帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)終極版

1、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)訓(xùn)練1運(yùn)動(dòng)電荷進(jìn)入磁場(chǎng)后(無其他力作用)可能做( )A勻速圓周運(yùn)動(dòng) B勻速直線運(yùn)動(dòng)C勻加速直線運(yùn)動(dòng) D平拋運(yùn)動(dòng)2關(guān)于帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是 ( )A帶電粒子飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中后，一定是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B靜止的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中將會(huì)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力的方向總是和運(yùn)動(dòng)方向垂直D以上說法都不對(duì)3將空心線圈通以大小和方向改變的電流，由某一端沿軸線方向射入一束電子流，則電子在線圈內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況是( )A簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)B勻速直線運(yùn)動(dòng)C勻變速直線運(yùn)動(dòng)D勻速圓周運(yùn)動(dòng)4.帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，粒子的運(yùn)動(dòng)速率v，運(yùn)動(dòng)

2、周期T、軌道半徑R之間存在的關(guān)系有（ ）A.當(dāng)速率v增大時(shí)；軌道半徑R也增大 B.當(dāng)速率v增大時(shí)，軌道半徑R減小C.當(dāng)速率v增大時(shí)，運(yùn)動(dòng)周期T減小 D.運(yùn)動(dòng)周期T與速率v及半徑R均無關(guān)5兩個(gè)粒子，帶電量相等，在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只受洛倫茲力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)( )A若速率相等，則半徑必相等B若質(zhì)量相等，則周期必相等C若動(dòng)能相等，則周期必相等D若質(zhì)量相等，則半徑必相等6質(zhì)子和a 粒子在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做半徑相同的圓周運(yùn)動(dòng)，由此可知質(zhì)子的動(dòng)能E1和a 粒子的動(dòng)能E2之比E1E2等于( )A41B11C112 D217某種帶電粒子(重力不計(jì))，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期為T1，線速度為1，

3、若使該粒子在同一磁場(chǎng)中做半徑為2R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期為T2，線速度為2，則下列判斷中正確的是 ( )AT1T221 1212BT1T212 1212CT1T221 1214DT1T211 12128有三束粒子，分別是質(zhì)子(p)、氚核(H)和粒子(He)束，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁場(chǎng)方向垂直紙面向里)，在下面所示的四個(gè)圖中，能正確表示出這三束粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的是( )9如下圖所示，有三束粒子，分別是質(zhì)子(p)、氚核(H)和a 粒子束，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，(磁場(chǎng)方向垂直紙面向里)下面四個(gè)圖中，哪個(gè)圖正確的表示出這三束粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡?( )

4、10在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，突然與一個(gè)不帶電的靜止粒子碰撞合并為一體。對(duì)于碰撞后的運(yùn)動(dòng)軌跡，在圖346所示的各種情景中，正確的是(實(shí)線為原軌跡，虛線表示碰撞后軌跡) 圖346矩形有界磁場(chǎng)1在x軸上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)B0.8T，方向垂直紙面向里，如下圖所示。一質(zhì)量m9.0×1015kg、帶負(fù)電q1.5×1010C的粒子以速度v02.0×103m/s從坐標(biāo)原點(diǎn)O以與x軸正方向間夾150°角的方向射入磁場(chǎng)。試確定它在磁場(chǎng)中回旋后穿過x軸飛出磁場(chǎng)時(shí)所經(jīng)位置P的坐標(biāo)值。 2. 如圖所示，一帶正電的粒子，其質(zhì)量為m，電荷量為q，從隔板的小

5、孔M處射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，隔板ab與磁感線平行，粒子射入M孔時(shí)的速度方向與ab板成30°夾角，但與磁感線垂直，速度大小為v0：磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，那么粒子可以打到隔板ab上需要的時(shí)間為 ；打到隔板上時(shí)距出發(fā)點(diǎn)M的距離是 。 3質(zhì)量和帶電量都相同的兩個(gè)粒子，以不同的速率垂直于磁感線方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中、所示，粒子的重力不計(jì)，下列對(duì)兩個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)速率v和在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t及運(yùn)動(dòng)周期T、角速度的說法中正確的是( )Av1v2Bt1t2CT1T2Dw 1w 24如圖342所示的矩形區(qū)域ACDE內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直指向紙內(nèi)。a、b兩個(gè)同種粒子從

6、O點(diǎn)沿與AE平行的方向射入磁場(chǎng)中，又都從CD邊射出磁場(chǎng)。射出時(shí)，a的速度v1的方向與DC方向成60°夾角，b的速度v2的方向與CD方向成60°夾角，且兩個(gè)出射點(diǎn)到C點(diǎn)的距離之比為12?，F(xiàn)用t1、t2分別表示a、b在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，則t1t2_；v1v2_。 圖3425如圖所示，正、負(fù)電子初速度垂直于磁場(chǎng)方向，沿與邊界成 角的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求它們?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比為 6如圖所示的矩形abcd范圍內(nèi)有垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)，現(xiàn)有荷質(zhì)比為 的正離子在a處沿ab方向以速度v射入磁場(chǎng)，求離子通過磁場(chǎng)后的橫向偏移y和偏向角 （設(shè)離子剛好從C點(diǎn)

