高二物理《帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)》測(cè)試題1

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1、高二物理帶電粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)測(cè)試題一、單項(xiàng)選擇題:本題共6小題,每小題4分,共24分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。1. 關(guān)于帶負(fù)電的粒子(重力可忽略不計(jì)),下面說法中正確的是 沿電場線方向飛入勻強(qiáng)電場,電場力做功,動(dòng)能增加 垂直電場線方向飛入勻強(qiáng)電場,電場力做功,動(dòng)能增加 垂直磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場,磁場力不做功,動(dòng)能不變 沿磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場,磁場力做功,動(dòng)能增加A. B. C. D. 2、處在勻強(qiáng)磁場內(nèi)部的兩個(gè)電子A和B,分別以和2v的速率垂直射入勻強(qiáng)磁場中,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后,哪個(gè)電子先回到原來的出發(fā)點(diǎn) A條件不夠無法比較 BA先到達(dá)CB先到達(dá) D同時(shí)到達(dá)3、有三束粒子,分別是質(zhì)子(p)

2、,氚核()和粒子,如果它們以相同的速度沿垂直于磁場方向射入勻強(qiáng)磁場,(磁場方向垂直于紙面向里)則在下面四圖中,哪個(gè)圖正確地表示出這三束粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡?A BC D4、有一勻強(qiáng)磁場被約束在一個(gè)長方形范圍內(nèi),截面如圖中abcd,一束荷質(zhì)比相同的離子沿著圖中到的方向垂直磁場射入,形成圖中甲、乙所示兩種軌跡,則A甲、乙離子具有相同的運(yùn)動(dòng)速率B甲、乙離子在磁場區(qū)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同C甲離子的動(dòng)能肯定要大一些D乙離子在此磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間肯定長些5、如下圖所示,在充電的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場和方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。一帶電粒子以速度v從左側(cè)射入,方向垂直于電場方向和磁場方向,當(dāng)它從右側(cè)射出場區(qū)時(shí),動(dòng)能比射入時(shí)

3、小,若要使帶電粒子從射入到射出動(dòng)能是增加的,可采取的措施有(不計(jì)重力) A可使電場強(qiáng)度增強(qiáng) B可使磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)C可使粒子帶電性質(zhì)改變(如正變負(fù)) D可使粒子射入時(shí)的動(dòng)能增大6、如圖所示,豎直向下的勻強(qiáng)磁場穿過光滑的絕緣水平面,在平面上的O點(diǎn)處固定一帶電荷量為+Q的小球M,帶電荷量為q的小球m以半徑為R,線速度為v,繞著O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)若某時(shí)刻突然將小球M除去,則小球m可能出現(xiàn)以下哪些運(yùn)動(dòng)形式A仍以O(shè)點(diǎn)為圓心,半徑為R,線速度為v,沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B以另一點(diǎn)為圓心,半徑為R,線速度為v,沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C以另一點(diǎn)為圓心,半徑小于R,線速度小于v,沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

4、D沿原線速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)二、多項(xiàng)選擇題:本題共5小題,每小題4分,共20分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意,全部選對(duì)的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分。7、在勻強(qiáng)磁場中,一個(gè)帶電粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng),如果又順利進(jìn)入另一個(gè)磁感強(qiáng)度是原來磁感強(qiáng)度倍的勻強(qiáng)磁場,則A粒子的速率加倍,周期減半B粒子的速率不變,軌道半徑減半C粒子的速率減半,軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4D粒子速率不變,周期減半8、在某一區(qū)域,如圖所示,存在著電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場和磁感強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場,一束電子沿 Ox方向運(yùn)動(dòng),在這個(gè)區(qū)域始終沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn),在這個(gè)區(qū)域內(nèi)E和B的方向可能是AE和 B都是沿 ox的正方向BE和 B都是

5、沿 ox的反方向CE沿oz的正方向,B沿 oy的反方向DE沿 oy的正方向,B沿 oz的反方向B9、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,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的勻強(qiáng)磁場中,如圖所示,要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能,則下列說法中正確的是 A增大磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B增大勻強(qiáng)電場間的加速電壓C增大D形金屬盒的半徑 D減小狹縫間的距離10、設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,如圖所示,已知一離子在電場力和洛侖茲力作用下,從靜止開始自A沿曲線ACB運(yùn)動(dòng),到達(dá)B點(diǎn)時(shí),速

6、度為零,C點(diǎn)為最低點(diǎn),不計(jì)重力,以下說法正確的是A離子必帶正電荷 BA點(diǎn)和B點(diǎn)位于同一高度C離子在C點(diǎn)時(shí)速度最大 D離子到B點(diǎn)后,將沿曲線返回A點(diǎn)11、如圖所示,虛線所示的區(qū)域內(nèi),有方向垂直于畫面向里的勻強(qiáng)磁場,從邊緣A處有一束速度各不相同的質(zhì)子沿半徑方向射入磁場,這些質(zhì)子在磁場區(qū)運(yùn)動(dòng)過程中A運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長,其軌跡越長B運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長,其軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角越大C運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長,射出的速率越大D運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長,射出磁場時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)角越大三、計(jì)算題:本題共5小題,共76分,解答時(shí)請(qǐng)寫出必要的文字說明,方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。12、(1

