高三物理一轮复习课时训练带电粒子在磁场中的运动.doc
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1、2013届高三物理一轮复习课时训练:带电粒子在磁场中的运动一、选择题1如图所示,在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场,粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120 角,若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a ,则该粒子的比荷和所带电荷的正负是( )A,正电荷B,正电荷C,负电荷D,负电荷【答案】C2如图所示,两个半径相同、粗细相同互相垂直的圆形导线圈,可以绕通过公共的轴线xx自由转动,分别通以相等的电流,设每个线圈中电流在圆心处产生磁感应强度为B,当两线圈转动而达到平衡时,圆心0处的磁感应强度大小
2、是( )A1BB BC0D2B【答案】D3如图所示,在圆形区域内,有垂直于纸面的匀强磁场,一束质量和电荷量都相同的带电粒子、以不同的速率沿着方向射入匀强磁场中,又都从该磁场中射出,这些粒子在磁场中只受磁场力的作用。比较三个粒子,则下列说法中正确的是( )A粒子速率最大 B粒子在磁场中运动的时间最大C粒子在磁场中运动的角速度最大D粒子在磁场中运动的加速度最大【答案】AB4如图所示,回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置,其核心部分是两个D型金属盒,置于匀强磁场中,两盒分别与高频电源相连。则带电粒子加速所获得的最大动能与下列因素有关的是( )A加速的次数B加速电压的大小C金属盒的半径D
3、匀强磁场的磁感强度【答案】CD5如图所示,在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场,其边界过原点O和y轴上的点a(0,L)。一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场,并从x轴上的b点射出磁场,此时速度方向与x轴正方向的夹角为60。下列说法中正确的是( )A电子在磁场中运动的时间为B电子在磁场中运动的时间为C磁场区域的圆心坐标为()D电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为()【答案】BC6如图的有界圆形磁场,半径为R,磁感强度为B,一个质量为m,电量为e的带电粒子,从边界向圆心射入磁场,离开磁场时方向与射入方向的夹角为120,则粒子通过磁场所用的时间是( )A
4、 B C D 【答案】C7某空间存在着如图甲所示的足够大的、沿水平方向的匀强磁场.在磁场中A、B两个物块叠放在一起,置于光滑水平面上,物块A带正电,物块B不带电且表面绝缘.在t=0时刻,水平恒力F作用在物块B上由静止开始做加速度相同的运动.在A、B一起向左运动的过程中,以下说法正确的是( )A图乙可以反映A所受洛仑兹力大小随时间t变化的关系,图中y表示洛仑兹力大小B图乙可以反映A对B的摩擦力大小随时间t变化的关系,图中y表示摩擦力的大小C图乙可以反映A对B的压力大小随时间t变化的关系,图中y表示压力的大小D图乙可以反映B对地面压力大小随时间t变化的关系,图中y表示压力的大小【答案】CD8质子和
5、粒子在同一匀强磁场中做半径相同的圆周运动,由此可知质子的动能和粒子的动能之比为( )A4:1B1:1C1:2D2:1 【答案】B9三个质子1、2和3先后分别以大小相等、方向如图所示的初速度和,从平板上的小孔O射入匀强磁场中。磁场方向垂直纸面向里,整个装置放在真空中,且不计重力,这三个质子打到平板上的位置到小孔O的距离分别是和,在磁场中运动的时间分别为和,则( )ABCD【答案】AD10下列各图中,运动电荷的速度方向、磁场方向和电荷的受力方向之间的关系正确的是( )【答案】B11粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍,两粒子均带正电。让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运
