2017人教版高二物理選修31專(zhuān)題復(fù)習(xí)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題（共8小題，每小題4分，共32分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第16題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7和8題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分）1粒子甲的質(zhì)量與電荷量分別是粒子乙的4倍與2倍，兩粒子均帶正電。讓它們?cè)趧驈?qiáng)磁場(chǎng)中同一點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。已知磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，以下四個(gè)圖中，能正確表示兩粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的是【答案】A2如圖所示，兩勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向相同，以虛線(xiàn)MN為理想邊界，磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1、B2。今有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從MN上的P點(diǎn)沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1中，其運(yùn)動(dòng)軌跡是如圖所示

2、的“心”形圖線(xiàn)。則以下說(shuō)法正確的是A電子的運(yùn)動(dòng)軌跡沿PENCMDP方向B電子運(yùn)動(dòng)一周回到P所用時(shí)間為T(mén)=CB1=4B2DB1=2B2【答案】D3空間存在著以x=0平面為分界面的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左右兩邊磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為B1和B2，且B1:B2=4:3，方向如圖所示。原點(diǎn)O處有兩個(gè)帶電粒子a、b分別沿x的正、負(fù)方向同時(shí)射出。a、b分別帶正、負(fù)電荷且電荷量大小相等，它們質(zhì)量與初速度的乘積大小相等。若從原點(diǎn)射出后a粒子在第四次到達(dá)y軸時(shí)兩粒子第一相遇。（不計(jì)兩粒子間的相互作用），以下說(shuō)法不正確的是Aa粒子在磁場(chǎng)B1中的半徑與b粒子在磁場(chǎng)B2中的半徑之比為3:4Bb粒子在磁場(chǎng)B1、B2中運(yùn)動(dòng)的半徑之

3、比為3:4Ca、b兩粒子的質(zhì)量之比為5:7Da、b兩粒子的質(zhì)量之比為4:3【答案】D4如圖所示為一速度選擇器，內(nèi)有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束粒子流以速度v水平射入，為使粒子流經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)時(shí)不偏轉(zhuǎn)（不計(jì)重力），則磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)必須同時(shí)存在一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，關(guān)于此電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向的說(shuō)法中，正確的是A大小為，粒子帶正電時(shí)，方向向上B大小為，粒子帶負(fù)電時(shí)，方向向上C大小為Bv，方向向下，與粒子帶何種電荷無(wú)關(guān)D大小為Bv，方向向上，與粒子帶何種電荷無(wú)關(guān)【答案】D51930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

4、確的是A離子回旋周期逐漸增大B離子由加速器的邊緣進(jìn)入加速器C離子從磁場(chǎng)中獲得能量D離子從電場(chǎng)中獲得能量【答案】D6如圖所示的圓形區(qū)域內(nèi)，有垂直于紙面方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束質(zhì)量和電荷量都相同的帶電粒子，以不同的速率沿著相同的方向?qū)?zhǔn)圓心O射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，又都從該磁場(chǎng)中射出，這些粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間有的較長(zhǎng)，有的較短，若帶電粒子在磁場(chǎng)中只受磁場(chǎng)力的作用，則在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)的帶電粒子A速率一定越小B半徑一定越大C在磁場(chǎng)中通過(guò)的路程越長(zhǎng)D在磁場(chǎng)中的周期一定越大【答案】A7在方向如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)（場(chǎng)強(qiáng)為E）和勻強(qiáng)磁場(chǎng)（磁感應(yīng)強(qiáng)度為B）共存的場(chǎng)區(qū)，一個(gè)電子沿垂直電場(chǎng)線(xiàn)和磁感線(xiàn)的方向以速度v0射入場(chǎng)區(qū)，

5、則A若v0>E/B，電子沿軌跡運(yùn)動(dòng)，射出場(chǎng)區(qū)時(shí)，速度v>v0B若v0>E/B，電子沿軌跡運(yùn)動(dòng)，射出場(chǎng)區(qū)時(shí)，速度v<v0C若v0<E/B，電子沿軌跡運(yùn)動(dòng)，射出場(chǎng)區(qū)時(shí)，速度v>v0D若v0<E/B，電子沿軌跡運(yùn)動(dòng)，射出場(chǎng)區(qū)時(shí)，速度v<v0【答案】BC8如圖所示為某種質(zhì)譜儀的工作原理示意圖。此質(zhì)譜儀由以下幾部分構(gòu)成：粒子源N；P、Q間的加速電場(chǎng)；靜電分析器；磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向外；膠片M。若靜電分析器通道中心線(xiàn)的半徑為R，通道內(nèi)均勻輻射電場(chǎng)在中心線(xiàn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。由離子源發(fā)出一質(zhì)量為m、電荷量為q的正離子（初速度為零，重力

