物理选修36 带电粒子在匀强磁场中的运动一课一练

这是一份物理选修36 带电粒子在匀强磁场中的运动一课一练，共12页。试卷主要包含了选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1、 （2010·济南市三模）如图所示，一带正电的质点在固定的负的点电荷作用下绕该负电荷做匀速圆周运动，周期为T0，轨道平面位于纸面内，质点的速度方向如图中箭头所示。现加一垂直于轨道平面的匀强磁场，已知轨道半径并不因此而改变，则（ ）
A．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将大于T0
B．若磁场方向指向纸里，质点运动的周期将小于T0
C．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将大于T0
D．若磁场方向指向纸外，质点运动的周期将小于T0
2、 （2010·安徽质量检测）由中国提供水磁体的阿尔法磁潜仪如图所示，它曾由航天飞机携带升空，将来安装在阿尔法国际空间站中，主要使命之一是探索宇宙中的反物质。所谓的反物质即质量与正粒子相等，带电量与正粒子相等但电性相反，例如反质子即为，假若使一束质子、反质子、粒子和反粒子组成的射线，以相同的速度通过进入匀强磁场B2而形成的4条径迹，则（ ）
A．1、3是反粒子径迹
B．2、4为反粒子径迹
C．l、2为反粒子径迹
D．4为反粒子径迹
3、 （2010·宁波模拟）光滑水平面上有一个带负电的小球A和一个带正电的小球B，空间存在着竖直向下的匀强磁场，如图所示。给小球B一个合适的初速度，B将在水平面上按图示的轨迹做匀速圆周运动。在运动过程中，由于B内部的因素，从B中分离出一小块不带电的物质C（可认为刚分离时二者的速度相同），则此后
A．B会向圆外飞去，C做匀速直线运动
B．B会向圆外飞去，C做匀速圆周运动
C．B会向圆内飞去，C做匀速直线运动
D．B会向圆内飞去，C做匀速圆周运动
4.如图1所示，有一混合正离子束先后通过正交的电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ，如果这束正离子流在区域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.比荷
5.如图2所示,在真空区域Ⅰ、Ⅱ中存在两个匀强电场,其电场线方向都竖直向下,在区域Ⅰ中有一个带负电荷的粒子沿电场线以速度v0匀速下落,并进入区域Ⅱ(电场范围足够大).能描述粒子在两个电场中运动情况的速度—时间图象是(以v0方向为正方向)（ ）
6.虚线间空间存在着如图所示的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电小球（电量为+q,质量为m）从电场、磁场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过电场、磁场区域的是（ ）
7.水平方向的匀强磁场区域足够大，如图3所示，将一带正电的小球自磁场中M点由静止释放,它的运动情况是（ ）
A.如图（a） B.如图（b）往复
C.如图（c）向右延续 D.如图（d）
8.如图7所示，水平放置的两个平行金属板MN、PQ间存在匀强电场和匀强磁场.MN板带正电，PQ板带负电，磁场方向垂直纸面向里.一带电微粒只在电场力和洛伦兹力作用下，从I点由静止开始沿曲线IJK运动，到达K点时速度为零，J是曲线上离MN板最远的点.有以下几种说法：
①在I点和K点的加速度大小相等，方向相同；
②在I点和K点的加速度大小相等，方向不同；
③在J点微粒受到的电场力小于洛伦兹力；
④在J点微粒受到的电场力等于洛伦兹力.
其中正确的是（ ）
A.①③ B.②④ C.②③ D.①④
9.真空区域中存在如图8所示形式变化的均匀磁场,该磁场的磁感应强度大小不变、方向随时间做周期性变化.一电荷量q=5π×10-7 C,质量m=5×10-10 kg的带电粒子，位于该真空区域中某点处，在t=0时刻以初速度v0=π m/s沿垂直于磁场的方向开始运动.不计粒子重力的作用,不计磁场的变化可能产生的一切其他影响.则带电粒子在磁场中运动N个(N为整数)周期的时间内的平均速度的大小等于（ ）
A.π m/s B. m/s C.2 m/s D. m/s
10.如图9甲所示,在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图甲中由B到C),电场强度的大小随时间变化的情况如图乙所示;磁感应强度方向垂直于纸面,磁感应强度大小随时间变化的情况如图丙所示.在t=1 s时,从A点沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一个粒子(不计重力),并在此之后,每隔2 s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,射出的粒子均能击中C点.若AB=BC=l,且粒子由A运动到C的时间均小于1 s.不计空气阻力及电场、磁场变化带来的影响,则以下说法正确的是（ ）
A.磁场方向垂直纸面向外
B.电场强度E0和磁感应强度B0的比值E0/B0=2v0
C.第一个粒子由A运动到C所经历的时间t1=
D.第二个粒子到达C点的动能等于第一个粒子到达C点的动能
二、计算题
11.(10分)如图10所示,平行于直角坐标系Y轴的PQ是用特殊材料制成的,只能让垂直打到PQ界面上的电子通过.其左侧有一直角三角形区域,分布着方向垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,其右侧有竖直向上场强为E的匀强电场.现有速率不同的电子在纸面上从坐标原点O沿不同方向射到三角形区域,不考虑电子间的相互作用.已知电子的电量为e,质量为m,在△OAC中,OA=a,θ=60°.求:
(1)能通过PQ界面的电子所具有的最大速度是多少;
(2)在PQ右侧X轴上什么范围内能接收到电子.
