磁場與回旋加速器綜合演練學生版

1、章末綜合演練(本欄目內(nèi)容，學生用書中以活頁形式分冊裝訂成冊！)一、選擇題(本大題共10個小題，每小題4分，共40分)1. 如右圖所示，直導線AB、螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠，它們的磁場互不影響，當開關S閉合穩(wěn)定后，則圖中小磁針的北極N(黑色的一端)指示出磁場方向正確的是()AaBbCc Dd2環(huán)型對撞機是研究高能粒子的重要裝置，其核心部件是一個高真空的圓環(huán)狀的空腔若帶電粒子初速可視為零，經(jīng)電壓為U的電場加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對撞機的環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場，磁感應強度大小為B.帶電粒子將被局限在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運動要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運動，下列說法

2、中正確的是()A對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應強度B越大B對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應強度B越小C對于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運動的周期越小D對于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運動的周期都不變3取兩個完全相同的長導線，用其中一根繞成如圖甲所示的螺線管，當在該螺線管中通以電流強度為I的電流時，測得螺線管內(nèi)部的磁感應強度大小為B，若將另一根長導線對折后繞成如圖乙所示的螺線管，并通以電流強度也為I的電流，則在螺線管內(nèi)部的磁感應強度大小為()A0 B0.5BCB D2B4在回旋加速器中()A高頻電源產(chǎn)生的電場用來加速帶電粒子BD形盒內(nèi)

3、既有勻強磁場，又有高頻電源產(chǎn)生的電場CD形盒內(nèi)只有勻強磁場，沒有高頻電源產(chǎn)生的電場D帶電粒子在D形盒中運動時，磁場力使帶電粒子速度增大5. 如右圖，一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中，且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直線段ab、bc和cd的長度均為L，且abcbcd135°.流經(jīng)導線的電流為I，方向如圖中箭頭所示導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力()A方向沿紙面向上，大小為(1)ILBB方向沿紙面向上，大小為(1)ILB C方向沿紙面向下，大小為(1)ILBD方向沿紙面向下，大小為(1)ILB6如下圖所示，在屏MN的上方有磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直紙

4、面向里P為屏上的一小孔PC與MN垂直一群質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(不計重力)，以相同的速率v，從P處沿垂直于磁場的方向射入磁場區(qū)域粒子入射方向在與磁場B垂直的平面內(nèi)，且散開在與PC夾角為的范圍內(nèi)則在屏MN上被粒子打中的區(qū)域的長度為()A.B.C. D.7某同學家中電視機畫面的幅度偏小，維修的技術人員檢查后認為是顯像管或偏轉(zhuǎn)線圈出了故障，顯像管及偏轉(zhuǎn)線圈如下圖所示，引起故障的原因可能是()電子槍發(fā)射的電子數(shù)減小加速電場的電壓過大偏轉(zhuǎn)線圈的電流過小，偏轉(zhuǎn)磁場減弱偏轉(zhuǎn)線圈匝間短路，線圈匝數(shù)減小A BC D8. 一束帶電粒子流以同一方向垂直射入一磁感強度為B的勻強磁場中，在磁場中分成兩條軌跡1和2

5、，如右圖所示，那么它們的速度v、動量Pmv、電荷q、荷質(zhì)比之間的關系可以肯定是()A如P1P2，則q1q2，都是負粒子流B如q1q2，則P1P2，都是正粒子流C如 ，則v1v2D如，則v1v29. 如右圖所示，ABC為與勻強磁場垂直的邊長為a的等邊三角形，比荷為e/m的電子以速度v0從A點沿AB邊出射，欲使電子經(jīng)過BC邊，則磁感應強度B的取值為()AB> BB<CB< DB>10. 如右圖所示，豎直向下的勻強磁場穿過光滑的絕緣水平面，平面上一個釘子O固定一根細線，細線的另一端系一帶電小球，小球在光滑水平面內(nèi)繞O做勻速圓周運動在某時刻細線斷開，小球仍然在勻強磁場中做勻速圓

6、周運動，下列說法正確的是()A速率變小，半徑變小，周期不變B速率不變，半徑不變，周期不變C速率不變，半徑變大，周期變大D速率不變，半徑變小，周期變小二、非選擇題(本大題共60分)11.(6分)從粒子源S以相同動量射出的三種帶電粒子A、B、C，在同一勻強磁場中運動的軌跡如右圖所示，可以判定帶負電的粒子是_，電荷量最小的粒子是_12(8分) 一種測量血管中血流速度的儀器的原理如右圖所示，在動脈血管兩側(cè)分別安裝電極并加有磁場，設血管的直徑為2.0 mm，磁場的磁感應強度為0.080 T，電壓表測出的電壓為0.10 mV，則血流的速度為_m/s.13. (10分)如右圖所示，在回旋加速器的D形盒的O點

