1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 同步练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动 同步练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 357.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-16 17:39:03 | ||
图片预览
文档简介
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动
一、单选题
1、 在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子和，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子在磁场中转过后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，可以认为两个离子的质量相同，则下列关于离子和的说法中不正确的是（ ）
A．离开电场区域时的动能之比为1：3 B．在电场中的加速度之比为1：1
C．在磁场中转过的角度之比为1：2 D．在磁场中运动的半径之比为
2、 如图所示，有一挡板M，中间有小孔，挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为。为磁场边界上的一绝缘板，它与M板的夹角，，现有大量质量均为，速度均为，带负电但电荷量不同的粒子（不计重力），自点沿水平方向进入匀强磁场中，则能击中绝缘板的粒子中，所带电荷量的最大值为（ ）
A． B．
C． D．
3、 如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2∶v1为（ ）
A． ∶2 B． ∶1 C． ∶1 D．3∶
4、 两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的
A．轨道半径减小，角速度增大
B．轨道半径减小，角速度减小
C．轨道半径增大，角速度增大
D．轨道半径增大，角速度减小
5、
6、 如图所示，S为一离子源，MN为荧光屏，其长度为，S到MN的距离为SP=L，P为MN的中点，MN的左侧区域有足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。某时刻离子源S一次性沿平行纸面的各个方向均匀地喷发大量的正离子（此后不再喷发），喷发的离子速率均相等、质量均为m、电荷量均为q。不计粒子重力，不考虑离子之间的相互作用力，下列说法正确的是（ ）
A．若离子在磁场中做匀速圆周运动的半径为2L，则离子喷发时的速率为
B．若离子速率为，一定能打到荧光屏上
C．若离子速率为，能打中荧光屏的最短时间为
D．若离子速率为，能打到荧光屏MN上的范围为
7、 下列运动(电子只受电场力或磁场力的作用)不可能的是（ ）
A． B．
C． D．
8、 假设在真空玻璃盒内有一固定于地面上空附近的N极磁单极子，其磁场分布与正点电荷电场分布相似，如图所示。一质量为m、电荷量为q的带电微粒在该磁单极子上方附近做速度大小为v半径为R的匀速圆周运动，其轨迹如虚线所示，轨迹平面为水平面。（已知地球表面的重力加速度大小为g，不考虑地磁场的影响），则（ ）
A．若带电微粒带正电，从轨迹上方向下看，粒子沿逆时针方向运动
B．带电微粒做匀速圆周运动的向心力仅由洛伦兹力提供
C．带电微粒运动的圆周上各处的磁感应强度大小为
D．若入射的微粒不变，而速度越大，若微粒也能做匀速圆周运动，则其在磁场中通过的圆周越短，周期也越短
9、 如图所示，在水平面上固定一倾角为的光滑绝缘斜面，斜面所处整个空间存在垂直于斜面斜向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，电场强度大小，磁感应强度大小。一个电荷量为、质量为的带电小球（带正电）在斜面顶端点由静止释放，小球经过斜面上点时离开斜面，运动到斜面下端点正上方的点（图中未画出）时加速度为0，重力加速度，则小球从点到点的时间和小球经过点的速度大小分别为（ ）
A．； B．； C．； D．；
10、半径为R的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，O是圆心，P是磁场边缘上的一点．在P处的粒子源沿不同方向、以相同的速率不断向磁场中释放出相同的带电粒子，粒子质量、带电量．不计重力和粒子间的相互作用，各带电粒子穿出磁场时，P点与出射点间的最大距离为．由此可知（ ）
