1.3带电粒子在匀强磁场中的运动 综合检测（word版含答案）

1.3带电粒子在匀强磁场中的运动
一、选择题（共15题）
1．两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
2．如图所示，左右边界为和的匀强磁场宽度为d，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，一电子从边界以速率如图射入匀强磁场，入射方向与边界夹角为，已知电子的质量为m，电量为e，电子仅受洛伦兹力作用下运动，为使电子不能从磁场的另一侧射出，的最大值是（　　）
A． B．
C． D．
3．在粒子物理学的研究中，经常应用“气泡室”装置。粒子通过气泡室中的液体时能量降低，在它的周围有气泡形成，显示出它的径迹。如图所示为带电粒子在气泡室运动径迹的照片，气泡室处于垂直纸面向里的匀强磁场中。下列有关甲、乙两粒子的判断正确的是（　　）
A．甲粒子带正电 B．乙粒子带负电
C．甲粒子从a向b运动 D．乙粒子从d向c运动
4．不计重力的粒子沿虚线方向射入如图所示的正交匀强电场和匀强磁场，下列说法正确的是（　　）
A．若粒子匀速穿过极板间，粒子一定带负电荷
B．粒子不能匀速穿过磁场
C．电场力一定做正功
D．粒子在运动时电势能可能减小
5．如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里．许多质量为m带电量为+q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域．不计重力，不计粒子间的相互影响．下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中．哪个图是正确的？（ ）
A． B．
C． D．
6．真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为q的粒子（不计重力）沿着与MN夹角为θ的方向射入磁场中，刚好没能从PQ边界射出磁场。则粒子射入磁场的速度大小v0和在磁场中运动的时间t可能为（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，等边三角形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），三个完全相同的重力不计的带电粒子1、2、3以不同的速度由顶点a沿垂直于bc边的方向射入磁场，结果粒子1、2、3分别从图中的d、e、c点离开磁场（d、e为ac边的三等分点）。不考虑三个粒子间的相互作用力，则下列说法正确的是（　　）
A．粒子3的轨迹半径等于三角形abc的边长
B．粒子1、2、3进入磁场的速度之比为
C．粒子3的速度偏转角最大，粒子1的速度偏转角最小
D．若仅将磁场的磁感应强度变为原来的，粒子2将从顶点c离开磁场
8．如图所示的圆形区域内，有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束质量和电荷量都相同的带电粒子，以不同的速率沿着相同的方向对准圆心O射入匀强磁场，又都从该磁场中射出，这些粒子在磁场中的运动时间有的较长，有的较短，若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，则在磁场中运动时间越长的带电粒子
A．速率一定越小
B．半径一定越大
C．在磁场中通过的路程越长
D．在磁场中的周期一定越大
9．如图所示，圆形区域半径为R，区域内有一垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，P为磁场边界上的最低点。大量质量均为m，电荷量绝对值均为q的带负电粒子，以相同的速率从P点射入磁场区域，速度方向沿位于纸面内的各个方向。粒子的轨道半径为2R，A、C为圆形区域水平直径的两个端点，粒子重力不计，空气阻力不计，则下列说法错误的是（　　）
A．粒子射入磁场的速率为v＝
B．粒子在磁场中运动的最长时间为t＝
C．不可能有粒子从C点射出磁场
D．若粒子的速率可以变化，则可能有粒子从A点水平射出
10．如图是洛伦兹力演示仪的实物图和结构示意图．用洛伦兹力演示仪可以观察运动电子在磁场中的运动径迹．下列关于实验现象和分析正确的是( )
A．励磁线圈通以逆时针方向的电流，则能形成结构示意图中的电子运动径迹
B．励磁线圈通以顺时针方向的电流，则能形成结构示意图中的电子运动径迹
C．保持励磁电压不变，增加加速电压，电子束形成圆周的半径减小
D．保持加速电压不变，增加励磁电压，电子束形成圆周的半径增大
11．如图所示，分布在半径为r的圆形区域内的匀强磁场，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里。 电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从磁场边缘A点沿圆的半径AO方向射入磁场，离开磁场时速度方向偏转了60°角。 （不计粒子的重力）则（　　）
A．粒子做圆周运动的半径为r B．粒子的入射速度为
C．粒子在磁场中运动的时间为 D．粒子在磁场中运动的时间为
12．真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为＋q的粒子（不计重力）从MN边界某处射入磁场，刚好没有从PQ边界射出磁场，再从MN边界射出磁场时与MN夹角为30°，则（　　）
A．粒子进入磁场时速度方向与MN边界的夹角为60°
B．粒子在磁场中运动的时间为
C．粒子在磁场中运动的时间为
D．粒子射入磁场时的速度大小为
13．如图所示，在长方形MNPQ中有一垂直纸面向里的匀强磁场。质量和电荷量都相等的带电粒子a、b、c以不同的速率从O点沿垂直于PQ的方向射入磁场。图中实线是它们的轨迹，已知O是PQ的中点。不计粒子重力。下列说法中正确的是（　　）
A．粒子c带负电，粒子a、b带正电
B．射入磁场时，粒子a的速率最小
C．粒子c在磁场中运动的时间最长
D．若匀强磁场磁感应强度增大，其他条件不变，则粒子a在磁场中的运动时间不变