6、动。已知磁场方向垂直纸面向里。以下四个图中,能正确表示两粒子运动轨迹的是( )【答案】A12利用如图所示装置可以选择一定速度范围内的带电粒子图中板MN上方是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,板上有两条宽度分别为2d和d的缝,两缝近端相距为L.一群质量为m、电荷量为q、具有不同速度的粒子从宽度为2d的缝垂直于板MN进入磁场,对于能够从宽度为d的缝射出的粒子,下列说法正确的是( )A粒子带正电B射出粒子的最大速度为C保持d和L不变,增大B,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大D保持d和B不变,增大L,射出粒子的最大速度与最小速度之差增大【答案】BC13质量为m,电量为q的带正电小物块
7、在磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,沿动摩擦因数为的绝缘水平面以初速度v0开始向左运动,如图10所示物块经时间t移动距离x后停了下来,设此过程中,q不变,则( )AxBxDt【答案】BC14一带电质点在匀强磁场中作圆周运动,现给定了磁场的磁感应强度,带电质点的质量和电量。若用v表示带电质点运动的速率,R表示其轨道半径,则带电质点运动的周期( )A与v有关,与R有关B与v无关,与R有关C与v有关,与R无关D与v无关,与R无关【答案】D 15如图所示,竖直向下的匀强磁场穿过光滑的绝缘水平面,在平面上的O点处固定一带电荷量为+Q的小球M,带电荷量为q的小球m以半径为R,线速度为v,绕着O
8、点沿逆时针方向做匀速圆周运动. 若某时刻突然将小球M除去,则小球m可能出现以下哪种运动形式( )A仍以O点为圆心,半径为R,线速度为v,沿逆时针方向做匀速圆周运动B以另一点为圆心,半径为R,线速度为v,沿顺时针方向做匀速圆周运动C以另一点为圆心,半径小于R,线速度小于v,沿顺时针方向做匀速圆周运动D沿原线速度方向做匀速直线运动【答案】B16一个水平放置的挡板ab中间有一小孔S,一个质量为m、带电量为q的带电小球,从S处无初速度地进入一个足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直纸碗里,磁感应强度大小为B,如图所示小球最后将向右做匀速直线运动,则( )A小球最后的速度为B小球最后与ab的距离为C磁场对小球
9、共做功D以上说法都不对【答案】B17有不计重力的a、b、c三种粒子从O点以相同的速度射入垂直纸面向内的磁场中,其轨迹如图所示,则以下判断正确的是( )Aa粒子带正电Bb粒子不带电Cc粒子带正电D无法判断【答案】AB18一带电粒子在磁场中运动,只受磁场力作用,则该带电粒子可能做( )A匀速直线运动B匀变速直线运动C变加速曲线运动D匀变速曲线运动【答案】C19处在非匀强磁场中的闭合金属环从曲面上h高处滚下,又沿曲面的另一侧上升到最大高度,设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图8所示的磁场中,则此过程中( )A环滚上的高度小于h;B环滚上的高度等于h;C环中无感应电流产生;D环损失的机械能等于环产生
10、的焦耳热。【答案】AD20如图所示,有一个正方形的匀强磁场区域abcd,e是ad的中点,f是cd的中点,如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子,恰好从e点射出,不计粒子重力,则( )A如果粒子的速度增大为原来的二倍,将从d点射出B如果粒子的速度增大为原来的三倍,将从f点射出C如果粒子的速度不变,磁场的磁感应强度变为原来的二倍,将从d点射出D只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时,从f点射出所用时间最短【答案】AD21带电粒子进入云室会使云室中的气体电离,从而显示其运动轨迹。图是在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹,a和b是轨迹上的两点,匀强磁场B垂直纸面向里。该粒子在运动时
11、,其质量和电量不变,而动能逐渐减少,下列说法正确的是( )A粒子先经过a点,再经过b点B粒子先经过b点,再经过a点C粒子带负电D粒子带正电【答案】AC22电子以初速度v垂直磁感线进入某匀强磁场,若无其他外力作用,则( )A磁场对电子的作用力始终不变B电子的速度始终不变C电子的动能始终不变D电子的加速度始终不变【答案】C二、填空题23如图所示,质量为m、带电量为q的负点电荷A仅在磁场力作用下以速度v在磁感强度为B的匀强磁场中沿顺时针方向作匀速圆周运动,则磁场方向垂直于纸面向_(选填“里”或“外”),电荷A作圆周运动的半径r =_。【答案】里, 24某种物质发射出的射线在磁场中分裂为三束,如图所示