7、飛出） 7. 如圖3所示，一束電子的電荷量為e，以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，穿過磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與原來電子的入射方向的夾角是30°，則電子的質(zhì)量是多少？電子穿過磁場(chǎng)的時(shí)間又是多少？圖38如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)帶電量為q的正離子自a點(diǎn)沿箭頭方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)軌道為半圓經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)，突然吸收了附近若干個(gè)電子，接著沿另一圓軌道運(yùn)動(dòng)到與a、b在一條直線上的c點(diǎn)，已知ac=ab。電子電量為e，由此可知，正離子吸收的電子個(gè)數(shù)為（ ）A B C D 圓形有界磁場(chǎng)1如圖虛線所示的區(qū)域內(nèi)有方向垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束速度大小各不相同的質(zhì)子正對(duì)該區(qū)域的圓心O射入這個(gè)磁場(chǎng)；結(jié)

8、果，這些質(zhì)子在該磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間有的較長(zhǎng)，有的較短，其中運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的粒子（ ）A射入時(shí)的速度一定較大 B在該磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的路程一定較長(zhǎng)C在該磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的角度一定較大 D從該磁場(chǎng)中飛出的速度一定較小2在半徑為r的圓形空間內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，O為圓心。一帶電粒子以速度v從A沿半徑方向入射，并從C點(diǎn)射出，如圖所示，已知AOC120°，若在磁場(chǎng)中粒子只受洛倫茲力作用，則粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)行的時(shí)間( ) ABCD3. 如圖7所示，半徑為r的圓形空間內(nèi)，存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子(不計(jì)重力)，從A點(diǎn)沿半徑方向以速度v0垂直于磁場(chǎng)方向射入磁場(chǎng)中，并由B點(diǎn)射出，且AOB120°，

9、則該粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為( )A. B.C. D.4.在真空中半徑為r=3cm的圓形區(qū)域內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，B=0.2T ,方向如圖示，一帶正電的粒子以速度 v=1.2×106m/s 的初速度從磁場(chǎng)邊界上的直徑ab一端的a點(diǎn)射入磁場(chǎng)，已知該粒子的荷質(zhì)比q/m=108 C/kg，不計(jì)粒子重力，求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間。 臨界分析1如圖有一個(gè)寬度為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界磁場(chǎng)。方向垂直于紙面向里。有一帶電量為q，質(zhì)量為m的帶電粒子垂直于磁場(chǎng)邊界射入磁場(chǎng)。問(1)要使粒子從右側(cè)飛出磁場(chǎng)，速率至少為多少?(2)要使粒子從右側(cè)飛出磁場(chǎng)，最長(zhǎng)的時(shí)間是多少? 2如下圖所示的矩形abcd范圍內(nèi)有

10、垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且ab長(zhǎng)度為L(zhǎng)，現(xiàn)有比荷為q/m的正離子在a處沿ab方向射入磁場(chǎng)，求離子通過磁場(chǎng)后的橫向偏移y和偏向角(設(shè)離子剛好從C點(diǎn)飛出，粒子的速度為v)。 3如圖所示，矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)的長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B質(zhì)量為m，電量為e的電子沿著矩形磁場(chǎng)的上方邊界射入磁場(chǎng)，欲使該電子由下方邊界穿出磁場(chǎng)，求：電子速率v的取值范圍？電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的變化范圍？ 4.如圖8所示，真空室內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=060T，磁場(chǎng)內(nèi)有一塊平面感光板ab，板面與磁場(chǎng)方向平行，在距ab的距離l=16cm處，有一個(gè)點(diǎn)狀的放射源S，它向各個(gè)方向發(fā)射粒

11、子，粒子的速度都是v=30×106m/s，已知粒子的電荷與質(zhì)量之比q/m=50×107C/kg，現(xiàn)只考慮在圖紙平面中運(yùn)動(dòng)的粒子，求ab上被粒子打中的區(qū)域的長(zhǎng)度。 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用質(zhì)譜儀1質(zhì)譜儀是一種測(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構(gòu)造原理如圖341所示，離子源S可以發(fā)出各種不同的正離子束，離子從S出來時(shí)速度很小，可以看作是靜止的。離子經(jīng)過加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中虛線框所示)，并沿著半圓周運(yùn)動(dòng)而到達(dá)照相底片上的P點(diǎn)，測(cè)得P點(diǎn)到入口S1的距離為x。以下判斷正確的是 ( ) A若離子束是同位素，則x越大，離子質(zhì)量越大B若離子束是同位素，則x越大，離