7、處有一離子源，該離子源產(chǎn)生的離子，經(jīng)兩個D形盒縫隙間的電場加速后，進入D形盒，試求在D形盒中相鄰兩個圓形軌道的半徑之比14. (10分)如右圖所示，ABCD是邊長為a的正方形質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以大小為v0的初速度沿紙面垂直于BC邊射入正方形區(qū)域在正方形內(nèi)適當區(qū)域中有勻強磁場電子從BC邊上的任意點入射，都只能從A點射出磁場不計重力，求：(1)此勻強磁場區(qū)域中磁感應強度的方向和大小；(2)此勻強磁場區(qū)域的最小面積15(12分)如圖甲所示，建立xOy坐標系兩平行極板P、Q垂直于y軸且關于x軸對稱，極板長度和板間距均為l，在第一、四象限有磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于xOy平面向里位于極

8、板左側(cè)的粒子源沿x軸向右連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為q、速度相同、重力不計的帶電粒子在03t0時間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響)已知t0時刻進入兩板間的帶電粒子恰好在t0時刻經(jīng)極板邊緣射入磁場上述m、q、l、t0、B為已知量(不考慮粒子間相互影響及返回極板間的情況)(1)求電壓U0的大小；(2)求t0時刻進入兩板間的帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑；(3)何時進入兩板間的帶電粒子在磁場中的運動時間最短？求此最短時間16(14分)如下圖所示，x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上在xOy平面內(nèi)有與y軸平行的勻強電場，在半徑為R的圓內(nèi)還有與xOy平面垂直的勻強磁場在圓的左邊放置

9、一帶電微粒發(fā)射裝置，它沿x軸正方向發(fā)射出一束具有相同質(zhì)量m、電荷量q(q>0)和初速度v的帶電微粒發(fā)射時，這束帶電微粒分布在0<y<2R的區(qū)間內(nèi)已知重力加速度大小為g.(1)從A點射出的帶電微粒平行于x軸從C點進入有磁場區(qū)域，并從坐標原點O沿y軸負方向離開，求電場場強和磁感應強度的大小和方向；(2)請指出這束帶電微粒與x軸相交的區(qū)域，并說明理由；(3)若這束帶電微粒初速度變?yōu)?v，那么它們與x軸相交的區(qū)域又在哪里？并說明理由【解析】(1)帶電微粒平行于x軸從C點進入磁場，說明帶電微粒所受重力和電場力的大小相等，方向相反設電場強度大小為E，由mgqE，可得電場強度大小E.方向沿

10、y軸正方向帶電微粒進入磁場后受到重力、電場力和洛倫茲力的作用由于電場力和重力相互抵消，它將做勻速圓周運動如圖(a)所示，考慮到帶電微粒是從C點水平進入磁場，過O點后沿y軸負方向離開磁場，可得圓周運動半徑rR.設磁感應強度大小為B，由qvBm，可得磁感應強度大小B，方向垂直xOy平面向外(2)這束帶電微粒都通過坐標原點理由說明如下：解法一從任一點P水平進入磁場的帶電微粒在磁場中作半徑為R的勻速圓周運動，其圓心位于其正下方的Q點，如圖(b)所示這樣，這束帶電微粒進入磁場后的圓心軌跡是如圖(b)所示的虛線半圓，此半圓的圓心是坐標原點所以，這束帶電微粒都是通過坐標原點后離開磁場的解法二從任一點P水平進

11、入磁場的帶電微粒在磁場中做半徑為R的勻速圓周運動，如圖(b)所示設P點與O點的連線與y軸的夾角為，其圓周運動的圓心的坐標為(Rsin ，Rcos )，圓周運動軌跡方程為：(xRsin )2(yRcos )2R2而磁場邊界是圓心坐標為(0，R)的圓周，其方程為：x2(yR)2R2解上述兩式，可得帶電微粒做圓周運動的軌跡與磁場邊界的交點為：或即坐標為：Rsin ，R(1cos )的點就是P點由此可見，這束帶電微粒都是通過坐標原點后離開磁場的(3)這束帶電微粒與x軸相交的區(qū)域是x>0.理由說明如下：帶電微粒初速度大小變?yōu)?v，從任一點P水平進入磁場的帶電微粒在磁場中做勻速圓周運動的半徑r2R.帶電微粒在磁