2019届高考物理一轮复习 第八章 磁场 课时作业26 带电粒子在组合场中的运动.doc

课时作业（二十六）带电粒子在组合场中的运动基础小题练1.MN板两侧都是磁感强度为B的匀强磁场，方向如下图所示，带电粒子从a位置以垂直磁场方向的速度开始运动，依次通过小孔b、c、d，已知abbccd，粒子从a运动到d的时间为t，则粒子的比荷为() A. B C. D【解析】粒子从a运动到d依次经过小孔b、c、d，经历的时间t为3个，由t3和T，可得：，故A正确【答案】A2.如图所示，a、b是两个匀强磁场边界上的两点，左边匀强磁场的磁感线垂直纸面向里，右边匀强磁场的磁感线垂直纸面向外，两边的磁感应强度大小相等电荷量为2e的正离子以某一速度从a点垂直磁场边界向左射出，当它运动到b点时，击中并吸收了一个处于静止状态的电子，不计正离子和电子的重力且忽略正离子和电子间的相互作用，则它们在磁场中的运动轨迹是() 【解析】正离子以某一速度击中并吸收了一个处于静止状态的电子后，速度不变，电荷量变为e，由左手定则可判断出正离子过b点时所受洛伦兹力方向向下，由r可知，轨迹半径增大到原来的2倍，所以在磁场中的运动轨迹是图D.【答案】D3.如图所示，在一个圆形区域内，两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域、中，已知A2A4与A1A3的夹角为60.一质量为m、带电荷量为q的粒子以某一速度从区的边缘点A1处沿与A1A3成30角的方向射入磁场，随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入区，最后再从A4处射出磁场若忽略该粒子重力，则下列说法正确的是() A粒子在磁场区域、中运动的半径r1和r2之比为21B粒子在磁场区域、中做圆周运动的周期T1和T2之比为12C粒子在磁场区域、中运动所用的时间t1和t2之比为21D磁场区域、中的磁感应强度大小B1和B2之比为12【解析】由粒子的运动轨迹可知，粒子在磁场区域中运动的半径等于磁场半径，在磁场区域中运动的半径为磁场半径的一半故粒子在磁场区域、中运动的半径r1和r2之比为21，A正确由带电粒子在磁场中运动的半径公式R，知磁场区域、中的磁感应强度大小B1和B2之比为12，D正确【答案】AD4如图所示，竖直放置的两块很大的平行金属板a、b，相距为d，ab间的电场强度为E，今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场，当它飞到b板时，速度大小不变，而方向变为水平方向，且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板而进入bc区域，bc区域的宽度也为d，所加电场强度大小为E，方向竖直向上，磁感应强度方向垂直纸面向里，磁场磁感应强度大小等于，重力加速为g，则下列关于微粒运动的有关说法正确的是() A微粒在ab区域的运动时间为B微粒在bc区域中做匀速圆周运动，圆周半径r2dC微粒在bc区域中做匀速圆周运动，运动时间为D微粒在ab、bc区域中运动的总时间为【解析】微粒在ab区域，竖直方向上做匀减速运动，由v0gt得t，故A正确；水平方向上做匀加速运动，ag，则qEmg，进入bc区域，电场力大小未变，方向竖直向上，电场力与重力平衡，微粒做匀速圆周运动，由qv0B，得r，代入数据得r，又v2gd，故r2d，B正确；在bc区域，微粒运动轨迹所对圆心角为，sin ，运动时间t，故C错误；微粒在ab区域的运动时间也可以表示为t，故总时间t总，故D正确【答案】ABD5如图所示，有理想边界的匀强磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，某带电粒子的比荷(电荷量与质量之比)大小为k，由静止开始经电压为U的电场加速后，从O点垂直射入磁场，又从P点穿出磁场下列说法正确的是(不计粒子所受重力)() A如果只增加U，粒子可以从dP之间某位置穿出磁场B如果只减小B，粒子可以从ab边某位置穿出磁场C如果既减小U又增加B，粒子可以从bc边某位置穿出磁场D如果只增加k，粒子可以从dP之间某位置穿出磁场【解析】设粒子被电场加速后的速度为v，在磁场中运动的半径为R，则电场加速过程，有qUmv2，在磁场中有qvBm，R，联立得R .