高中物理人教版1第三章磁場(chǎng)（市一等獎(jiǎng)）

專題三帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課后練習(xí)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(jìn)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(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外D．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)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(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)。設(shè)兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。欲使電子沿直線從電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是A．適當(dāng)增大電場(chǎng)強(qiáng)度EB．適當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度BC．適當(dāng)增大加速電場(chǎng)極板之間的距離D．適當(dāng)減小加速電壓U3．1930年，勞倫斯制成了世界上第一臺(tái)回旋加速器，工作原理示意圖如圖所示．關(guān)于回旋加速器，下列說法正確的是() A．粒子從電場(chǎng)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(dòng)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(yīng)強(qiáng)度B，加速質(zhì)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(jì)的示意圖。圓管由非磁性材料制成，空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上MN兩點(diǎn)的電動(dòng)勢(shì)E，就可以知道管中液體的流量Q——單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的液體的體積。已知管的直徑為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為NMBdvA．B．C．D．5.環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能離子的重要裝置，如圖正、負(fù)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(duì)撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.(兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻強(qiáng)圓周運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，下列說法正確是

(

)

A．對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大

B．對(duì)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小

C．對(duì)于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期越小

D．對(duì)于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變6.如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m，電荷量為-q，不計(jì)重力的帶電粒子從x軸上的P（a，0）點(diǎn)以速度v，沿與x正方向成60°的方向射入第一象限內(nèi)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并恰好垂直于y軸射出第一象限。則勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小為，穿過第一象限的時(shí)間為。7.電子自靜止開始經(jīng)M、N板間的電場(chǎng)加速后從A點(diǎn)垂直于磁場(chǎng)邊界射入寬度為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電子離開磁場(chǎng)時(shí)的位置P偏離入射方向的距離為L(zhǎng)，如圖所示。（已知電子的質(zhì)量為m，電量為e）則：⑴電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)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(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)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(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度=．有一質(zhì)子以速度=×m/s，由軸上的A點(diǎn)（10cm，0）沿與軸正方向成30°斜向上射入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后射入電場(chǎng)，后又回到磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)作用后又射入電場(chǎng)．已知質(zhì)子質(zhì)量近似為=×kg，電荷=×C，質(zhì)子重力不計(jì)．求：（1）質(zhì)子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑．（2）質(zhì)子從開始運(yùn)動(dòng)到第二次到達(dá)y軸所經(jīng)歷的時(shí)間．（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）（3）質(zhì)子第三次到達(dá)y軸的位置坐標(biāo)．

9.如圖所示，xoy坐標(biāo)內(nèi)在0≤x≤6m的區(qū)域，存在以O(shè)N為界的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B1=B2=1T的反向勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向均垂直xoy平面。在x＞6m的區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為×104V/m?，F(xiàn)有比荷q/m=1．0×104C/kg的帶正電粒子（不計(jì)重力），從A板由靜止出發(fā)，經(jīng)加速電壓（電壓可調(diào)）加速后從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向射入磁場(chǎng)B1中；已知ON分界線上有一點(diǎn)P，P點(diǎn)坐標(biāo)為（3m（1）要使該帶電粒子經(jīng)過P點(diǎn)，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(shí)的速度大小及此時(shí)到坐標(biāo)原點(diǎn)O的距離；（3）粒子從經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O開始計(jì)時(shí)，求到達(dá)P點(diǎn)的可能時(shí)間。

專題三帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課后練習(xí)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(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系可得……(2分)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為……(1分)8.解：（1）質(zhì)子在磁場(chǎng)中受洛倫茲力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)得：質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為（2）由于質(zhì)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(zhì)子將在磁場(chǎng)中做半個(gè)圓周到達(dá)y軸上的C點(diǎn)，如圖所示．質(zhì)子做圓周運(yùn)動(dòng)周期為，質(zhì)子從出發(fā)運(yùn)動(dòng)到第一次到達(dá)y軸的時(shí)間，質(zhì)子進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度方向與電場(chǎng)的方向相同，在電場(chǎng)中先做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，速度減為零后反向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)質(zhì)子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，根據(jù)牛頓第二定律，得．因此，質(zhì)子從開始運(yùn)動(dòng)到第二次到達(dá)y軸的時(shí)間t為．（3）質(zhì)子再次進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，速度的方向與電場(chǎng)的方向相同，在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)y軸的D點(diǎn)．根據(jù)幾何關(guān)系，可以得出C點(diǎn)到D點(diǎn)的距離為；則質(zhì)子第二次到達(dá)y軸的位置為．即質(zhì)子第三次到達(dá)y軸的坐標(biāo)為（0，34.6cm）．9.（1）加速電壓最大時(shí)，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)中的半徑最大，如圖1所示，由幾何知識(shí)可知：r=2m-----------------------------------------2又----------------------------------------1分電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)軌跡如圖1所示，粒子經(jīng)過N點(diǎn)，其坐標(biāo)為（6,2），設(shè)再次到達(dá)x軸的位置為M點(diǎn)，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(diǎn)到O點(diǎn)的距離為（6+4eq\r(3)）m------------------------------1分（3）T＝2πｍ/Bq，與速