A．带电粒子在磁场中做圆周运动的半径等于
B．带电粒子进入磁场时的速度大小
C．从离P点最远处射出的带电粒子在磁场中运动方向偏转了
D．由于洛伦兹力不做功，带电粒子在磁场中运动时动能和动量都保持不变
二、多选题
11、一带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场中，则受磁场影响的物理量是（ ）
A．速度 B．加速度 C．位移 D．动能
12、王老师在家重温了《哈利波特》系列电影，除了沉溺于“赫敏”“卢娜”的颜值外，更是对“死亡圣器”的标志产生了兴趣。其标志可简化为纸面内一个正三角形abc与其内切圆组成的图形，如图所示，圆的半径为r，三个切点分别为P、d、Q，图形被ad分割为相同的两部分，在左半圆和右半圆内分别存在着垂直纸面的匀强磁场B1、B2，其余地方均无磁场，在P处有一挡板，其余部分没有阻挡。现在从d点朝着a点发射一质量为m，带电荷量为+q的粒子，速度大小为v0，粒子以垂直ab的速度方向打在P上，从P处反弹后，最后回到了d点。不考虑重力作用，且碰撞无能量损失。下列判断正确的是（ ）
A．B1和B2方向均垂直纸面向里
B．B1垂直纸面向里，B2垂直纸面向外
C．右边磁场的磁感应强度大小为
D．左边磁场的磁感应强度大小为
13、质量为m、带电量为+q的小球套在水平固定且足够长的粗糙绝缘杆上，如图所示，整个装置处于磁感应强度为B、垂直纸面向里的水平匀强磁场中．现给小球一个水平向右的初速度v0使其开始运动，不计空气阻力，则对小球从开始到最终稳定的过程中，下列说法正确的是
A．一定做减速运动
B．运动过程中克服摩擦力做的功可能是0
C．最终稳定时的速度一定是mg/qB
D．最终稳定时的速度可能是0
14、环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如图所示正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。（两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞）为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小
B．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大
C．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变
D．对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越小
15、如图所示，在空间由一坐标系xOy，直线OP与轴正方向的夹角为30°，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域I和II，直线OP上方区域I中磁场的磁感应强度为B，一质量为m，电荷量为q的质子（不计重力）以速度v从O点沿与OP成30°角的方向垂直磁场进入区域I，质子先后通过强磁场区域I和II后，恰好垂直打在x轴上的Q点（图中未画出），则
A．粒子在第一象限中运动的时间为
B．粒子在第一象限中运动的时间为
C．Q点的横坐标为
D．Q点的横坐标为
16、如图所示，竖直固定一截面为正方形的绝缘方管，高为L，空间存在与方管前面平行且水平向右的匀强电场E和水平向左的匀强磁场B，将带电量为+q的小球从管口无初速度释放，小球直径略小于管口边长，已知小球与管道的动摩擦因数为，管道足够长，小球不转动，则小球从释放到底端过程中（ ）
A．小球先加速再匀速
B．小球的最大速度为
C．系统因摩擦而产生的热量为
D．小球减少的机械能大于产生的热量
三、解答题
17、在边长为L的正方形ABCD区域存在匀强电场，方向如图，与AD边平行。质量为m，电量为e的电子，从CD中点以速度v0平行电场线射入电场，并从AB边射出电场，射出电场时的速度大小为。不考虑电子的重力。
（1）求该电场的场强E的大小；
（2）若将电子以速度v0垂直AD边从某处射入电场，且电子恰从B点射出电场，求其射入点距A点的距离。
18、如图所示，两平行正对金属板MN间加稳恒电压，一带正电粒子（不计重力）质量为m电量为q，从M板附近由静止释放，经电场加速后从P点沿PQ方向进入磁场区域，已知在矩形区域PQJK中存在垂直纸面向外的匀强磁场（边界处有磁场），磁感应强度为B，已知磁场区域PQ边长为a，QJ边长为1.6a，求∶
(1)若带电粒子从PK边中点E离开磁场区域，则MN间的电压U；