如果只增大U，半径R增大，选项A错误；如果只减小B，半径R增大，粒子向下偏 ，不可能从ab边某位置穿出磁场，选项B错误；如果既减小U又增加B，半径R减小，粒子不可能从bc边某位置穿出磁场，选项C错误；如果只增加k，半径R减小，粒子可从dP之间某位置穿出磁场，选项D正确【答案】D6如图所示，平行金属板a、b之间的距离为d，a板带正电荷，b板带负电荷，a、b之间还有一垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度为B1.一不计重力的带电粒子以速度v0射入a、b之间，恰能在两金属板之间匀速向下运动，并进入PQ下方的匀强磁场中，PQ下方的匀强磁场的磁感应强度为B2，方向如图所示已知带电粒子的比荷为c，则() A带电粒子在a、b之间运动时，受到的电场力水平向右B平行金属板a、b之间的电压为Udv0B1C带电粒子进入PQ下方的磁场之后，向左偏转D带电粒子在PQ下方磁场中做圆周运动的半径为【解析】由于不知道带电粒子的电性，故无法确定带电粒子在a、b间运动时受到的电场力的方向，也无法确定带电粒子进入PQ下方的磁场之后向哪偏转，选项A、C错误；粒子在a、b之间做匀速直线运动，有qqv0B1，解得平行金属板a、b之间的电压为Udv0B1，选项B正确；带电粒子在PQ下方的匀强磁场中做圆周运动，轨道半径为r，选项D正确【答案】BD创新导向练7科技前沿利用回旋加速器加速带电粒子1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是() A带电粒子由加速器的中心附近进入加速器B带电粒子由加速器的边缘进入加速器C带电粒子从磁场中获得能量D带电粒子从电场中获得能量【解析】要使带电粒子经电场多次加速获得足够大能量，应使粒子由加速器的中心附近进入加速器，而从边缘离开，故选项A正确，B错误；由于洛伦兹力并不做功，而粒子通过电场时有qUmv2，故粒子是从电场中获得能量，因此选项C错误，D正确【答案】AD8科技前沿利用质谱仪分析放射性元素的同位素质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看作为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断() A若离子束是同位素，则x越大，离子的质量越大B若离子束是同位素，则x越大，离子的质量越小C只要x相同，则离子的质量一定相同D只要x相同，则离子的比荷一定相同【解析】带电粒子通过加速电场加速，由动能定理qUmv2，得加速后粒子的速度v，进入质谱仪的磁场中，做匀速圆周运动，测得圆周半径R，x2R，若离子束是同位素，则x越大，离子的质量越大，选项A正确，B错误；只要x相同，则离子的比荷一定相同，而质量不一定相同，选项C错误，D正确【答案】AD9科技生活电视画面幅度失真原因分析如图所示是电视机显像管及其偏转线圈的示意图初速度不计的电子经加速电场加速后进入有限边界的匀强磁场中发生偏转，最后打在荧光屏上如果发现电视画面幅度与正常的相比偏小，则引起这种现象的可能原因是()A电子枪发射能力减弱，电子数减少B加速电场的电压过低，电子速率偏小C偏转线圈局部短路，线圈匝数减少D偏转线圈中电流过大，偏转磁场增强【解析】电视画面幅度比正常的偏小，是由于电子束的偏转角减小，即轨道半径增大而电子在磁场中偏转时的半径r，电子枪发射能力减弱，即发射的电子数减少，而运动的电子速率及磁场