2022屆高考物理一輪復習 第八章 磁場 課時作業(yè)26 帶電粒子在組合場中的運動

2022屆高考物理一輪復習 第八章 磁場 課時作業(yè)26 帶電粒子在組合場中的運動1.MN板兩側都是磁感強度為B的勻強磁場，方向如下圖所示，帶電粒子從a位置以垂直磁場方向的速度開始運動，依次通過小孔b、c、d，已知abbccd，粒子從a運動到d的時間為t，則粒子的比荷為() A. B C. D【解析】粒子從a運動到d依次經(jīng)過小孔b、c、d，經(jīng)歷的時間t為3個，由t3×和T，可得：，故A正確【答案】A2.如圖所示，a、b是兩個勻強磁場邊界上的兩點，左邊勻強磁場的磁感線垂直紙面向里，右邊勻強磁場的磁感線垂直紙面向外，兩邊的磁感應強度大小相等電荷量為2e的正離子以某一速度從a點垂直磁場邊界向左射出，當它運動到b點時，擊中并吸收了一個處于靜止狀態(tài)的電子，不計正離子和電子的重力且忽略正離子和電子間的相互作用，則它們在磁場中的運動軌跡是() 【解析】正離子以某一速度擊中并吸收了一個處于靜止狀態(tài)的電子后，速度不變，電荷量變?yōu)閑，由左手定則可判斷出正離子過b點時所受洛倫茲力方向向下，由r可知，軌跡半徑增大到原來的2倍，所以在磁場中的運動軌跡是圖D.【答案】D3.如圖所示，在一個圓形區(qū)域內(nèi)，兩個方向相反且都垂直于紙面的勻強磁場分布在以直徑A2A4為邊界的兩個半圓形區(qū)域、中，已知A2A4與A1A3的夾角為60°.一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子以某一速度從區(qū)的邊緣點A1處沿與A1A3成30°角的方向射入磁場，隨后該粒子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過圓心O進入?yún)^(qū)，最后再從A4處射出磁場若忽略該粒子重力，則下列說法正確的是() A粒子在磁場區(qū)域、中運動的半徑r1和r2之比為21B粒子在磁場區(qū)域、中做圓周運動的周期T1和T2之比為12C粒子在磁場區(qū)域、中運動所用的時間t1和t2之比為21D磁場區(qū)域、中的磁感應強度大小B1和B2之比為12【解析】由粒子的運動軌跡可知，粒子在磁場區(qū)域中運動的半徑等于磁場半徑，在磁場區(qū)域中運動的半徑為磁場半徑的一半故粒子在磁場區(qū)域、中運動的半徑r1和r2之比為21，A正確由帶電粒子在磁場中運動的半徑公式R，知磁場區(qū)域、中的磁感應強度大小B1和B2之比為12，D正確【答案】AD4如圖所示，豎直放置的兩塊很大的平行金屬板a、b，相距為d，ab間的電場強度為E，今有一帶正電的微粒從a板下邊緣以初速度v0豎直向上射入電場，當它飛到b板時，速度大小不變，而方向變?yōu)樗椒较?，且剛好從高度也為d的狹縫穿過b板而進入bc區(qū)域，bc區(qū)域的寬度也為d，所加電場強度大小為E，方向豎直向上，磁感應強度方向垂直紙面向里，磁場磁感應強度大小等于，重力加速為g，則下列關于微粒運動的有關說法正確的是() A微粒在ab區(qū)域的運動時間為B微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運動，圓周半徑r2dC微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運動，運動時間為D微粒在ab、bc區(qū)域中運動的總時間為【解析】微粒在ab區(qū)域，豎直方向上做勻減速運動，由v0gt得t，故A正確；水平方向上做勻加速運動，ag，則qEmg，進入bc區(qū)域，電場力大小未變，方向豎直向上，電場力與重力平衡，微粒做勻速圓周運動，由qv0B，得r，代入數(shù)據(jù)得r，又v2gd，故r2d，B正確；在bc區(qū)域，微粒運動軌跡所對圓心角為，sin ，運動時間t，故C錯誤；微粒在ab區(qū)域的運動時間也可以表示為t，故總時間t總，故D正確【答案】ABD5如圖所示，有理想邊界的勻強磁場方向垂直紙面向外，磁感應強度大小為B，某帶電粒子的比荷(電荷量與質(zhì)量之比)大小為k，由靜止開始經(jīng)電壓為U的電場加速后，從O點垂直射入磁場，又從P點穿出磁場下列說法正確的是(不計粒子所受重力)() A如果只增加U，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場B如果只減小B，粒子可以從ab邊某位置穿出磁場C如果既減小U又增加B，粒子可以從bc邊某位置穿出磁場D如果只增加k，粒子可以從dP之間某位置穿出磁場【解析】設粒子被電場加速后的速度為v，在磁場中運動的半徑為R，則電場加速過程，有qUmv2，在磁場中有qvBm，R，聯(lián)立得R .