(2)若想让带电粒子从JK边离开磁场区域，则MN间的电压应满足什么条件。
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A C D C D B C A B
二、多选题
题号 11 12 13 14 15 16
答案 ABC BC BD AD AC AC
三、解答题
17、（1）；（2）
18、(1)；(2)
一、单选题
1、 在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的磷离子和，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子在磁场中转过后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，可以认为两个离子的质量相同，则下列关于离子和的说法中不正确的是（ ）
A．离开电场区域时的动能之比为1：3 B．在电场中的加速度之比为1：1
C．在磁场中转过的角度之比为1：2 D．在磁场中运动的半径之比为
2、 如图所示，有一挡板M，中间有小孔，挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为。为磁场边界上的一绝缘板，它与M板的夹角，，现有大量质量均为，速度均为，带负电但电荷量不同的粒子（不计重力），自点沿水平方向进入匀强磁场中，则能击中绝缘板的粒子中，所带电荷量的最大值为（ ）
A． B．
C． D．
3、 如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2∶v1为（ ）
A． ∶2 B． ∶1 C． ∶1 D．3∶
4、 两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的
A．轨道半径减小，角速度增大
B．轨道半径减小，角速度减小
C．轨道半径增大，角速度增大
D．轨道半径增大，角速度减小
5、
6、 如图所示，S为一离子源，MN为荧光屏，其长度为，S到MN的距离为SP=L，P为MN的中点，MN的左侧区域有足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。某时刻离子源S一次性沿平行纸面的各个方向均匀地喷发大量的正离子（此后不再喷发），喷发的离子速率均相等、质量均为m、电荷量均为q。不计粒子重力，不考虑离子之间的相互作用力，下列说法正确的是（ ）
A．若离子在磁场中做匀速圆周运动的半径为2L，则离子喷发时的速率为
B．若离子速率为，一定能打到荧光屏上
C．若离子速率为，能打中荧光屏的最短时间为
D．若离子速率为，能打到荧光屏MN上的范围为
7、 下列运动(电子只受电场力或磁场力的作用)不可能的是（ ）
A． B．
C． D．
8、 假设在真空玻璃盒内有一固定于地面上空附近的N极磁单极子，其磁场分布与正点电荷电场分布相似，如图所示。一质量为m、电荷量为q的带电微粒在该磁单极子上方附近做速度大小为v半径为R的匀速圆周运动，其轨迹如虚线所示，轨迹平面为水平面。（已知地球表面的重力加速度大小为g，不考虑地磁场的影响），则（ ）
A．若带电微粒带正电，从轨迹上方向下看，粒子沿逆时针方向运动
B．带电微粒做匀速圆周运动的向心力仅由洛伦兹力提供
C．带电微粒运动的圆周上各处的磁感应强度大小为
D．若入射的微粒不变，而速度越大，若微粒也能做匀速圆周运动，则其在磁场中通过的圆周越短，周期也越短
9、 如图所示，在水平面上固定一倾角为的光滑绝缘斜面，斜面所处整个空间存在垂直于斜面斜向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，电场强度大小，磁感应强度大小。一个电荷量为、质量为的带电小球（带正电）在斜面顶端点由静止释放，小球经过斜面上点时离开斜面，运动到斜面下端点正上方的点（图中未画出）时加速度为0，重力加速度，则小球从点到点的时间和小球经过点的速度大小分别为（ ）
A．； B．； C．； D．；
10、半径为R的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，O是圆心，P是磁场边缘上的一点．在P处的粒子源沿不同方向、以相同的速率不断向磁场中释放出相同的带电粒子，粒子质量、带电量．不计重力和粒子间的相互作用，各带电粒子穿出磁场时，P点与出射点间的最大距离为．由此可知（ ）
A．带电粒子在磁场中做圆周运动的半径等于
B．带电粒子进入磁场时的速度大小
C．从离P点最远处射出的带电粒子在磁场中运动方向偏转了
D．由于洛伦兹力不做功，带电粒子在磁场中运动时动能和动量都保持不变
