高中物理 第三章 磁场 第6节 带电粒子在匀强磁场中的运动课后训练 新人教版选修3-1.doc

第6节 带电粒子在匀强磁场中的运动课后训练基础巩固1两个粒子，带电荷量相等，在同一匀强磁场中只受磁场力做匀速圆周运动(）a若速度相等，则半径必相等b若质量相等，则周期必相等c若质量和速度乘积大小相等，则半径必相等d若动能相等，则周期必相等2有三束粒子，分别是质子(p）、氚核(h）和粒子束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场(磁场方向垂直纸面向里），如图中，正确地表示出这三束粒子的运动轨迹的图是(）3回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。它的核心部分是两个d形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。如果用同一回旋加速器分别加速氚核(h）和粒子(he）比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大速度的大小，有(）a加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大速度也较大b加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大速度较小c加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大速度也较小d加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大速度较大4质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场。如图为质谱仪的原理图，设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力），经电压为u的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为b的偏转磁场中，带电粒子打至底片上的p点，设op=x，则在图中能正确反映x与u之间的函数关系的是(）5如图所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，且有mambmcmd，以速度vavbvcvd进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入b2磁场，由此可判定(）a射向p1的是a离子 b射向p2的是b离子c射到a1的是c离子 d射到a2的是d离子能力提升6如图所示，在半径为r的圆形区域内存在匀强磁场，磁感应强度为b，方向垂直于圆平面(未画出）。一群比荷为的负离子体以相同速率v0(较大），由p点在纸平面内向不同方向射入磁场中，发生偏转后又飞出磁场，则下列说法中正确的是(不计重力）(）a离子飞出磁场时的动能一定相等b离子在磁场中的运动半径一定相等c由q点飞出的离子在磁场中运动的时间最长d沿pq方向射入的离子飞出时偏转角最大7利用如图所示的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8如图所示，在xoy平面的第一、第三和第四象限内存在着方向竖直向上的大小相同的匀强电场，在第一和第四象限内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个质量为m、电荷量为q的带电质点，在第三象限中以沿x轴正方向做速度为v的匀速直线运动，第一次经过y轴上的m点，m点距坐原点o的距离为l，然后在第四象限和第一象限的电磁场中做匀速圆周运动，质点第一次经过x轴上的n点距坐标原点o的距离为l，已知重力加速度为g，求：(1）匀强电场的电场强度的大小e；(2）匀强磁场的磁感应强度的大小b；(3）质点第二次经过x轴的位置距坐标原点的距离d。参考答案1答案：bc点拨：带电粒子在洛伦兹力作用下做圆周运动的半径r，周期t，题中条件q、b为定值，则mv大小相等时半径必相等，质量相等时周期必相等。2答案：c点拨：带电粒子垂直于磁场方向射入匀强磁场，做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则其半径r为r，因b、v相同，rhrrp(）(）(）321。3答案：b点拨：在回旋加速器中交流电源的周期等于带电粒子在d形盒中运动的周期且t2m/bq，周期正比于质量与电荷量之比，加速氚核的交流电源的周期较大，c、d均错误；带电粒子在d形盒中做匀速圆周运动，bqvmv2/r，vbqr/m，当粒电粒子运动的半径为d形盒的最大半径时，运动有最大速度，由于磁感应强度b和d形盒的最大半径相同，所以带电粒子的电荷量与质量比值大的获得的速度大，氚核获得的最大速度较小，粒子获得的最大速度较大，a错误，b正确。4答案：b点拨：带电粒子先经加速电场加速，故qumv2，进入磁场后偏转，opx2r，两式联立得opx，所以b正确。5答案：a点拨：从离子在磁场b2中的偏转方向可知离子带正电，而正离子在速度选择器中受到磁场b1的洛伦兹力方向又可由左手定则判断为向右，电极p1、p2间的电场方向必向左，因为qvbb1qvcb1qe，所以能沿直线穿过速度选择器的必然是速度相等的b、c两离子；因为qvab1qe，所以a离子穿过速度选择器必向左偏射向p1；因为qvdb1qe，所以d离子穿过速度器时必向右偏射向p2；因为mbvbqb2mcvcqb2，所以在b2中偏转半径较小而射到a1的是b离子，在b2中偏转半径较大而射到a2的是c离子。故a正确。6答案：bc点拨：射入磁场的离子比荷相等，但质量不一定相等，故射入时初动能可能不等；又因为洛伦兹力不做功，故这些离子从射入到射出动能不变，但不同离子的动能可能不等，a错误。离子在磁场中的偏转半径为r，由于比荷和速率都相等，磁感应强度b为定值，故所有离子的偏转半径都相等，b正确。同时，各离子在磁场中做圆周运动的周期t也相等。根据几何规律：圆内较长的弦对应较大的圆心角，所以从q点射出的离子偏转角最大，在磁场内运动的时间最长，c对。沿pq方向射入的离子一定不从q点射出，故偏转角不是最大，d错。选b、c。7答案：bc点拨：利用左手定则可判定只有负电荷进入磁场时才向右偏，故选项a错误。利用qvb知r，能射出的粒子满足r，因此对应射出粒子的最大速度vmax，选项b正确。vmin，vvmaxvmin，由此式可判定选项c正确，选项d错误。8答案：(1）(2）(3）v点拨：(1）带电质点在第三象限中做匀