不变，因此不会影响电视画面幅度的大小，故A错误；当加速电场电压过低，则电子速率偏小，导致电子运动半径减小，从而使偏转角度增大，导致画面幅度与正常的相比偏大，故B错误；当偏转线圈局部短路，线圈匝数减少时，导致偏转磁场减弱，从而使电子运动半径增大，电子束的偏转角减小，则画面幅度与正常的相比偏小，故C正确；当偏转线圈中电流过大，偏转磁场增强时，导致电子运动半径变小，所以画面幅度与正常的相比偏大，故D错误【答案】C10创新科技组合型加速器的工作原理图甲中质子经过直线加速器加速后进入半径一定的环形加速器，在环形加速器中，质子每次经过位置A时都会被加速，当质子的速度达到要求后，再将它们分成两束引导到图乙的对撞轨道中，在对撞轨道中两束质子沿相反方向做匀速圆周运动，并最终实现对撞质子在磁场的作用下做圆周运动下列说法中正确的是() A质子在环形加速器中运动时，轨道所处位置的磁场会逐渐减弱B质子在环形加速器中运动时，轨道所处位置的磁场始终保持不变C质子在对撞轨道中运动时，轨道所处位置的磁场会逐渐减弱D质子在对撞轨道中运动时，轨道所处位置的磁场始终保持不变【解析】质子在环形加速器中运动时，质子每次经过位置A时都会被加速，速度增大，环形轨道的半径保持不变，由qvBm，即r知，B逐渐增大，故A、B错误；质子在对撞轨道中运动时，环形轨道的半径保持不变，洛伦兹力不做功，速率不变，由r知，磁场始终保持不变，故C错误，D正确【答案】D综合提升练11某空间存在着一个变化的电场和一个变化的磁场，电场方向向右(如下图甲中由B到C的方向)，电场变化如图乙中Et图象，磁感应强度变化如图丙中Bt图象在A点，从t1 s(即1 s末)开始，每隔2 s，有一个相同的带电粒子(重力不计)沿AB方向(垂直于BC)以速度v射出，恰能击中C点，若2且粒子在AB间运动的时间小于1 s，求：(1)图线上E0和B0的比值，磁感应强度B的方向；(2)若第1个粒子击中C点的时刻已知为(1t)s，那么第2个粒子击中C点的时刻是多少？【解析】设带电粒子在磁场中运动的轨道半径为R.在第2秒内只有磁场轨道如图所示(1)因为22d，所以R2d.第2秒内，仅有磁场：qvB0mm.第4秒内，仅有电场：d2.所以v.粒子带正电，故磁场方向垂直纸面向外(2)t，tt.故第2个粒子击中C点的时刻为 s.【答案】(1)v，磁场方向垂直纸面向外(2)第2个粒子击中C点的时刻为s12.(2018长郡中学高三实验班选拔考试)如图所示，在xOy坐标系的第一象限内有以O1为圆心，半径为R的半圆且ROO1，半圆区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.在它的右侧有一宽度为R、左边界与磁场区域圆相切于A点、右边界与y轴平行的匀强电场，场强方向沿y轴负方向，场强大小为E.在电场右侧距离为R处有一垂直x轴、足够长的荧光屏，电子打中荧光屏会发光现在在坐标原点O处向xOy平面内各个方向以相同的速率发射质量为m，电荷量大小为e的电子其中沿y轴正方向射入的电子刚好从切点A处飞出磁场进入电场，求：(1)电子射入磁场的速率v0；(2)电子打到荧光屏上最高点和最低点的坐标【解析】(1)电子在磁场中做匀速圆周运动，有ev0Bm解得r画出沿y轴正方向射入的电子的运动轨迹示意图，如图所示，设运动轨迹半径为r，根据几何关系有rR，求得v0.(2)当电子以速率v0沿y轴正方向射入时，从A点平行于x轴射出，垂直进入电场，经过偏转打在荧光屏上C点当电子以速率v0沿x轴正方向射入时，从B点沿x轴垂直进入电场经过偏转打在荧光屏上D点电子在电场中做类平抛运动，由平抛运动规律可知x方向：Rv0ty方向：偏移量y1t2设速度与x轴正方向夹角为，则有tan 出电场后电子做匀速直线运动，在到达荧光屏过程中继续偏移，偏移量y2Rtan 总偏移量y总y1y2从电场出来的电子打到荧光屏上的最高点C坐标，最低点D坐标.【答案】(1)(2)