如果只增大U，半徑R增大，選項A錯誤；如果只減小B，半徑R增大，粒子向下偏 ，不可能從ab邊某位置穿出磁場，選項B錯誤；如果既減小U又增加B，半徑R減小，粒子不可能從bc邊某位置穿出磁場，選項C錯誤；如果只增加k，半徑R減小，粒子可從dP之間某位置穿出磁場，選項D正確【答案】D6如圖所示，平行金屬板a、b之間的距離為d，a板帶正電荷，b板帶負電荷，a、b之間還有一垂直于紙面的勻強磁場(圖中未畫出)，磁感應強度為B1.一不計重力的帶電粒子以速度v0射入a、b之間，恰能在兩金屬板之間勻速向下運動，并進入PQ下方的勻強磁場中，PQ下方的勻強磁場的磁感應強度為B2，方向如圖所示已知帶電粒子的比荷為c，則() A帶電粒子在a、b之間運動時，受到的電場力水平向右B平行金屬板a、b之間的電壓為Udv0B1C帶電粒子進入PQ下方的磁場之后，向左偏轉D帶電粒子在PQ下方磁場中做圓周運動的半徑為【解析】由于不知道帶電粒子的電性，故無法確定帶電粒子在a、b間運動時受到的電場力的方向，也無法確定帶電粒子進入PQ下方的磁場之后向哪偏轉，選項A、C錯誤；粒子在a、b之間做勻速直線運動，有qqv0B1，解得平行金屬板a、b之間的電壓為Udv0B1，選項B正確；帶電粒子在PQ下方的勻強磁場中做圓周運動，軌道半徑為r，選項D正確【答案】BD創(chuàng)新導向練7科技前沿利用回旋加速器加速帶電粒子1930年勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，其原理如圖所示，這臺加速器由兩個銅質(zhì)D形盒D1、D2構成，其間留有空隙，下列說法正確的是() A帶電粒子由加速器的中心附近進入加速器B帶電粒子由加速器的邊緣進入加速器C帶電粒子從磁場中獲得能量D帶電粒子從電場中獲得能量【解析】要使帶電粒子經(jīng)電場多次加速獲得足夠大能量，應使粒子由加速器的中心附近進入加速器，而從邊緣離開，故選項A正確，B錯誤；由于洛倫茲力并不做功，而粒子通過電場時有qUmv2，故粒子是從電場中獲得能量，因此選項C錯誤，D正確【答案】AD8科技前沿利用質(zhì)譜儀分析放射性元素的同位素質(zhì)譜儀是一種測定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具，它的構造原理如圖所示，離子源S產(chǎn)生的各種不同正離子束(速度可看作為零)，經(jīng)加速電場加速后垂直進入有界勻強磁場，到達記錄它的照相底片P上，設離子在P上的位置到入口處S1的距離為x，可以判斷() A若離子束是同位素，則x越大，離子的質(zhì)量越大B若離子束是同位素，則x越大，離子的質(zhì)量越小C只要x相同，則離子的質(zhì)量一定相同D只要x相同，則離子的比荷一定相同【解析】帶電粒子通過加速電場加速，由動能定理qUmv2，得加速后粒子的速度v，進入質(zhì)譜儀的磁場中，做勻速圓周運動，測得圓周半徑R，x2R，若離子束是同位素，則x越大，離子的質(zhì)量越大，選項A正確，B錯誤；只要x相同，則離子的比荷一定相同，而質(zhì)量不一定相同，選項C錯誤，D正確【答案】AD9科技生活電視畫面幅度失真原因分析如圖所示是電視機顯像管及其偏轉線圈的示意圖初速度不計的電子經(jīng)加速電場加速后進入有限邊界的勻強磁場中發(fā)生偏轉，最后打在熒光屏上如果發(fā)現(xiàn)電視畫面幅度與正常的相比偏小，則引起這種現(xiàn)象的可能原因是()A電子槍發(fā)射能力減弱，電子數(shù)減少B加速電場的電壓過低，電子速率偏小C偏轉線圈局部短路，線圈匝數(shù)減少D偏轉線圈中電流過大，偏轉磁場增強【解析】電視畫面幅度比正常的偏小，是由于電子束的偏轉角減小，即軌道半徑增大而電子在磁場中偏轉時的半徑r，電子槍發(fā)射能力減弱，即發(fā)射的電子數(shù)減少，而運動的電子速率及磁場不變，因此不會影響電視畫面