2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 磁場(chǎng) 課時(shí)作業(yè)26 帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).doc
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課時(shí)作業(yè)(二十六)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)小題練1.MN板兩側(cè)都是磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向如下圖所示,帶電粒子從a位置以垂直磁場(chǎng)方向的速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng),依次通過(guò)小孔b、c、d,已知abbccd,粒子從a運(yùn)動(dòng)到d的時(shí)間為t,則粒子的比荷為() A. B C. D【解析】粒子從a運(yùn)動(dòng)到d依次經(jīng)過(guò)小孔b、c、d,經(jīng)歷的時(shí)間t為3個(gè),由t3和T,可得:,故A正確【答案】A2.如圖所示,a、b是兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊界上的兩點(diǎn),左邊勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線垂直紙面向里,右邊勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線垂直紙面向外,兩邊的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等電荷量為2e的正離子以某一速度從a點(diǎn)垂直磁場(chǎng)邊界向左射出,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí),擊中并吸收了一個(gè)處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子,不計(jì)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?cè)诖艌?chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是() 【解析】正離子以某一速度擊中并吸收了一個(gè)處于靜止?fàn)顟B(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(guò)b點(diǎn)時(shí)所受洛倫茲力方向向下,由r可知,軌跡半徑增大到原來(lái)的2倍,所以在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡是圖D.【答案】D3.如圖所示,在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi),兩個(gè)方向相反且都垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在以直徑A2A4為邊界的兩個(gè)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(diǎn)A1處沿與A1A3成30角的方向射入磁場(chǎng),隨后該粒子以垂直于A2A4的方向經(jīng)過(guò)圓心O進(jìn)入?yún)^(qū),最后再?gòu)腁4處射出磁場(chǎng)若忽略該粒子重力,則下列說(shuō)法正確的是() A粒子在磁場(chǎng)區(qū)域、中運(yùn)動(dòng)的半徑r1和r2之比為21B粒子在磁場(chǎng)區(qū)域、中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T1和T2之比為12C粒子在磁場(chǎng)區(qū)域、中運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間t1和t2之比為21D磁場(chǎng)區(qū)域、中的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B1和B2之比為12【解析】由粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡可知,粒子在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的半徑等于磁場(chǎng)半徑,在磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的半徑為磁場(chǎng)半徑的一半故粒子在磁場(chǎng)區(qū)域、中運(yùn)動(dòng)的半徑r1和r2之比為21,A正確由帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑公式R,知磁場(chǎng)區(qū)域、中的磁感應(yīng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)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(chǎng),當(dāng)它飛到b板時(shí),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(guò)b板而進(jìn)入bc區(qū)域,bc區(qū)域的寬度也為d,所加電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,方向豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向里,磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小等于,重力加速為g,則下列關(guān)于微粒運(yùn)動(dòng)的有關(guān)說(shuō)法正確的是() A微粒在ab區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為B微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓周半徑r2dC微粒在bc區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間為D微粒在ab、bc區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為【解析】微粒在ab區(qū)域,豎直方向上做勻減速運(yùn)動(dòng),由v0gt得t,故A正確;水平方向上做勻加速運(yùn)動(dòng),ag,則qEmg,進(jìn)入bc區(qū)域,電場(chǎng)力大小未變,方向豎直向上,電場(chǎng)力與重力平衡,微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng)軌跡所對(duì)圓心角為,sin ,運(yùn)動(dòng)時(shí)間t,故C錯(cuò)誤;微粒在ab區(qū)域的運(yùn)動(dòng)時(shí)間也可以表示為t,故總時(shí)間t總,故D正確【答案】ABD5如圖所示,有理想邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)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(kāi)始經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后,從O點(diǎn)垂直射入磁場(chǎng),又從P點(diǎn)穿出磁場(chǎng)下列說(shuō)法正確的是(不計(jì)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(chǎng)B如果只減小B,粒子可以從ab邊某位置穿出磁場(chǎng)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(chǎng)D如果只增加k,粒子可以從dP之間某位置穿出磁場(chǎng)【解析】設(shè)粒子被電場(chǎng)加速后的速度為v,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為R,則電場(chǎng)加速過(guò)程,有qUmv2,在磁場(chǎng)中有qvBm,R,聯(lián)立得R .