(yīng)的情況下，則(1)能把粒子加速到的速度為( ). . . .(2)能使粒子獲得的動(dòng)能為(

5、 ).k .k .k .k(3)加速粒子的交變電場(chǎng)頻率與加速質(zhì)子的交變電場(chǎng)頻率之比為( ). . . . 3、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中如果帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向不和磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，它的運(yùn)動(dòng)軌道是什么樣的曲線？4、如圖所示，在第象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).一對(duì)正、負(fù)電子分別以相同速率，沿與x軸成30的方向從原點(diǎn)射入磁場(chǎng)，則正、負(fù)電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為( ).1 . . .5、如圖所示是理想的圓形磁場(chǎng)，半徑為R，磁感應(yīng)強(qiáng)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(chǎng)，離開磁場(chǎng)時(shí)方向與射入方向的夾角為120，則質(zhì)子通過磁場(chǎng)所用的時(shí)間等于多少？6、兩極M、N相距為d，板長(zhǎng)為5d，兩板未帶電，板間有

6、垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，一大群電子沿平行于板的方向從各個(gè)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(yīng)強(qiáng)度B的范圍怎樣？（設(shè)電子電量為e，質(zhì)量為m）能力提升7、一個(gè)質(zhì)量為m，電量為q的負(fù)電荷在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞固定的正電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向垂直于它的運(yùn)動(dòng)平面，作用在負(fù)電荷上的電場(chǎng)力恰好是磁場(chǎng)力的三倍，則負(fù)電荷做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度可能是：( )A B C D A8、在光滑絕緣水平面上，一輕繩拉著一個(gè)帶電小球繞豎直方向的軸O在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做逆時(shí)針方向的水平勻速圓周運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向豎直向下，其俯視圖如圖11-4-16所示，若小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，由于某種原因，繩子突然斷開，關(guān)于

7、小球在繩斷開后可能的運(yùn)動(dòng)情況，以下說(shuō)法正確的是（ ）A小球仍做逆時(shí)針勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑不變B小球仍做逆時(shí)針勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但半徑減小C小球做順時(shí)針勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑不變D小球做順時(shí)針勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑減小9、如圖所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和水平方向（垂直紙面向里）的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一離子在電場(chǎng)力和洛倫茲力共同作用下，從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C為運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，不計(jì)重力，則_A.該離子必帶正電荷B.A、B兩點(diǎn)位于同一高度C.離子到達(dá)C時(shí)的速度最大D.離子到達(dá)點(diǎn)后，將沿原曲線返回A點(diǎn)10、如圖所示，正方形容器處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一束電子從a孔垂直于磁場(chǎng)射入容器中，其中一部分從

8、c孔射出，另一部分從d孔射出，則_A.從兩孔射出的電子速率之比VcVd=21B.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間之比tctc=12C.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)的加速度大小之比為acad=1D.從兩孔射出的電子在容器中運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)的加速度大小之比為acad=2111、如右圖所示為質(zhì)譜儀的示意圖.速度選擇器部分的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E=1.2105 V/m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1=0.6 T.偏轉(zhuǎn)分離器的磁感應(yīng)強(qiáng)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(jìn)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、如圖所示，圖中y軸右側(cè)為磁感應(yīng)強(qiáng)度為

9、B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，y軸的左側(cè)為電場(chǎng)強(qiáng)度為正的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)有一電子從x軸上某點(diǎn)A與x軸成60角的方向以速度v0飛進(jìn)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，繼而垂直于y軸飛進(jìn)電場(chǎng)中，若電子的質(zhì)量為m，帶電量為e，問：（1）電子在磁場(chǎng)中飛行時(shí)間多大？（2）電子再次穿過x軸時(shí)，距原點(diǎn)O的距離為多少？磁場(chǎng)單元檢測(cè)第卷（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(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分.1、關(guān)于磁感線的概念和性質(zhì)，以下說(shuō)法中正確的是（ ）A.磁感線上各點(diǎn)的切線方向就是各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向B.磁場(chǎng)中任意兩條磁感線均不

10、可相交C.鐵屑在磁場(chǎng)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(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述，正確的說(shuō)法是： A、磁感線從磁體的N極出發(fā)，終止于S極 B、磁場(chǎng)的方向就是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中某點(diǎn)受磁場(chǎng)作用力的方向 C、沿磁感線方向，磁場(chǎng)逐漸減弱 D、在磁場(chǎng)強(qiáng)的地方同一通電導(dǎo)體受的安培力可能比在磁場(chǎng)弱的地方受的安培力小 3、下列單位中與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位T不相當(dāng)?shù)氖牵?）A.Wb/m2 B.N/Am C.N/Cm D.Vs/m24、一帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.8 T，a、b是帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)，粒子從a到b的時(shí)間為1.210