12、子質(zhì)量越小C只要x相同，則離子質(zhì)量一定相同D只要x相同，則離子的比荷一定相同2如圖所示，有a、b、c、d四個(gè)離子，它們帶等量同種電荷，質(zhì)量為mambmcmd，以不等的速率vavbvcvd進(jìn)入速度選擇器后，有兩種離子從速度選擇器中射出，進(jìn)入B2磁場(chǎng)，由此可判定( ) A射向P1的是a離子B射向P2的是b離子C到達(dá)A1的是c離子D到達(dá)A2的是d離子3如圖所示為質(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，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B1。偏轉(zhuǎn)分離器的磁感強(qiáng)度為B2。試寫出 (1)能通過速度選擇器的粒子速度的表達(dá)式；(2)質(zhì)子和氘核進(jìn)入偏轉(zhuǎn)分離器后打在照相底片上的條紋之間的距離d的表達(dá)式。(質(zhì)子和氘核帶電

13、量為e，質(zhì)子質(zhì)量mP，氘核mD)4. 質(zhì)譜儀原理如圖5所示，a為粒子加速器，電壓為U1；b為速度選擇器，磁場(chǎng)與電場(chǎng)正交，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，板間距離為d；c為偏轉(zhuǎn)分離器，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2.今有一質(zhì)量為m、電荷量為e的正粒子(不計(jì)重力)，經(jīng)加速后，該粒子恰能通過速度選擇器，粒子進(jìn)入分離器后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)求：(1)粒子的速度v為多少？(2)速度選擇器的電壓U2為多少？(3)粒子在B2磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R為多大？回旋加速器1在回旋加速器中( )A電場(chǎng)用來加速帶電粒子，磁場(chǎng)則使帶電粒子回旋B電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)用來加速帶電粒子C在交流電壓一定的條件下，回旋加速器的半徑越大，則帶電粒子獲得的動(dòng)能越大D同

14、一帶電粒子獲得的最大動(dòng)能只與交流電壓的大小有關(guān)，而與交流電壓的頻率無關(guān)2回旋加速器是加速帶電粒子的裝置，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖12所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，下列說法中正確的是( )A增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓B增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C減小狹縫間的距離D增大D形金屬盒的半徑3回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如圖1所示它的核心部分是兩個(gè)D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻交流電源相連接，兩盒間的窄縫中形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使帶電粒子每次通過窄縫都得到加

15、速兩盒放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于盒底面，帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，通過兩盒間的窄縫時(shí)反復(fù)被加速，直到達(dá)到最大圓周半徑時(shí)通過特殊裝置被引出如果用同一回旋加速器分別加速氚核(13H)和粒子(24He)，比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲得的最大動(dòng)能的大小，有 ( )A加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動(dòng)能也較大 B加速氚核的交流電源的周期較大，氚核獲得的最大動(dòng)能較小C加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動(dòng)能也較小D加速氚核的交流電源的周期較小，氚核獲得的最大動(dòng)能較大4回旋加速器是用來獲得高能粒子的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，核心部分是兩個(gè)D形金屬扁盒，兩D形盒的直徑相對(duì)且留有一個(gè)窄縫，D形

16、盒裝在_(填“真空”或“空氣”)容器中，整個(gè)裝置放在巨大的電磁鐵兩極間，磁場(chǎng)方向_(填“垂直”或“平行”)于D形盒的底面。兩D形盒分別接在高頻交流電源的兩極上，且高頻交流電的_與帶電粒子在D型盒中做圓周運(yùn)動(dòng)的_相同，帶電粒子就可一次次地被加速。5回旋加速器D形盒中央為質(zhì)子流，D形盒的交流電壓為U，靜止質(zhì)子經(jīng)電場(chǎng)加速后，進(jìn)入D形盒，其最大軌道半徑為R，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)子質(zhì)量為m.求：(1)質(zhì)子最初進(jìn)入D形盒的動(dòng)能多大；(2)質(zhì)子經(jīng)回旋加速器最后得到的動(dòng)能多大；(3)交流電源的頻率是多少6. 如圖所示，回旋加速器D形盒的半徑為R，用來加速質(zhì)量為m、電荷量為q的質(zhì)子，使質(zhì)子由靜止加速到能量為E后，由A孔射出，求：(1)加速器中勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的方向和大小；(2)設(shè)兩D形盒間距為d，其間電壓為U，電場(chǎng)視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)子每次經(jīng)電場(chǎng)加速后能量增加，加速到上述能量所需回旋周數(shù)；(3)加速到上述能量所需時(shí)間 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1一個(gè)帶電粒子以初速v0垂直于電場(chǎng)方向向右射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，穿出電場(chǎng)后接著又進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。設(shè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域有明確的分界線，且分界線與電場(chǎng)強(qiáng)度方向平行，如圖338中的虛線所示。在圖所示的幾種軌跡中，可能出現(xiàn)的是 ( )2如圖345所示的區(qū)域內(nèi)，存在方向互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)