高二物理《帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》測(cè)試題1

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1、高二物理《帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》測(cè)試題 一、單項(xiàng)選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意。 1. 關(guān)于帶負(fù)電的粒子（重力可忽略不計(jì)），下面說法中正確的是 ① 沿電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力做功，動(dòng)能增加 ② 垂直電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)力做功，動(dòng)能增加 ③ 垂直磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)力不做功，動(dòng)能不變 ④ 沿磁感線方向飛入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)力做功，動(dòng)能增加 A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ 2、處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)部的兩個(gè)電子A和B，分別以ｖ和2v的速率垂直射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，哪個(gè)電子先回到原來的出發(fā)點(diǎn) A．條件不夠

2、無法比較 B．A先到達(dá) C．B先到達(dá) D．同時(shí)到達(dá) 3、有三束粒子，分別是質(zhì)子（p），氚核（）和α粒子，如果它們以相同的速度沿垂直于磁場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，（磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里）則在下面四圖中，哪個(gè)圖正確地表示出這三束粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡？ A． B． C． D． 4、有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)被約束在一個(gè)長方形范圍內(nèi)，截面如圖中abcd，一束荷質(zhì)比相同的離子沿著圖中ａ到ｂ的方向垂直磁場(chǎng)射入，形成圖中甲、乙所示兩種軌跡，則 A．甲、乙離子具有相

3、同的運(yùn)動(dòng)速率 B．甲、乙離子在磁場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同 C．甲離子的動(dòng)能肯定要大一些 D．乙離子在此磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間肯定長些 5、如下圖所示，在充電的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)和方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一帶電粒子以速度v從左側(cè)射入，方向垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向，當(dāng)它從右側(cè)射出場(chǎng)區(qū)時(shí)，動(dòng)能比射入時(shí)小，若要使帶電粒子從射入到射出動(dòng)能是增加的，可采取的措施有（不計(jì)重力） A．可使電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng) B．可使磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng) C．可使粒子帶電性質(zhì)改變（如正變負(fù)） D．可使粒子射入時(shí)的動(dòng)能增大 6、如圖所示，豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過光滑的絕緣水平面，在平面上的O

4、點(diǎn)處固定一帶電荷量為+Q的小球M，帶電荷量為－q的小球m以半徑為R，線速度為v，繞著O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．若某時(shí)刻突然將小球M除去，則小球m可能出現(xiàn)以下哪些運(yùn)動(dòng)形式 A．仍以O(shè)點(diǎn)為圓心，半徑為R，線速度為v，沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng) B．以另一點(diǎn)為圓心，半徑為R，線速度為v，沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng) C．以另一點(diǎn)為圓心，半徑小于R，線速度小于v，沿順時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D．沿原線速度方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) 二、多項(xiàng)選擇題：本題共5小題，每小題4分，共20分。每小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分。 7、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一個(gè)帶電粒子作

5、勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如果又順利進(jìn)入另一個(gè)磁感強(qiáng)度是原來磁感強(qiáng)度２倍的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則 A．粒子的速率加倍，周期減半 B．粒子的速率不變，軌道半徑減半 C．粒子的速率減半，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4 D．粒子速率不變，周期減半 8、在某一區(qū)域，如圖所示，存在著電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感強(qiáng)度為 B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束電子沿 Ox方向運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)區(qū)域始終沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)E和B的方向可能是 A．E和 B都是沿 ox的正方向 B．E和 B都是沿 ox的反方向 C．E沿oz的正方向，B沿 oy的反方向 D．E沿 oy的正方向，B沿 oz的反方向 B 9、回旋加速器是加速帶電粒子的裝置

6、，其核心部分是分別與高頻交流電極相連接的兩個(gè)D形金屬盒，兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場(chǎng)，使粒子在通過狹縫時(shí)都能得到加速，兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，要增大帶電粒子射出時(shí)的動(dòng)能，則下列說法中正確的是 A．增大磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B．增大勻強(qiáng)電場(chǎng)間的加速電壓 C．增大D形金屬盒的半徑 D．減小狹縫間的距離 10、設(shè)空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，已知一離子在電場(chǎng)力和洛侖茲力作用下，從靜止開始自A沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，速度為零，C點(diǎn)為最低點(diǎn)，不計(jì)重力，以下說法正確的是 A．離子必帶正電荷

7、 B．A點(diǎn)和B點(diǎn)位于同一高度 C．離子在C點(diǎn)時(shí)速度最大 D．離子到B點(diǎn)后，將沿曲線返回A點(diǎn) 11、如圖所示，虛線所示的區(qū)域內(nèi)，有方向垂直于畫面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從邊緣A處有一束速度各不相同的質(zhì)子沿半徑方向射入磁場(chǎng)，這些質(zhì)子在磁場(chǎng)區(qū)運(yùn)動(dòng)過程中 A．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長，其軌跡越長 B．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長，其軌跡對(duì)應(yīng)的圓心角越大 C．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長，射出的速率越大 D．運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長，射出磁場(chǎng)時(shí)速度方向偏轉(zhuǎn)角越大 三、計(jì)算題：本題共5小題，共76分，解答時(shí)請(qǐng)寫出必要的文字說明，方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確