14．如图所示，在矩形abdc区域中有竖直向下的匀强电场，场强大小为E，某种正粒子（不计粒子的重力）从O点以初速度v0水平射入后偏转角为θ．现电场换为方向垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），仍使该粒子穿过该区域，并使偏转角也为θ角，若匀强磁场的磁感应强度大小为B，粒子穿过电场和磁场的时间之比为，则
A．B=，
B．B=，
C．B=，
D．B=，
15．如图所示，在边长ab=L，bc=L的矩形区域内存在着垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O处有一粒子源，可以垂直磁场向区域内各方向发射速度大小相等的同种带电粒子，若沿Od方向射入的粒子从磁场边界cd离开磁场，该粒子在磁场中运动的时间为t0，圆周运动半径为L，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，下列说法正确的是（　　）
A．粒子带正电
B．粒子的比荷为
C．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为4t0
D．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为5t0
二、综合题
16．如图所示，边长为L的一正方形内具有磁感强度为B垂直纸面向里的匀强磁场。在A、B、C、D四点处都开小孔，不同速度的电子从A孔入射后在B、C、D孔都有电子出射，图中α=30°，则出射电子的速率比vB：vC：vD为__________，这些电子在磁场中运动的时间比tB：tC：tD为__________。
17．磁体和电流之间、磁体和运动电荷之间、电流和电流之间都可通过磁场而相互作用，此现象可通过以下实验证明：
（1）如图（a）所示，在重复奥斯特的电流磁效应实验时，为使实验方便效果明显，通电导线应______．此时从上向下看，小磁针的旋转方向是_________________（填顺时针或逆时针）．
A．平行于南北方向，位于小磁针上方
B．平行于东西方向，位于小磁针上方
C．平行于东南方向，位于小磁针下方
D．平行于西南方向，位于小磁针下方
（2）如图（b）所示是电子射线管示意图.接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出,在荧光屏上会看到一条亮线.要使荧光屏上的亮线向下（z轴负方向）偏转，在下列措施中可采用的是__________．（填选项代号）
A．加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 B．加一磁场，磁场方向沿y轴正方向
C．加一电场，电场方向沿z轴负方向 D．加一电场，电场方向沿y轴正方向
（3）如图（c）所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互________（填排斥或吸引），当通以相反方向的电流时，它们相互___________（填排斥或吸引），这时每个电流都处在另一个电流的磁场里，因而受到磁场力的作用．也就是说，电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会通过磁场发生相互作用.
18．如图所示，在xOy坐标系的第一象限内存在匀强磁场，磁场方向垂直xOy平面（纸面）向里。一带正电、质量为m，电量为q的粒子自x轴上P点射入第一象限。速度大小为v，方向与x轴正方向的夹角为，，不计粒子重力。
(1)若磁感应强度的大小为某一定值，粒子经y轴正半轴上某点以垂直于y轴的方向进入第二象限，求磁感应强度的大小；
(2)若磁感应强度的大小为另一定值，粒子从P点射入后，经过一段时间粒子到达x轴负半轴上Q点（未画出），此时速度方向与P点的相反，求该粒子从P点到Q点所用的时间t。
19．如图所示，圆心为O、半径为r的圆形区域外存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度大小为B。P是圆外一点，OP=3r，一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从P点在纸面内沿着与OP成60°方向射出（不计重力），求：
(1)若粒子运动轨迹经过圆心O，求粒子运动速度的大小；
(2)若要求粒子不能进入圆形区域，求粒子运动速度应满足的条件。
20．如图所示，S为一电子发射枪，可以连续发射电子束，发射出来的电子初速度可视为0，电子经过平行板A、B之间的加速电场加速后，从O点沿x轴正方向进入xOy平面内，在第一象限内沿x、y轴各放一块平面荧光屏，两屏的交点为O，已知在y>0、00、x>a的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，大小均为B．已知给平行板AB提供直流电压的电源E可以给平行板AB提供0~U之间的各类数值的电压，现调节电源E的输出电压，从0调到最大值的过程中发现当AB间的电压为时，x轴上开始出现荧光．（不计电子的重力）试求：
（1）当电源输出电压调至和U时，进入磁场的电子运动半径之比r1：r2；
（2）两荧光屏上的发光亮线的范围．
21．两块金属板、水平正对放置，一束带正电的粒子以一定的初速度从两板的左端中央，沿极板方向射入，并从右端射出。已知板长为，板间距也为L，粒子质量、电荷量，不计粒子所受重力，忽略边缘效应。
（1）若在间只加上如图甲所示的电场，两板间电势差大小为，粒子能从右端离开电场，求粒子离开电场时的偏离量和粒子动能的增加量；
（2）若在间只加上如图乙所示的磁场，已知粒子从右端射出磁场时，速度与水平方向的夹角为，求磁感强度和粒子穿过磁场的时间。
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参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．D
5．A
6．B
7．A
8．A
9．C
10．B
11．B
12．D
13．B
14．C
15．A
16．
17． A 逆时针 B 吸引 排斥
18．(1) ；(2)
19．(1)；(2)或
20．（1）；（2）
21．（1），；（2），
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