二、多选题
11、一带电粒子以一定速度垂直射入匀强磁场中，则受磁场影响的物理量是（ ）
A．速度 B．加速度 C．位移 D．动能
12、王老师在家重温了《哈利波特》系列电影，除了沉溺于“赫敏”“卢娜”的颜值外，更是对“死亡圣器”的标志产生了兴趣。其标志可简化为纸面内一个正三角形abc与其内切圆组成的图形，如图所示，圆的半径为r，三个切点分别为P、d、Q，图形被ad分割为相同的两部分，在左半圆和右半圆内分别存在着垂直纸面的匀强磁场B1、B2，其余地方均无磁场，在P处有一挡板，其余部分没有阻挡。现在从d点朝着a点发射一质量为m，带电荷量为+q的粒子，速度大小为v0，粒子以垂直ab的速度方向打在P上，从P处反弹后，最后回到了d点。不考虑重力作用，且碰撞无能量损失。下列判断正确的是（ ）
A．B1和B2方向均垂直纸面向里
B．B1垂直纸面向里，B2垂直纸面向外
C．右边磁场的磁感应强度大小为
D．左边磁场的磁感应强度大小为
13、质量为m、带电量为+q的小球套在水平固定且足够长的粗糙绝缘杆上，如图所示，整个装置处于磁感应强度为B、垂直纸面向里的水平匀强磁场中．现给小球一个水平向右的初速度v0使其开始运动，不计空气阻力，则对小球从开始到最终稳定的过程中，下列说法正确的是
A．一定做减速运动
B．运动过程中克服摩擦力做的功可能是0
C．最终稳定时的速度一定是mg/qB
D．最终稳定时的速度可能是0
14、环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如图所示正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。（两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞）为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小
B．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大
C．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变
D．对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越小
15、如图所示，在空间由一坐标系xOy，直线OP与轴正方向的夹角为30°，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域I和II，直线OP上方区域I中磁场的磁感应强度为B，一质量为m，电荷量为q的质子（不计重力）以速度v从O点沿与OP成30°角的方向垂直磁场进入区域I，质子先后通过强磁场区域I和II后，恰好垂直打在x轴上的Q点（图中未画出），则
A．粒子在第一象限中运动的时间为
B．粒子在第一象限中运动的时间为
C．Q点的横坐标为
D．Q点的横坐标为
16、如图所示，竖直固定一截面为正方形的绝缘方管，高为L，空间存在与方管前面平行且水平向右的匀强电场E和水平向左的匀强磁场B，将带电量为+q的小球从管口无初速度释放，小球直径略小于管口边长，已知小球与管道的动摩擦因数为，管道足够长，小球不转动，则小球从释放到底端过程中（ ）
A．小球先加速再匀速
B．小球的最大速度为
C．系统因摩擦而产生的热量为
D．小球减少的机械能大于产生的热量
三、解答题
17、在边长为L的正方形ABCD区域存在匀强电场，方向如图，与AD边平行。质量为m，电量为e的电子，从CD中点以速度v0平行电场线射入电场，并从AB边射出电场，射出电场时的速度大小为。不考虑电子的重力。
（1）求该电场的场强E的大小；
（2）若将电子以速度v0垂直AD边从某处射入电场，且电子恰从B点射出电场，求其射入点距A点的距离。
18、如图所示，两平行正对金属板MN间加稳恒电压，一带正电粒子（不计重力）质量为m电量为q，从M板附近由静止释放，经电场加速后从P点沿PQ方向进入磁场区域，已知在矩形区域PQJK中存在垂直纸面向外的匀强磁场（边界处有磁场），磁感应强度为B，已知磁场区域PQ边长为a，QJ边长为1.6a，求∶
(1)若带电粒子从PK边中点E离开磁场区域，则MN间的电压U；
(2)若想让带电粒子从JK边离开磁场区域，则MN间的电压应满足什么条件。
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A C D C D B C A B
二、多选题
题号 11 12 13 14 15 16
答案 ABC BC BD AD AC AC
三、解答题
17、（1）；（2）
18、(1)；(2)