高中物理人教版1第三章磁場（市一等獎）

專題三帶電粒子在復合場中的運動課后練習OabO'1．圖中為一“速度選擇器”裝置示意圖。a、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進入a、b兩板之間。為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、bOabO'A．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向里B．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向里C．使a板電勢高于b板，磁場方向垂直紙面向外D．使a板電勢低于b板，磁場方向垂直紙面向外2.如圖所示，從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進入相互垂直的勻強電場和勻強磁場中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉。設兩極板間電場強度為E，磁感應強度為B。欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是A．適當增大電場強度EB．適當增大磁感應強度BC．適當增大加速電場極板之間的距離D．適當減小加速電壓U3．1930年，勞倫斯制成了世界上第一臺回旋加速器，工作原理示意圖如圖所示．關于回旋加速器，下列說法正確的是() A．粒子從電場中獲得能量 B．交流電的周期隨粒子速度的增大而增大 C．要使粒子獲得的最大動能增大，可以增大D形盒的半徑 D．不改變交流電的頻率和磁感應強度B，加速質子的回旋加速器也可以用來加速α粒子NMBdv4．如圖所示是電磁流量計的示意圖。圓管由非磁性材料制成，空間有勻強磁場。當管中的導電液體流過磁場區(qū)域時，測出管壁上MN兩點的電動勢E，就可以知道管中液體的流量Q——單位時間內流過管道橫截面的液體的體積。已知管的直徑為d，磁感應強度為NMBdvA．B．C．D．5.環(huán)形對撞機是研究高能離子的重要裝置，如圖正、負離子由靜止經(jīng)過電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向注入對撞機的真空環(huán)狀空腔內，空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場，磁感應強度大小為B.(兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內，沿相反方向做半徑相等的勻強圓周運動，從而在碰撞區(qū)迎面相撞．)為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運動，下列說法正確是

(

)

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6.如圖所示，一個質量為m，電荷量為-q，不計重力的帶電粒子從x軸上的P（a，0）點以速度v，沿與x正方向成60°的方向射入第一象限內的勻強磁場中，并恰好垂直于y軸射出第一象限。則勻強磁場的磁感應強度B大小為，穿過第一象限的時間為。7.電子自靜止開始經(jīng)M、N板間的電場加速后從A點垂直于磁場邊界射入寬度為d，磁感應強度為B的勻強磁場中做勻速圓周運動，電子離開磁場時的位置P偏離入射方向的距離為L，如圖所示。（已知電子的質量為m，電量為e）則：⑴電子在磁場中運動時的圓周半徑為。⑵M、N板間的電壓為。

8．在如圖所示的空間區(qū)域里，軸左方有一勻強電場，場強方向跟軸正方向成60°，大小為；軸右方有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度=．有一質子以速度=×m/s，由軸上的A點（10cm，0）沿與軸正方向成30°斜向上射入磁場，在磁場中運動一段時間后射入電場，后又回到磁場，經(jīng)磁場作用后又射入電場．已知質子質量近似為=×kg，電荷=×C，質子重力不計．求：（1）質子在磁場中做圓周運動的半徑．（2）質子從開始運動到第二次到達y軸所經(jīng)歷的時間．（計算結果保留3位有效數(shù)字）（3）質子第三次到達y軸的位置坐標．

9.如圖所示，xoy坐標內在0≤x≤6m的區(qū)域，存在以ON為界的磁感應強度大小分別為B1=B2=1T的反向勻強磁場，磁場方向均垂直xoy平面。在x＞6m的區(qū)域內存在沿y軸負方向的勻強電場，場強大小為×104V/m?，F(xiàn)有比荷q/m=1．0×104C/kg的帶正電粒子（不計重力），從A板由靜止出發(fā)，經(jīng)加速電壓（電壓可調）加速后從坐標原點O沿x軸正方向射入磁場B1中；已知ON分界線上有一點P，P點坐標為（3m（1）要使該帶電粒子經(jīng)過P點，求最大的加速電壓U0；（2）滿足第（1）問加速電壓的條件下，求粒子再次通過x軸時的速度大小及此時到坐標原點O的距離；（3）粒子從經(jīng)過坐標原點O開始計時，求到達P點的可能時間。

專題三帶電粒子在復合場中的運動課后練習答案1．BD3．AC4．B解析：因半徑R一定。U大v大B小。6.解:（1）cos300=a/RR=1分（2）T==由題意，如圖圓心角1200，7.解：（1）電子在磁場中運動的軌跡如圖所示根據(jù)幾何關系可得……(2分)圓周運動的半徑為……(1分)8.解：（1）質子在磁場中受洛倫茲力做勻速圓周運動，根據(jù)得：質子做勻速圓周運動的半徑為（2）由于質子的初速度方向與x軸正方向夾角為30°，且半徑恰好等于OA，因此，質子將在磁場中做半個圓周到達y軸上的C點，如圖所示．質子做圓周運動周期為，質子從出發(fā)運動到第一次到達y軸的時間，質子進入電場時的速度方向與電場的方向相同，在電場中先做勻減速直線運動，速度減為零后反向做勻加速直線運動，設質子在電場中運動的時間，根據(jù)牛頓第二定律，得．因此，質子從開始運動到第二次到達y軸的時間t為．（3）質子再次進入磁場時，速度的方向與電場的方向相同，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運動，到達y軸的D點．根據(jù)幾何關系，可以得出C點到D點的距離為；則質子第二次到達y軸的位置為．即質子第三次到達y軸的坐標為（0，34.6cm）．9.（1）加速電壓最大時，粒子進入磁場中的半徑最大，如圖1所示，由幾何知識可知：r=2m-----------------------------------------2又----------------------------------------1分電場加速：qU0＝eq\f(1,2)mv2---------------------------------------1分代入數(shù)據(jù)解得U0=6×104V-----------------------------------1分v=2×104（2）粒子運動軌跡如圖1所示，粒子經(jīng)過N點，其坐標為（6,2），設再次到達x軸的位置為M點，N到M過程：x軸方向：x=vt-----------------------------------------1分y軸方向：yN=qEt2/2m------------------------------------------1分qEyN=eq\f(1,2)mvM2--eq\f(1,2)mv2----------------------------------------1分解得：x=4eq\r(3)mvM=2×所以，M點到O點的距離為（6+4eq\r(3)）m------------------------------1分（3）T＝2πｍ/Bq，與速