2018-2019学年高二物理（人教版）选修3-1同步练习卷：3.6带电粒子在匀强磁场中的运动

3.6带电粒子在匀强磁场中的运动
1．在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场中做匀速圆周运动，则(　　)
A．粒子的速率加倍，周期减半
B．粒子的速率不变，轨道半径减半
C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的
D．粒子的速率减半，周期不变
答案　B
2．质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图1中虚线所示。下列表述正确的是(　　)

图1
A．M带负电，N带正电
B．M的速率小于N的速率
C．洛伦兹力对M、N做正功
D．M的运行时间大于N的运行时间
答案　A
3．一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图2所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连。下列说法正确的是(　　)

图2
A．质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大
B．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大
C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值
D．不需要改变任何量，这个装置也能用于加速α粒子
答案　A
4．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图3所示，离子源S产生的各种不同正离子束(速度可看为零)，经加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场，到达记录它的照相底片P上，设离子在P上的位置到入口处S1的距离为x，可以判断(　　)

图3
A．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越大
B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小
C．只要x相同，则离子质量一定相同
D．只要x相同，则离子的比荷一定不相同
答案　A
5．如图4所示，平面直角坐标系的第Ⅰ象限内有一匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的粒子以速度v从O点沿着与y轴夹角为30°的方向进入磁场，运动到A点(图中未画出)时速度方向与x轴的正方向相同，不计粒子的重力，则(　　)

图4
A．该粒子带正电
B．A点与x轴的距离为
C．粒子由O到A经历时间t＝
D．运动过程中粒子的速度不变
答案　C
6．空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，如图5所示的正方形虚线为其边界。一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射。这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同速率的粒子。不计重力。下列说法正确的是(　　)

图5
A．入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同
B．入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹一定相同
C．在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同
D．在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越小
答案　B
7．如图6所示，一带电粒子(重力不计)在匀强磁场中沿图中轨道运动，中央是一薄绝缘板，粒子在穿过绝缘板时有动能损失，由图可知(　　)

图6
A．粒子的运动方向是abcde
B．粒子带负电
C．粒子的运动方向是edcba
D．粒子在下半周期比上半周期所用时间长
答案　C
8．长为l的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，板间距离也为l，极板不带电。现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力)，从两极板间边界中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是(　　)
A．使粒子的速度v<
B．使粒子的速度v<
C．使粒子的速度v>
D．使粒子的速度答案　A
9．一个质量为m带负电的油滴从高h处自由落下，进入一个正交的电场和匀强磁场叠加的区域。匀强电场方向竖直向下，磁场的磁感应强度为B，进入场区后油滴恰好做圆周运动，其轨迹如图7所示，因此可知匀强电场的场强大小E＝________，所加磁场的方向是________，油滴做圆周运动的半径R＝________。

图7
答案　　垂直纸面向外　
10．如图8所示，在x轴的上方(y≥0)存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。在原点O有一个离子源向x轴上方的各个方向发射出质量为m，电荷量为q的正离子，速率都为v，对那些在xOy平面内运动的离子，在磁场中可能达到的最大值为。

图8
答案　　
11．如图9，一个质量为m，电荷量为－q，不计重力的带电粒子从x轴上的P(a,0)点以速度v，沿与x轴正方向成60°角的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限，求：

图9
(1)匀强磁场的磁感应强度B；
(2)穿过第一象限的时间。
答案　(1)　(2)
12．如图10所示，一束电荷量为e的电子以垂直于磁场方向(磁感应强度为B)并垂直于磁场边界的速度v射入宽度为d的磁场中，穿出磁场时速度方向和原来射入方向的夹角为θ＝60°。求电子的质量和穿越磁场的时间。

图10
答案　　
13．如图11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)求：

图11
(1)粒子做圆周运动的半径；
(2 )粒子的入射速度。
答案　(1)r　(2)