幅度的大小，故A錯誤；當加速電場電壓過低，則電子速率偏小，導致電子運動半徑減小，從而使偏轉角度增大，導致畫面幅度與正常的相比偏大，故B錯誤；當偏轉線圈局部短路，線圈匝數(shù)減少時，導致偏轉磁場減弱，從而使電子運動半徑增大，電子束的偏轉角減小，則畫面幅度與正常的相比偏小，故C正確；當偏轉線圈中電流過大，偏轉磁場增強時，導致電子運動半徑變小，所以畫面幅度與正常的相比偏大，故D錯誤【答案】C10創(chuàng)新科技組合型加速器的工作原理圖甲中質(zhì)子經(jīng)過直線加速器加速后進入半徑一定的環(huán)形加速器，在環(huán)形加速器中，質(zhì)子每次經(jīng)過位置A時都會被加速，當質(zhì)子的速度達到要求后，再將它們分成兩束引導到圖乙的對撞軌道中，在對撞軌道中兩束質(zhì)子沿相反方向做勻速圓周運動，并最終實現(xiàn)對撞質(zhì)子在磁場的作用下做圓周運動下列說法中正確的是() A質(zhì)子在環(huán)形加速器中運動時，軌道所處位置的磁場會逐漸減弱B質(zhì)子在環(huán)形加速器中運動時，軌道所處位置的磁場始終保持不變C質(zhì)子在對撞軌道中運動時，軌道所處位置的磁場會逐漸減弱D質(zhì)子在對撞軌道中運動時，軌道所處位置的磁場始終保持不變【解析】質(zhì)子在環(huán)形加速器中運動時，質(zhì)子每次經(jīng)過位置A時都會被加速，速度增大，環(huán)形軌道的半徑保持不變，由qvBm，即r知，B逐漸增大，故A、B錯誤；質(zhì)子在對撞軌道中運動時，環(huán)形軌道的半徑保持不變，洛倫茲力不做功，速率不變，由r知，磁場始終保持不變，故C錯誤，D正確【答案】D綜合提升練11某空間存在著一個變化的電場和一個變化的磁場，電場方向向右(如下圖甲中由B到C的方向)，電場變化如圖乙中Et圖象，磁感應強度變化如圖丙中Bt圖象在A點，從t1 s(即1 s末)開始，每隔2 s，有一個相同的帶電粒子(重力不計)沿AB方向(垂直于BC)以速度v射出，恰能擊中C點，若2且粒子在AB間運動的時間小于1 s，求：(1)圖線上E0和B0的比值，磁感應強度B的方向；(2)若第1個粒子擊中C點的時刻已知為(1t)s，那么第2個粒子擊中C點的時刻是多少？【解析】設帶電粒子在磁場中運動的軌道半徑為R.在第2秒內(nèi)只有磁場軌道如圖所示(1)因為22d，所以R2d.第2秒內(nèi)，僅有磁場：qvB0mm.第4秒內(nèi)，僅有電場：d··2.所以v.粒子帶正電，故磁場方向垂直紙面向外(2)t×··，tt.故第2個粒子擊中C點的時刻為 s.【答案】(1)v，磁場方向垂直紙面向外(2)第2個粒子擊中C點的時刻為s12.(2018·長郡中學高三實驗班選拔考試)如圖所示，在xOy坐標系的第一象限內(nèi)有以O1為圓心，半徑為R的半圓且ROO1，半圓區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度的大小為B.在它的右側有一寬度為R、左邊界與磁場區(qū)域圓相切于A點、右邊界與y軸平行的勻強電場，場強方向沿y軸負方向，場強大小為E.在電場右側距離為R處有一垂直x軸、足夠長的熒光屏，電子打中熒光屏會發(fā)光現(xiàn)在在坐標原點O處向xOy平面內(nèi)各個方向以相同的速率發(fā)射質(zhì)量為m，電荷量大小為e的電子其中沿y軸正方向射入的電子剛好從切點A處飛出磁場進入電場，求：(1)電子射入磁場的速率v0；(2)電子打到熒光屏上最高點和最低點的坐標【解析】(1)電子在磁場中做勻速圓周運動，有ev0Bm解得r畫出沿y軸正方向射入的電子的運動軌跡示意圖，如圖所示，設運動軌跡半徑為r，根據(jù)幾何關系有rR，求得v0.(2)當電子以速率v0沿y軸正方向射入時，從A點平行于x軸射出，垂直進入電場，經(jīng)過偏轉打在熒光屏上C點當電子以速率v0沿x軸正方向射入時，從B點沿x軸垂直進入電場經(jīng)過偏轉打在熒光屏上D點電子在電場中做類平拋運動，由平拋運動規(guī)律可知x方向：Rv0ty方向：偏移量y1t2設速度與x軸正方向夾角為，則有tan 出電場后電子做勻速直線運動，在到達熒光屏過程中繼續(xù)偏移，偏移量y2Rtan 總偏移量y總y1y2從電場出來的電子打到熒光屏上的最高點C坐標，最低點D坐標.【答案】(1)(2)