2018-2019学年人教版高中物理选修3-1 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动同步练习_试卷库

2018-2019学年人教版高中物理选修3-1 3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动同步练习

年级：学科：物理类型：同步测试来源：91题库

一、选择题（共9小题）

1、如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场；重力不计、电荷量一定的带电粒子以速度v正对着圆心O射入磁场，若粒子射入、射出磁场点间的距离为R ，则粒子在磁场中的运动时间为（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

2、如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上（与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为m_a、m_b、m_c。已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

3、回旋加速器的核心部分是真空室中的两个相距很近的D形金属盒，把它们放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面向下．连接好高频交流电源后，两盒间的窄缝中能形成匀强电场，带电粒子在磁场中做圆周运动，每次通过两盒间的窄缝时都能被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置引出，如果用同一回旋加速器分别加速氚核( $\text{[math]}$ )和 $\text{[math]}$ 粒子( $\text{[math]}$ ) ，比较它们所需的高频交流电源的周期和引出时的最大动能，下列说法正确的是（）

A . 加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较大 B . 加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大 C . 加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小 D . 加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较小

4、如图所示，三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时相对入射方向的偏角分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，则它们在磁场中运动的时间之比为（）

A . 1：1：1 B . 1：2：3 C . 3：2：1 D . 1： $\text{[math]}$ ： $\text{[math]}$

5、平面OM和平面ON之间的夹角为 $\text{[math]}$ ，其横截面 $\text{[math]}$ 纸面 $\text{[math]}$ 如图所示，平面OM上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直于纸面向外 $\text{[math]}$ 一带电粒子的质量为m ，电荷量为 $\text{[math]}$ 粒子沿纸面以大小为v的速度从OM的某点向左上方射入磁场，速度与OM成 $\text{[math]}$ 角 $\text{[math]}$ 已知粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场 $\text{[math]}$ 不计重力 $\text{[math]}$ 粒子离开磁场的射点到两平面交线O的距离为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

6、如图所示，矩形区域MPQN长 $\text{[math]}$ ，宽 $\text{[math]}$ ，一质量为 $\text{[math]}$ 不计重力 $\text{[math]}$ 、电荷量为q的带正电粒子从M点以初速度 $\text{[math]}$ 水平向右射出，若区域内只存在竖直向下的电场或只存在垂直纸面向外的匀强磁场，粒子均能击中Q点，则电场强度E的大小与磁感应强度B的大小的比值为（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

7、在平面直角坐标系里面有一圆形匀强磁场区域，其边界过坐标原点O和坐标点 $\text{[math]}$ ，一电子质量为m ，电量为e从a点沿x轴正向以速度 $\text{[math]}$ 射入磁场，并从x轴上的b点沿与x轴成 $\text{[math]}$ 离开磁场，下列说法正确的是 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

A . 电子在磁场中运动时间为 $\text{[math]}$ B . 电子在磁场中运动时间为 $\text{[math]}$ C . 磁场区域的圆心坐标为 $\text{[math]}$ D . 电子做圆周运动的圆心坐标为 $\text{[math]}$

8、速度相同的一束粒子（不计重力）经过速度选择器后射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是（）

A . 这束带电粒子带正电 B . 速度选择器的P₁极板带负电 C . 能通过狭缝S₀的带电粒子的速率等于 $\text{[math]}$ D . 若粒子在磁场中运动半径越大，则该粒子的比荷越小

9、如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里，带电微粒由a点进入该区域并刚好沿ab直线向上运动，下列说法正确的是（）

A . 微粒一定做匀速直线运动 B . 微粒可能带正电 C . 微粒的电势能一定增加 D . 微粒的机械能一定减少

二、多选题（共3小题）

1、如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场．一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）沿垂直于磁场的方向喷入磁场．把P、Q与电阻R相连接．下列说法正确的是（　　）

A . Q板的电势高于P板的电势 B . R中有由a向b方向的电流 C . 若只改变磁场强弱，R中电流保持不变 D . 若只增大粒子入射速度，R中电流增大

2、如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源 $\text{[math]}$ 内阻不计 $\text{[math]}$ 连接，下极板接地 $\text{[math]}$ 一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态 $\text{[math]}$ 现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离后 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

A . P点的电势将降低 B . P带电油滴的电势能将增大 C . 带电油滴将沿竖直方向向上运动 D . 电容器的电容减小，极板带电量将增大

3、图甲是回旋加速器的原理示意图 $\text{[math]}$ 其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中 $\text{[math]}$ 磁感应强度大小恒定 $\text{[math]}$ ，并分别与高频电源相连 $\text{[math]}$ 加速时某带电粒子的动能 $\text{[math]}$ 随时间t的变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断正确的是 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

A . 在 $\text{[math]}$ 图象中 $\text{[math]}$ B . 高频电流的变化周期应该等于 $\text{[math]}$ C . 粒子加速次数越多，粒子获得的最大动能一定越大 D . D形盒的半径越大，粒子获得的最大动能越大

三、解答题（共3小题）

1、如图所示，在竖直平面内有一个正交的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为4T ，电场强度为 $\text{[math]}$ ，一个带正电的微粒， $\text{[math]}$ ，质量 $\text{[math]}$ ，在这正交的电场的磁场内恰好做匀速直线运动， $\text{[math]}$ ，求：

(1)带电粒子受到的洛伦兹力的大小

(2)带电粒子运动的速度大小

(3)带电粒子运动的速度方向．

2、如图，空间存在方向垂直于纸面(xOy平面)向里的磁场．在x≥0区域，磁感应强度的大小为B₀；x＜0区域，磁感应强度的大小为λB₀(常数λ>1)．一质量为m、电荷量为q(q＞0)的带电粒子以速度v₀从坐标原点O沿x轴正向射入磁场，此时开始计时，当粒子的速度方向再次沿x轴正向时，求(不计重力)：

(1)粒子运动的时间；

(2)粒子与O点间的距离．

3、如图所示，坐标空间中有匀强电场和匀强磁场，电场方向沿y轴负方向，磁场方向垂直于纸面向里，y轴两种场的分界面，磁场区的宽度为d ，现有一质量为m ，电荷量为 $\text{[math]}$ 的带电粒子从x轴上 $\text{[math]}$ 的N点处以初速度 $\text{[math]}$ 沿x轴正方向开始运动，然后经过y轴上 $\text{[math]}$ 的M点进入磁场，不计带电粒子重力 $\text{[math]}$ 求：

(1)MN两点间的电势差 $\text{[math]}$

(2)若要求粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中，求磁感应强度应满足的条件

(3)若粒子垂直于磁场右边界穿出磁场，求粒子在磁场中运动的时间．