如果只增大U,半徑R增大,選項(xiàng)A錯(cuò)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(chǎng),選項(xiàng)B錯(cuò)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(chǎng),選項(xiàng)C錯(cuò)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(chǎng),選項(xiàng)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(fù)電荷,a、b之間還有一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1.一不計(jì)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(yùn)動(dòng),并進(jìn)入PQ下方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,PQ下方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(yùn)動(dòng)時(shí),受到的電場(chǎng)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(jìn)入PQ下方的磁場(chǎng)之后,向左偏轉(zhuǎn)D帶電粒子在PQ下方磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為【解析】由于不知道帶電粒子的電性,故無(wú)法確定帶電粒子在a、b間運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的電場(chǎng)力的方向,也無(wú)法確定帶電粒子進(jìn)入PQ下方的磁場(chǎng)之后向哪偏轉(zhuǎn),選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;粒子在a、b之間做勻速直線運(yùn)動(dòng),有qqv0B1,解得平行金屬板a、b之間的電壓為Udv0B1,選項(xiàng)B正確;帶電粒子在PQ下方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng),軌道半徑為r,選項(xiàng)D正確【答案】BD創(chuàng)新導(dǎo)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(tái)回旋加速器,其原理如圖所示,這臺(tái)加速器由兩個(gè)銅質(zhì)D形盒D1、D2構(gòu)成,其間留有空隙,下列說(shuō)法正確的是() A帶電粒子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器B帶電粒子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C帶電粒子從磁場(chǎng)中獲得能量D帶電粒子從電場(chǎng)中獲得能量【解析】要使帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)多次加速獲得足夠大能量,應(yīng)使粒子由加速器的中心附近進(jìn)入加速器,而從邊緣離開(kāi),故選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;由于洛倫茲力并不做功,而粒子通過(guò)電場(chǎng)時(shí)有qUmv2,故粒子是從電場(chǎng)中獲得能量,因此選項(xiàng)C錯(cuò)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(cè)定帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的重要工具,它的構(gòu)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(chǎng)加速后垂直進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),到達(dá)記錄它的照相底片P上,設(shè)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(guò)加速電場(chǎng)加速,由動(dòng)能定理qUmv2,得加速后粒子的速度v,進(jìn)入質(zhì)譜儀的磁場(chǎng)中,做勻速圓周運(yùn)動(dòng),測(cè)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(xiàng)A正確,B錯(cuò)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(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確【答案】AD9科技生活電視畫(huà)面幅度失真原因分析如圖所示是電視機(jī)顯像管及其偏轉(zhuǎn)線圈的示意圖初速度不計(jì)的電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后進(jìn)入有限邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在熒光屏上如果發(fā)現(xiàn)電視畫(huà)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(chǎng)的電壓過(guò)低,電子速率偏小C偏轉(zhuǎn)線圈局部短路,線圈匝數(shù)減少D偏轉(zhuǎn)線圈中電流過(guò)大,偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)增強(qiáng)【解析】電視畫(huà)面幅度比正常的偏小,是由于電子束的偏轉(zhuǎn)角減小,即軌道半徑增大而電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)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(yùn)動(dòng)的電子速率及磁場(chǎng)不變,因此不會(huì)影響電視畫(huà)面幅度的大小,故A錯(cuò)誤;當(dāng)加速電場(chǎng)電壓過(guò)低,則電子速率偏小,導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)半徑減小,從而使偏轉(zhuǎn)角度增大,導(dǎo)致畫(huà)面幅度與正常的相比偏大,故B錯(cuò)誤;當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈局部短路,線圈匝數(shù)減少時(shí),導(dǎo)致偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)減弱,從而使電子運(yùn)動(dòng)半徑增大,電子束的偏轉(zhuǎn)角減小,則畫(huà)面幅度與正常的相比偏小,故C正確;當(dāng)偏轉(zhuǎn)線圈中電流過(guò)大,偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí),導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)半徑變小,所以畫(huà)面幅度與正常的相比偏大,故D錯(cuò)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(guò)直線加速器加速后進(jìn)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(guò)位置A時(shí)都會(huì)被加速,當(dāng)質(zhì)子的速度達(dá)到要求后,再將它們分成兩束引導(dǎo)到圖乙的對(duì)撞軌道中,在對(duì)撞軌道中兩束質(zhì)子沿相反方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng),并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)撞質(zhì)子在磁場(chǎng)的作用下做圓周運(yùn)動(dòng)下列說(shuō)法中正確的是() A質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí),軌道所處位置的磁場(chǎng)會(huì)逐漸減弱B質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí),軌道所處位置的磁場(chǎng)始終保持不變C質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí),軌道所處位置的磁場(chǎng)會(huì)逐漸減弱D質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí),軌道所處位置的磁場(chǎng)始終保持不變【解析】質(zhì)子在環(huán)形加速器中運(yùn)動(dòng)時(shí),質(zhì)子每次經(jīng)過(guò)位置A時(shí)都會(huì)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(cuò)誤;質(zhì)子在對(duì)撞軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí),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(chǎng)始終保持不變,故C錯(cuò)誤,D正確【答案】D綜合提升練11某空間存在著一個(gè)變化的電場(chǎng)和一個(gè)變化的磁場(chǎng),電場(chǎng)方向向右(如下圖甲中由B到C的方向),電場(chǎng)變化如圖乙中Et圖象,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化如圖丙中Bt圖象在A點(diǎn),從t1 s(即1 s末)開(kāi)始,每隔2 s,有一個(gè)相同的帶電粒子(重力不計(jì))沿AB方向(垂直于BC)以速度v射出,恰能擊中C點(diǎn),若2且粒子在AB間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間小于1 s,求:(1)圖線上E0和B0的比值,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向;(2)若第1個(gè)粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻已知為(1t)s,那么第2個(gè)粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻是多少?【解析】設(shè)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R.在第2秒內(nèi)只有磁場(chǎng)軌道如圖所示(1)因?yàn)?2d,所以R2d.第2秒內(nèi),僅有磁場(chǎng):qvB0mm.第4秒內(nèi),僅有電場(chǎng):d2.所以v.粒子帶正電,故磁場(chǎng)方向垂直紙面向外(2)t,tt.故第2個(gè)粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻為 s.【答案】(1)v,磁場(chǎng)方向垂直紙面向外(2)第2個(gè)粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻為s12.(2018長(zhǎng)郡中學(xué)高三實(shí)驗(yàn)班選拔考試)如圖所示,在xOy坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)有以O(shè)1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(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B.在它的右側(cè)有一寬度為R、左邊界與磁場(chǎng)區(qū)域圓相切于A點(diǎn)、右邊界與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)方向沿y軸負(fù)方向,場(chǎng)強(qiáng)大小為E.在電場(chǎng)右側(cè)距離為R處有一垂直x軸、足夠長(zhǎng)的熒光屏,電子打中熒光屏?xí)l(fā)光現(xiàn)在在坐標(biāo)原點(diǎn)O處向xOy平面內(nèi)各個(gè)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(diǎn)A處飛出磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng),求:(1)電子射入磁場(chǎng)的速率v0;(2)電子打到熒光屏上最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的坐標(biāo)【解析】(1)電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有ev0Bm解得r畫(huà)出沿y軸正方向射入的電子的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖,如圖所示,設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡半徑為r,根據(jù)幾何關(guān)系有rR,求得v0.(2)當(dāng)電子以速率v0沿y軸正方向射入時(shí),從A點(diǎn)平行于x軸射出,垂直進(jìn)入電場(chǎng),經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)打在熒光屏上C點(diǎn)當(dāng)電子以速率v0沿x軸正方向射入時(shí),從B點(diǎn)沿x軸垂直進(jìn)入電場(chǎng)經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)打在熒光屏上D點(diǎn)電子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知x方向:Rv0ty方向:偏移量y1t2設(shè)速度與x軸正方向夾角為,則有tan 出電場(chǎng)后電子做勻速直線運(yùn)動(dòng),在到達(dá)熒光屏過(guò)程中繼續(xù)偏移,偏移量y2Rtan 總偏移量y總y1y2從電場(chǎng)出來(lái)的電子打到熒光屏上的最高點(diǎn)C坐標(biāo),最低點(diǎn)D坐標(biāo).【答案】(1)(2)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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