11、6 s，從b到a的時(shí)間為0.8106 s.則該粒子的質(zhì)量與其帶電量之比為（ ）A.1.25105 kg/C B.8.0107 kg/CC.4.8106 kg/C D.4.0106 kg/C5、.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(zhǎng)直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用FN表示磁鐵對(duì)桌面的壓力，用F表示桌面對(duì)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)=0 B.FN減小，F(xiàn)0C.FN增大，F(xiàn)=0 D.FN增大，F(xiàn)06、長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平極板間，有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如右圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板間距離也為L(zhǎng)，板不帶電，現(xiàn)有質(zhì)量為m，

12、電量為q的帶正電粒子（不計(jì)重力），從左邊極板間中點(diǎn)處垂直磁感線以速度v水平射入磁場(chǎng)，欲使粒子不打在極板上，可采用的辦法是（ ）A.使粒子的速度vC.使粒子的速度vD.使粒子的速度7、如右圖所示，銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，通電時(shí)銅板中電子流方向向上，由于磁場(chǎng)的作用，則（ ）A.板左側(cè)聚集較多電子，使b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)B.板左側(cè)聚集較多電子，使a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)C.板右側(cè)聚集較多電子，使a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)D.板右側(cè)聚集較多電子，使b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)電勢(shì)8、關(guān)于某帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況（不考慮其他場(chǎng)力的作用），下列說(shuō)法中正確的是（ ）A.在一定條件下可做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.在一定條件下可做勻變速

13、曲線運(yùn)動(dòng)C.在一定條件下可做勻變速直線運(yùn)動(dòng)D.除勻速直線運(yùn)動(dòng)外，只能做變加速曲線運(yùn)動(dòng)9、帶電粒子（不計(jì)重力）可能所處的狀態(tài)是在磁場(chǎng)中處于平衡狀態(tài) 在電場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做拋體運(yùn)動(dòng) 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)：A、 B、 C、 D、10、.如圖5所示，a和b是兩條靠得很近的平行通電直導(dǎo)線，電流方向都向上，且IaIb，當(dāng)加一個(gè)垂直于a、b所在平面內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B時(shí)，導(dǎo)線a恰好不再受安培力作用，則跟加磁場(chǎng)B以前相比較abA.b受的磁場(chǎng)力大于原來(lái)的2倍B.b受的磁場(chǎng)力小于原來(lái)的2倍C.b受的磁場(chǎng)力等于原來(lái)的2倍D.b不再受磁場(chǎng)力的作用第卷（非選擇題，共60分）二、本題共6小題；每小題4分，共

14、24分.把答案填在題中的橫線上11、在B=0.8 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放一根與磁場(chǎng)方向垂直、長(zhǎng)度是0.5 m的通電直導(dǎo)線，導(dǎo)線沿磁場(chǎng)力方向移動(dòng)了20 cm，若導(dǎo)線中電流強(qiáng)度為10 A，那么磁場(chǎng)力對(duì)通電導(dǎo)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(qiáng)磁場(chǎng)，一電子以速度v沿AO方向射入，后沿OB方向射出勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若已知AOB=120，則電子穿越此勻強(qiáng)磁場(chǎng)所經(jīng)歷的時(shí)間是_.圖 1013、.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(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向如圖所示.開始時(shí)，開關(guān)S是斷開的，等離子體從左向右射入兩平行板之間，速度為

15、 v0=400m/s，待穩(wěn)定后兩板之間的電壓為 V，S閉合時(shí)，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(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則粒子通過位移為mv/qB時(shí)所用的最小時(shí)間是 .三、本題共4小題，共36分.解答寫出必要的文字說(shuō)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(jì)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(zhǎng)度為L(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里.當(dāng)金屬棒中通有由左向右電流I時(shí)，兩根輕彈簧比原長(zhǎng)縮短x后金屬桿平衡，保持電流大小不變，方向相反流過金屬桿時(shí)，兩彈簧伸長(zhǎng)x后金屬桿平衡，求勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？16、如右圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)寬L=30 cm，B=3.34103 T，方向垂直紙面向里，設(shè)一質(zhì)子以v=1.6105 m/s的速度垂直于磁場(chǎng)B的方向從小孔C射入磁場(chǎng)，然后打到照相底片上的A點(diǎn).試求：（1）質(zhì)子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r；（2）A點(diǎn)距入射線方向上的O點(diǎn)的距離H；（3）質(zhì)子從C孔射入到A點(diǎn)所需的時(shí)間t.（質(zhì)子的質(zhì)量為1.671027 kg；質(zhì)子的電量為1.61019 C）圖 1317、將傾角為的足夠長(zhǎng)的光滑絕緣斜面放在范圍足夠