8、寫出數(shù)值和單位。 12、（14分）如圖所示，在相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中放一光滑的足夠長的斜面，傾斜角為30，并固定在水平面上，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m，電量為+q的小球，靜止在斜面的頂端，這時(shí)小球?qū)π泵娴恼龎毫榱?，若迅速地把電?chǎng)方向改變?yōu)樨Q直向下，則小球能在斜面上滑多遠(yuǎn)？ 13、（15分）一個(gè)質(zhì)量為m帶電量為+q的小球以水平初速度v0自離地面h高度處做平拋運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力。重力加速度為g。試回答下列問題： （1）小球自拋出到第一次落地至點(diǎn)P的過程中發(fā)生的位移s大小是多少？ （2）若在空間加一個(gè)豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)小球水平拋出后做勻速直

9、線運(yùn)動(dòng)，則勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度E是多大？ （3）若在空間再加一個(gè)垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)小球第一次落地點(diǎn)仍然是P。試問磁感應(yīng)強(qiáng)度B是多大？ 14、（15分）用一根長L=0.8m的輕繩，吊一質(zhì)量為m=1.0g的帶電小球，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T，方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，把小球拉到懸點(diǎn)的右端，輕繩剛好水平拉直，將小球由靜止釋放，小球便在垂直于磁場(chǎng)的豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，當(dāng)小球第一次擺到低點(diǎn)時(shí)，懸線的拉力恰好為零(重力加速度g取10m/s2).試問： (1)小球帶何種電荷？電量為多少？ (2)當(dāng)小球第二次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)，懸線對(duì)小球的拉力多大？ 15、(16分)如

10、圖所示，某一空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)。左側(cè)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向水平向右，電場(chǎng)寬度為L；中間區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外。右側(cè)區(qū)域勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B，方向垂直紙面向里，其右邊界可向右邊無限延伸。一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q、不計(jì)重力的帶正電的粒子從電場(chǎng)的左邊緣的O點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，穿過中間磁場(chǎng)區(qū)域進(jìn)入右側(cè)磁場(chǎng)區(qū)域后，又回到O點(diǎn)，然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過程。求： （1）帶電粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑 （2）中間磁場(chǎng)區(qū)域的寬度d； （3）帶電粒子從O點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到第一次回到O點(diǎn)所用時(shí)間t。 16、（1

11、6分）如圖所示為一種獲得高能粒子的裝置，環(huán)形區(qū)域內(nèi)存在著垂直紙面向外、大小可調(diào)節(jié)的均勻磁場(chǎng)。質(zhì)量為m、電量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)。A、B為兩塊中心開有小孔的極板，原來電勢(shì)都為零，每當(dāng)粒子飛經(jīng)A板時(shí)，A板電勢(shì)升高為+v，B板電勢(shì)仍保持為零，粒子在兩板間得到加速，每當(dāng)粒子離開B板時(shí)，A板電勢(shì)又降為零，粒子在電場(chǎng)中一次次加速下動(dòng)能不斷增大，而繞行半徑不變。 （1）設(shè)t=0時(shí)粒子靜止在A板小孔處，在電場(chǎng)作用下加速，并繞行第一圈，求粒子繞行n圈回到A板時(shí)獲得的總動(dòng)能Ekn。 （2）為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)必須周期性遞增，求粒子繞行第n圈時(shí)的磁感強(qiáng)度Bn。 （3

12、）求粒子繞行n圈所需的總時(shí)間tn（設(shè)極板間距遠(yuǎn)小于R） 參考答案 1、B 2、D 3、C 4、D 5、A 6、B 7、BD 8、ABC 9、AC 10、ABC 11、BD 12、解析：電場(chǎng)向上時(shí)mg=qE ，電場(chǎng)反向后重力與電場(chǎng)力的合力Ｆ=mg+qE=2mg 隨速度增大洛侖茲力ｆ增大，當(dāng)ｆ增大到與Ｆ垂直斜面的分力時(shí)，斜面支持力為零，小球?qū)㈦x開斜面。根據(jù)qvB=Fcos30=2mgcos30，可求出離開斜面時(shí)速度。設(shè)小球下滑距離為S，由動(dòng)能定理有Fsin30S=mv2/2，可解出S=3m2g /

13、2q2B2 13、解：（1） （1分） （1分） 得 （2分） （2）mg=qE （2分） （3）由 （1分） 得 （2分） （2分） ∴ （2分） 14、解：(1)設(shè)小球第一次到達(dá)最低點(diǎn)速度為v，則由動(dòng)能定理可得： 在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得; ，解得q=7.510-2C ， 帶負(fù)電. (2) 小球第二次到達(dá)最低點(diǎn)速度仍為v，牛頓第二定律得：， 解得F=0.06N。 15、解析：（1）帶電粒子在電場(chǎng)中加速，由動(dòng)能定理，可得： (1分) 帶電粒子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，由牛頓第二定律，可得： （1分） 由以上兩式，可得 （1分） O O3 O1 O2 600 （2）由于在兩磁場(chǎng)區(qū)域中粒子運(yùn)動(dòng)半徑相同，如圖所示，三段圓弧的圓心組成的三角形ΔO1O2O3是等邊三角形，其邊長為2R。所以中間磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為 （3分） （3）在電場(chǎng)中 ， (1分) 在中間磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間 (1分) 在右側(cè)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間， (1分) 則粒子第一次回到O點(diǎn)的所用時(shí)間為 16、