《高二物理《帶電粒子在磁場中的運動》測試題1》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《高二物理《帶電粒子在磁場中的運動》測試題1(7頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、高二物理《帶電粒子在磁場中的運動》測試題
一、單項選擇題:本題共6小題,每小題4分,共24分。每小題只有一個選項符合題意。
1. 關于帶負電的粒子(重力可忽略不計),下面說法中正確的是
① 沿電場線方向飛入勻強電場,電場力做功,動能增加
② 垂直電場線方向飛入勻強電場,電場力做功,動能增加
③ 垂直磁感線方向飛入勻強磁場,磁場力不做功,動能不變
④ 沿磁感線方向飛入勻強磁場,磁場力做功,動能增加
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④
2、處在勻強磁場內(nèi)部的兩個電子A和B,分別以v和2v的速率垂直射入勻強磁場中,經(jīng)磁場偏轉后,哪個電子先回到原來的出發(fā)點
A.條件不夠
2、無法比較 B.A先到達
C.B先到達 D.同時到達
3、有三束粒子,分別是質子(p),氚核()和α粒子,如果它們以相同的速度沿垂直于磁場方向射入勻強磁場,(磁場方向垂直于紙面向里)則在下面四圖中,哪個圖正確地表示出這三束粒子的運動軌跡?
A. B.
C. D.
4、有一勻強磁場被約束在一個長方形范圍內(nèi),截面如圖中abcd,一束荷質比相同的離子沿著圖中a到b的方向垂直磁場射入,形成圖中甲、乙所示兩種軌跡,則
A.甲、乙離子具有相
3、同的運動速率
B.甲、乙離子在磁場區(qū)運動的時間相同
C.甲離子的動能肯定要大一些
D.乙離子在此磁場中運動的時間肯定長些
5、如下圖所示,在充電的平行金屬板間有勻強電場和方向垂直紙面向里的勻強磁場。一帶電粒子以速度v從左側射入,方向垂直于電場方向和磁場方向,當它從右側射出場區(qū)時,動能比射入時小,若要使帶電粒子從射入到射出動能是增加的,可采取的措施有(不計重力)
A.可使電場強度增強 B.可使磁感應強度增強
C.可使粒子帶電性質改變(如正變負) D.可使粒子射入時的動能增大
6、如圖所示,豎直向下的勻強磁場穿過光滑的絕緣水平面,在平面上的O
4、點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點做勻速圓周運動.若某時刻突然將小球M除去,則小球m可能出現(xiàn)以下哪些運動形式
A.仍以O點為圓心,半徑為R,線速度為v,沿逆時針方向做勻速圓周運動
B.以另一點為圓心,半徑為R,線速度為v,沿順時針方向做勻速圓周運動
C.以另一點為圓心,半徑小于R,線速度小于v,沿順時針方向做勻速圓周運動
D.沿原線速度方向做勻速直線運動
二、多項選擇題:本題共5小題,每小題4分,共20分。每小題有多個選項符合題意,全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分。
7、在勻強磁場中,一個帶電粒子作
5、勻速圓周運動,如果又順利進入另一個磁感強度是原來磁感強度2倍的勻強磁場,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,存在著電場強度為E的勻強電場和磁感強度為 B的勻強磁場,一束電子沿 Ox方向運動,在這個區(qū)域始終沒有發(fā)生偏轉,在這個區(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D形金屬盒,兩盒間的狹縫中形成的周期性變化的電場,使粒子在通過狹縫時都能得到加速,兩D形金屬盒處于垂直于盒底的勻強磁場中,如圖所示,要增大帶電粒子射出時的動能,則下列說法中正確的是
A.增大磁場的磁感應強度 B.增大勻強電場間的加速電壓
C.增大D形金屬盒的半徑 D.減小狹縫間的距離
10、設空間存在豎直向下的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場,如圖所示,已知一離子在電場力和洛侖茲力作用下,從靜止開始自A沿曲線ACB運動,到達B點時,速度為零,C點為最低點,不計重力,以下說法正確的是
A.離子必帶正電荷
7、
B.A點和B點位于同一高度
C.離子在C點時速度最大
D.離子到B點后,將沿曲線返回A點
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磁場,從邊緣A處有一束速度各不相同的質子沿半徑方向射入磁場,這些質子在磁場區(qū)運動過程中
A.運動時間越長,其軌跡越長
B.運動時間越長,其軌跡對應的圓心角越大
C.運動時間越長,射出的速率越大
D.運動時間越長,射出磁場時速度方向偏轉角越大
三、計算題:本題共5小題,共76分,解答時請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,在相互垂直的勻強磁場和勻強電場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,電場強度為E,磁感應強度為B,質量為m,電量為+q的小球,靜止在斜面的頂端,這時小球對斜面的正壓力為零,若迅速地把電場方向改變?yōu)樨Q直向下,則小球能在斜面上滑多遠?