12.（14分)如图11所示,在直角坐标系第Ⅰ、Ⅳ象限存在着与y轴正方向成30°角的匀强电场E,在第Ⅱ象限存在着垂直于纸面向里的匀强磁场.在第Ⅲ象限电子枪中的灯丝加热逸出的电子(初速度为0)经加速电场U0加速后进入粒子速度选择器,(速度选择器中磁感应强度与第Ⅱ象限的磁感应强度相同均为B,电场强度大小为E1)沿直线运动后在x轴上的a(-L,0)点以一定的速度垂直于x轴射入第Ⅱ象限的磁场偏转,然后经过y轴上的某点b,与y轴方向成60°角垂直电场E方向进入电场,经过y轴上的c点(0,- L).已知电子的电量为e,质量为m(不计重力),加速电场的电压为U0.求:
(1)经加速电场U0加速后进入粒子速度选择器时,电子的速度大小.
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小.
(3)速度选择器的电场强度E1的大小.
(4)Ⅰ、Ⅳ象限中匀强电场的电场强度E的大小.
13. (16分)如图12所示,位于竖直平面内的坐标系xOy,在其第三象限空间有沿水平方向的、垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B,还有沿x轴负方向的匀强电场,场强大小为E,在其第一象限空间有沿y轴负方向的、场强为E′=E的匀强电场,并在y>h区域有磁感应强度也为B的垂直于纸面向里的匀强磁场.一个电荷量为q的油滴从图中第三象限的P点得到一初速度,恰好能沿PO做匀速直线运动(PO与x轴负方向的夹角为θ=37°),并从原点O进入第一象限，已知重力加速度为g,
sin37°=0.6,cs37°=0.8,问:
(1)油滴的电性;
(2)油滴在P点得到的初速度大小;
(3)油滴在第一象限运动的时间和离开第一象限处的坐标值.
答案及解析
一、选择题
1.BC
2.C
3.C
4. 【解析】选A、D.离子流在区域Ⅰ中不偏转，一定是qE=qvB,v=，A正确.进入区域Ⅱ后，做匀速圆周运动的半径相同，由r=知，因v、B相同，只能是比荷相同，故D正确，B、C错误.
5. 【解析】选C.依题意可知粒子在区域Ⅰ中所受的重力与电场力是一对平衡力,进入区域Ⅱ后,电场力大于重力,做匀减速运动,根据运动的对称性,当速度为0时,反向做匀加速运动,C项正确.
6.
7. 【解析】
选C.带电小球在磁场中受重力和洛伦兹力，合外力无法提供向心力，不能做匀速圆周运动，A错.带电小球释放后，在竖直方向先做加速运动，在洛伦兹力的作用下将向右下方运动，受力如图所示,开始阶段，F1mg后，在竖直方向将做减速运动，当竖直速度为零时，到达P点，F1足够大，在F1的作用下，小球将向上运动，与M到P的运动对称，到达N点时v=0，以后重复MPN的过程，故C正确.
8. 【解析】选A.电荷所受的洛伦兹力F=qvB,当电荷的速度为零时，洛伦兹力为零，故电荷在I点和K点只受到电场力的作用，故在这两点的加速度大小相等，方向相同，①是正确的，②是错误的；由于J点是曲线上离MN板最远的点，说明电荷在J点具有与MN平行的速度，带电粒子在J点受到两个力的作用，即电场力和洛伦兹力，轨迹能够向上偏折，则说明洛伦兹力大于电场力，故③正确，④错误.综上所述，选项A是正确的.
9.
10. 【解析】选A、B、C.粒子在电场中做匀加速运动,在磁场中做匀速圆周运动.电场强度方向向右,粒子向右偏转可判断出粒子带正电荷.粒子在磁场中向右偏转可判断出磁场方向向外,粒子在磁场中有R=l=,在电场中有y=l=,解得E0/B0=2v0,A、B正确.第一个粒子由A运动到C所经历的时间为t1=,第二个粒子到达C点时的动能大于第一个粒子到达C点时的动能,因为第二个粒子所受的电场力做正功,C对,D错误.
二、计算题
11.
12.
13. 【解析】(1)油滴带负电 (2分)
(2)油滴受三个力作用(如图),从P到O沿直线做匀速运动,设油滴质量为m: