2018_2019学年高中物理第三章磁场6带电粒子在匀强磁场中的运动练习新人教版选修3_1

6带电粒子在匀强磁场中的运动

知识点一带电粒子运动的周期和半径

1.在匀强磁场中,一个带电粒子做匀速圆周运动,如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场,则()

A.粒子的速率加倍,周期减半

B.粒子的速率不变,轨道半径加倍

C.粒子的速率减半,轨道半径变为原来的

D.粒子的速率不变,周期减半

2.质量和电荷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L3-6-1中虚线所示,下列说法正确的是()

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的运行时间图L3-6-1

3.图L3-6-2为云室中某粒子穿过铅板P前后的轨迹(粒子穿过铅板后电荷量、质量不

变),云室中匀强磁场的方向与轨道所在平面垂直(图中垂直于纸面向内),由此可知此

粒子()

A.一定带正电

B.一定带负电

C.一定不带电

D.可能带正电,也可能带负电

知识点二质谱仪和回旋加速器图L3-6-2

4.图L3-6-3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,速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场,匀强磁场的磁感应强度为B,匀强电场的电场强度为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下方有磁感应强度为B0的匀强磁场.下列表述不正确的是()

图L3-6-3

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

C.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于

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.回旋加速器D形盒中央为质子源,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,电荷量为e.

(1)质子最初进入D形盒的动能为多大?

(2)质子经回旋加速器最后得到的动能为多大?

(3)交流电源的频率是多少?

知识点三带电粒子在磁场中运动的时间和位移

6.(多选)如图L3-6-4所示,虚线框MNQP内为一矩形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向里.a、b、c是三个质量和电荷量(绝对值)都相等的带电粒子,它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场,图中画出了它们在磁场中的运动轨迹.若不计粒子所受重力,则()

A.粒子a带负电,粒子b、c带正电

B.射入磁场时,粒子b的动能最大

C.粒子b的运动轨迹是抛物线

D.射入磁场后c的运动时间最长

图L3-6-4

7.(多选)如图L3-6-5所示,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.下列说法正确的是()

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

图L3-6-5

8.如图L3-6-6所示,有一混合正离子束先后通过正交的匀强电场、匀强磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径r相同,则它们一定具有相同的()

A.速度

B.质量

C.电荷量

D.动能

图L3-6-6

9.如图L3-6-7所示,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于纸面的匀强磁场(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()

A.2

B.

C.1

D.

图L3-6-7

10.[2018·长郡中学期中]如图L3-6-8所示为电视机显像管的原理示意图(俯视图),通过改变偏转线圈的电流,虚线区域内偏转磁场的方向和强弱都在不断变化,电子束打在荧光屏上的光点就会移动,从而实现扫描.下列关于荧光屏上的光点的说法正确的是 ()

图L3-6-8

A.若光点在A点,则磁场垂直于纸面向里

B.若光点从A向B扫描,则磁场垂直于纸面向里且不断减弱

C.若光点从A向B扫描.则磁场垂直于纸面向外且不断减弱

D.若光点从A向B扫描,则磁场先垂直于纸面向外不断减弱,后垂直于纸面向里不断增强

11.如图L3-6-9所示,一个质量为m、电荷量为-q、不计重力的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度B;

(2)穿过第一象限的时间.

图L3-6-9

12.质谱仪原理如图L3-6-10所示,a为粒子加速器,电压为U1;b为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,板间距离为d;c为偏转分离器,磁感应强度为B2.今有一质量为m、电荷量为e的正电子(不计重力)经加速后,恰能竖直通过速度选择器,正电子进入分离器后做匀速圆周运动.

(1)正电子的速度v为多少?

(2)速度选择器的电压U2为多少?

(3)正电子在c的磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大?

图L3-6-10