6、不計(jì)），經(jīng)加速電場(chǎng)加速后，垂直場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入靜電分析器，在靜電分析器中，離子沿中心線(xiàn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，而后由S點(diǎn)沿著既垂直于磁分析器的左邊界，又垂直于磁場(chǎng)方向射入磁分析器中，最終打到膠片上的某點(diǎn)。下列說(shuō)法中正確的是AP、Q間加速電壓為B離子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑為C若一質(zhì)量為4m、電荷量為q的正離子加速后進(jìn)入靜電分析器，離子不能從S射出D若一群離子經(jīng)過(guò)上述過(guò)程打在膠片上同一點(diǎn)則這些離子具有相同的比荷【答案】ABD二、填空題（共2小題，共10分）9（4分）電子質(zhì)量為m，帶電荷量為e，垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于紙面向外，寬度為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域。當(dāng)它從磁場(chǎng)區(qū)域射出時(shí)，速度方向偏轉(zhuǎn)了30°角

7、，如圖，則電子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小是_；在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是_?！敬鸢浮浚?分） （2分）10（6分）如圖所示，在直線(xiàn)MN上方有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子，沿與MN成45°角的方向由O點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)方向飛入磁場(chǎng)，t s后達(dá)到MN直線(xiàn)上的某一點(diǎn)P，OP=r，則該帶電粒子帶_，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為_(kāi)，粒子的速度為_(kāi)?！敬鸢浮控?fù)電荷（2分） （2分） （2分）三、計(jì)算題（共3小題，共38分）11（11分）如圖所示，A、C兩點(diǎn)分別位于x軸和y軸上，OCA=30°，OA的長(zhǎng)度為L(zhǎng)。在OCA區(qū)域內(nèi)有垂直于xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電

8、粒子，以平行于y軸的方向從OA邊射入磁場(chǎng)。已知粒子從某點(diǎn)入射時(shí)，恰好垂直于OC邊射出磁場(chǎng)，且粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0。不計(jì)重力。（1）求磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。唬?）若粒子先后從兩不同點(diǎn)以相同的速度射入磁場(chǎng)，恰好從OC邊上的同一點(diǎn)射出磁場(chǎng)，求該粒子這兩次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之和；（3）若粒子從某點(diǎn)射入磁場(chǎng)后，其運(yùn)動(dòng)軌跡與AC邊相切，且在磁場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t0，求粒子此次入射速度的大小?！敬鸢浮浚?） （2）2t0 （3）12（13分）如圖所示，有一對(duì)平行金屬板，兩板相距為0.05 m，電壓為10 V。兩板之間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向與金屬板面平行并垂直于紙面向里。圖中右邊有一半徑R

9、為0.1 m、圓心為O的圓形區(qū)域內(nèi)也存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直于紙面向里。一個(gè)正離子沿平行于金屬板面，從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)的方向射入平行金屬板之間，沿直線(xiàn)射出平行金屬板之間的區(qū)域，并沿直徑CD方向射入圓形磁場(chǎng)區(qū)域，最后從圓形區(qū)域邊界上的F點(diǎn)射出。已知速度的偏向角，不計(jì)離子重力。求：（1）離子速度v的大小；（2）離子的比荷q/m；（3）離子在圓形磁場(chǎng)區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)間t。（保留1位有效數(shù)字）【答案】（1）2 000 m/s （2） （3）13（14分）如圖甲所示，空間存在一個(gè)范圍足夠大的垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。讓質(zhì)量為m，電荷量為q（q>0）的粒子從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿xOy平面以不同的初速度大小和方向射入到磁場(chǎng)中。不計(jì)重力和粒子間的相互作用力。（1）若粒子以初速度v1沿y軸正向射入，恰好能經(jīng)過(guò)x軸上的A（a，0）點(diǎn)，求v1的大??；（2）已知一個(gè)粒子的初速度大小為v（v>v1），為使該粒子能經(jīng)過(guò)A（a，0）點(diǎn)，其入射角（粒子的初速度與x軸正方向的夾角）有幾個(gè)？并求出對(duì)應(yīng)的sin 值；（3）如圖乙