12、,可知射线 ;射线 ;射线 。(填带正电、带负电、不带电) 【答案】带负电;不带电;带正电 25有三种粒子:粒子、质子、氘核,它们在同一个磁场中做轨道半径都相同的匀速圆周运动,则这三种粒子中动能最小的是 ;受到洛仑兹力最小的是 。【答案】氘核;氘核26一个质子和一个粒子(粒子的质量是质子的4倍,电荷量是质子的2倍),同时射入同一匀强磁场,方向和磁场垂直,则如果两者以相同速度进入磁场中,则其圆周运动的轨道半径之比是_。如果两者以相同动量进入磁场中,则其圆周运动的轨道半径之比是_。【答案】1:2 2:127如图所示在真空中XOY平面的X0区域内,磁感应强度B1.010-2T的匀强磁场,方向与XOY
13、平面垂直,在X轴上P(10,0)点,有一放射源,在XOY平面内各个方向发射速度V1.0105m/S的带正电的粒子粒子质量m1.010-26Kg粒子的带电量为q1.010-18C,则带电粒子打到y轴上的范围为_(重力忽略)【答案】-10cm17.3cm 28边长为a的正方形,处于有界磁场如图,一束电子水平射入磁场后,分别从A处和C处射出,则vA:vC=_;所经历的时间之比tA:tB=_。【答案】1:2;2:1 29电流是导体中带电粒子的定向运动,带电粒子在磁场运动时受到_力。【答案】洛仑兹三、计算题30用磁场可以约束带电离子的轨迹,如图所示,宽d=2cm的有界匀强磁场的横向范围足够大,磁感应强度
14、方向垂直纸面向里,B1T。现有一束带正电的粒子从O点以v2106 m / s的速度沿纸面垂直边界进入磁场。粒子的电荷量q1.61019C,质量m3.21027kg。求:(1) 粒子在磁场中运动的轨道半径r和运动时间t是多大?(2) 粒子保持原有速度,又不从磁场上边界射出,则磁感应强度最小为多大?【答案】 (1)带电粒子进入磁场后做匀速圆周运动,轨迹如图,则 即解得R410-2 m 设粒子在磁场里运动轨迹对应的圆心角为,则 解得由和 所以带电离子在磁场里的运动时间s (2) 粒子不从磁场上边界出射,其轨迹与上边界相切,如图,设最大半径为Rm,磁感应强度最小为Bm,则Rmd由得 解得Bm =2 T
15、 31如图所示为垂直纸面向里的、宽度为D、磁感应强度为B的匀强磁场,它的左侧与右侧的边界分别为MN、PQ。现有一束质量为m、带电量为q的正离子(不计重力)以大小不同的速度(有的速度很小,有的速度很大)沿着与X轴正方向从坐标原点进入磁场区域,试求在磁场的边界PQ和MN上有带电粒子射出的范围。(用坐标表示)【答案】由BqVmV2R得VBqRm当VBqDm时,粒子从MN边界射出所以射出的范围为(0,0)和(0,2D)当VBqDm时,粒子从PQ边界射出所以射出的范围为(D,0)和(D, D)32图中MN表示真空室中垂直于纸面的平板,它的一侧有匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B。一带电粒
16、子从平板上的狭缝O处以垂直于平板的初速v射入磁场区域,最后到达平板上的P 点。已知B 、v以及P 到O的距离l。不计重力,求(1)规范作出粒子在磁场中运动的轨迹图;(2)此粒子的电荷q与质量m 之比。 【答案】粒子初速v垂直于磁场,粒子在磁场中受洛伦兹力而做匀速圆周运动。设其半径为R,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律,有qvB =。因粒子经O点时的速度垂直于OP。故OP 是直径,l=2R。由此得 33如图所示,带负电的粒子垂直磁场方向进入圆形匀强磁场区域,出磁场时速度偏离原方向60角,已知带电粒子质量m=310-20kg,电量q=10-13C,速度v0=105m/s,磁场区域的半径R=310-1m
17、,不计重力,求磁场的磁感应强度。【答案】画进、出磁场速度的垂线得交点O,O点即为粒子作圆周运动的圆心,据此作出运动轨迹AB,如图所示。此圆半径记为r。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动=34如图,已知正方形abcd边长为,abcd所围区域内是一个磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面的匀强磁场,某带电粒子质量为m,电量为q,从a点沿ab方向射入磁场,如果以速度v1射入,最后从c点射出。如果以速度v2射入,最后恰好从d点射出。不计带电粒子的重力。求: (1)带电粒子的速度之比v1/v2;(2)带电粒子在磁场中的运动时间之比t1/t2;(3)如果要使该带电粒子只能从bc边射出,则从a点射入时速度范围?【答
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- 物理 一轮 复习 课时 训练 带电 粒子 磁场 中的 运动
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