13、(15分)一個質量為m帶電量為+q的小球以水平初速度v0自離地面h高度處做平拋運動。不計空氣阻力。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)若在空間加一個豎直方向的勻強電場,發(fā)現(xiàn)小球水平拋出后做勻速直
9、線運動,則勻強電場強度E是多大?
(3)若在空間再加一個垂直紙面向外的勻強磁場,發(fā)現(xiàn)小球第一次落地點仍然是P。試問磁感應強度B是多大?
14、(15分)用一根長L=0.8m的輕繩,吊一質量為m=1.0g的帶電小球,放在磁感應強度B=0.1T,方向如圖所示的勻強磁場中,把小球拉到懸點的右端,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的豎直平面內(nèi)擺動,當小球第一次擺到低點時,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)當小球第二次經(jīng)過最低點時,懸線對小球的拉力多大?
15、(16分)如
10、圖所示,某一空間分布著有理想邊界的勻強電場和勻強磁場。左側勻強電場的場強大小為E、方向水平向右,電場寬度為L;中間區(qū)域勻強磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直紙面向外。右側區(qū)域勻強磁場的磁感應強度大小也為B,方向垂直紙面向里,其右邊界可向右邊無限延伸。一個質量為m、電量為q、不計重力的帶正電的粒子從電場的左邊緣的O點由靜止開始運動,穿過中間磁場區(qū)域進入右側磁場區(qū)域后,又回到O點,然后重復上述運動過程。求:
(1)帶電粒子在磁場中的軌道半徑
(2)中間磁場區(qū)域的寬度d;
(3)帶電粒子從O點開始運動到第一次回到O點所用時間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、大小可調節(jié)的均勻磁場。質量為m、電量為+q的粒子在環(huán)中做半徑為R的圓周運動。A、B為兩塊中心開有小孔的極板,原來電勢都為零,每當粒子飛經(jīng)A板時,A板電勢升高為+v,B板電勢仍保持為零,粒子在兩板間得到加速,每當粒子離開B板時,A板電勢又降為零,粒子在電場中一次次加速下動能不斷增大,而繞行半徑不變。
(1)設t=0時粒子靜止在A板小孔處,在電場作用下加速,并繞行第一圈,求粒子繞行n圈回到A板時獲得的總動能Ekn。
(2)為使粒子始終保持在半徑為R的圓軌道上運動,磁場必須周期性遞增,求粒子繞行第n圈時的磁感強度Bn。
(3
12、)求粒子繞行n圈所需的總時間tn(設極板間距遠小于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:電場向上時mg=qE ,電場反向后重力與電場力的合力F=mg+qE=2mg
隨速度增大洛侖茲力f增大,當f增大到與F垂直斜面的分力時,斜面支持力為零,小球將離開斜面。根據(jù)qvB=Fcos30=2mgcos30,可求出離開斜面時速度。設小球下滑距離為S,由動能定理有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)設小球第一次到達最低點速度為v,則由動能定理可得:
在最低點由牛頓第二定律得; ,解得q=7.510-2C , 帶負電.
(2) 小球第二次到達最低點速度仍為v,牛頓第二定律得:, 解得F=0.06N。
15、解析:(1)帶電粒子在電場中加速,由動能定理,可得: (1分)
帶電粒子在磁場中偏轉,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)由于在兩磁場區(qū)域中粒子運動半徑相同,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。所以中間磁場區(qū)域的寬度為
(3分)
(3)在電場中 , (1分)
在中間磁場中運動時間 (1分)
在右側磁場中運動時間, (1分)
則粒子第一次回到O點的所用時間為
16、