7、4分)如圖所示,在相互垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中放一光滑的足夠長的斜面,傾斜角為30,并固定在水平面上,電場強(qiáng)度為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,質(zhì)量為m,電量為+q的小球,靜止在斜面的頂端,這時(shí)小球?qū)π泵娴恼龎毫榱?,若迅速地把電場方向改變?yōu)樨Q直向下,則小球能在斜面上滑多遠(yuǎn)?13、(15分)一個(gè)質(zhì)量為m帶電量為+q的小球以水平初速度v0自離地面h高度處做平拋運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力。重力加速度為g。試回答下列問題:(1)小球自拋出到第一次落地至點(diǎn)P的過程中發(fā)生的位移s大小是多少?(2)若在空間加一個(gè)豎直方向的勻強(qiáng)電場,發(fā)現(xiàn)小球水平拋出后做勻速直線運(yùn)動(dòng),則勻強(qiáng)電場強(qiáng)度E是多大?(3)若在空間再加一個(gè)垂直紙面向外

8、的勻強(qiáng)磁場,發(fā)現(xiàn)小球第一次落地點(diǎn)仍然是P。試問磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大?14、(15分)用一根長L=0.8m的輕繩,吊一質(zhì)量為m=1.0g的帶電小球,放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T,方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場中,把小球拉到懸點(diǎn)的右端,輕繩剛好水平拉直,將小球由靜止釋放,小球便在垂直于磁場的豎直平面內(nèi)擺動(dòng),當(dāng)小球第一次擺到低點(diǎn)時(shí),懸線的拉力恰好為零(重力加速度g取10m/s2).試問:(1)小球帶何種電荷?電量為多少?(2)當(dāng)小球第二次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí),懸線對(duì)小球的拉力多大?15、(16分)如圖所示,某一空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場。左側(cè)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小為E、方向水平向右,電場寬度為L;中間區(qū)域勻強(qiáng)

9、磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向外。右側(cè)區(qū)域勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B,方向垂直紙面向里,其右邊界可向右邊無限延伸。一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q、不計(jì)重力的帶正電的粒子從電場的左邊緣的O點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng),穿過中間磁場區(qū)域進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)域后,又回到O點(diǎn),然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過程。求:(1)帶電粒子在磁場中的軌道半徑(2)中間磁場區(qū)域的寬度d;(3)帶電粒子從O點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到第一次回到O點(diǎn)所用時(shí)間t。16、(16分)如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置,環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場。質(zhì)量為m、電量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開有小孔的極板,原來電勢(shì)都為

10、零,每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時(shí),A板電勢(shì)升高為+v,B板電勢(shì)仍保持為零,粒子在兩板間得到加速,每當(dāng)粒子離開B板時(shí),A板電勢(shì)又降為零,粒子在電場中一次次加速下動(dòng)能不斷增大,而繞行半徑不變。(1)設(shè)t=0時(shí)粒子靜止在A板小孔處,在電場作用下加速,并繞行第一圈,求粒子繞行n圈回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能Ekn。(2)為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng),磁場必須周期性遞增,求粒子繞行第n圈時(shí)的磁感強(qiáng)度Bn。(3)求粒子繞行n圈所需的總時(shí)間tn(設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R)參考答案1、B 2、D 3、C 4、D 5、A 6、B 7、BD 8、ABC 9、AC 10、ABC 11、BD12、解析:電場向上時(shí)mg=qE ,

11、電場反向后重力與電場力的合力=mg+qE=2mg隨速度增大洛侖茲力增大,當(dāng)增大到與垂直斜面的分力時(shí),斜面支持力為零,小球?qū)㈦x開斜面。根據(jù)qvB=Fcos30=2mgcos30,可求出離開斜面時(shí)速度。設(shè)小球下滑距離為S,由動(dòng)能定理有Fsin30S=mv2/2,可解出S=3m2g / 2q2B213、解:(1) (1分) (1分)得 (2分)(2)mg=qE (2分)(3)由 (1分)得 (2分) (2分) (2分)14、解:(1)設(shè)小球第一次到達(dá)最低點(diǎn)速度為v,則由動(dòng)能定理可得: 在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得; ,解得q=7.510-2C , 帶負(fù)電. (2) 小球第二次到達(dá)最低點(diǎn)速度仍為v,牛頓第二定律得:, 解得F=0.06N。15、解析:(1)帶電粒子在電場中加速,由動(dòng)能定理,可得: (1分)帶電粒子在磁場中偏轉(zhuǎn),由牛頓第二定律,可得: (1分)由以上兩式,可得 (1分)OO3O1O2600(2)由于在兩磁場區(qū)域中粒子運(yùn)動(dòng)半徑相同,如圖所示,三段圓弧的圓心組成的三角形O1O2O3是等邊三角形,其邊長為2R。所以中間磁場區(qū)域的寬度為 (3分)(3)在電場中 , (1分)在中間磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間 (1分)在右側(cè)磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間, (1分)則粒子第一次回到O點(diǎn)的所用時(shí)間為16、

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