高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 带电粒子在匀强磁场中的运动精品当堂达标检测题

1.3  带电粒子在匀强磁场中的运动  同步练习

一、单选题

1．（2022·北京·高三期末）如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。励磁线圈是一对彼此平行、共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场．玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过玻璃泡内气体时能够显示出电子运动的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，电子质量为m，电荷量为e，匀强磁场的磁感应强度为B。根据上述信息可以得出（　　）

A．电子做圆周运动的轨道半径 B．电子做圆周运动的速度大小

C．电子做圆周运动的周期 D．电子的加速电压

2．（2022·北京市八一中学高二期末）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

3．（2022·全国·高二专题练习）某种高速带电粒子流，具有较强的穿透能力。如图虚线为该粒子流在气泡室中穿透一张黑纸的粒子径迹照片，气泡室里有垂直纸面的匀强磁场，不计粒子重力及粒子间相互作用，下列说法正确的是（　　）

A．磁场方向一定垂直纸面向里 B．磁场方向一定垂直纸面向外

C．粒子一定从左向右穿越黑纸 D．粒子一定从右向左穿越黑纸

4．（2022·全国·高二课时练习）安德森利用云室照片观察到宇宙射线垂直进入匀强磁场时运动轨迹发生弯曲。如图照片所示，在垂直于照片平面的匀强磁场（照片中未标出）中，高能宇宙射线穿过铅板时，有一个粒子的轨迹和电子的轨迹完全相同，但弯曲的方向反了。这种前所未知的粒子与电子的质量相同，但电荷却相反。安德森发现这正是狄拉克预言的正电子。正电子的发现，开辟了反物质领域的研究，安德森获得1936年诺贝尔物理学奖。关于照片中的信息，下列说法正确的是（   ）

A．粒子的运动轨迹是抛物线

B．粒子在铅板上方运动的速度大于在铅板下方运动的速度

C．粒子从上向下穿过铅板

D．匀强磁场的方向垂直照片平面向里

5．（2022·全国·高三专题练习）如图,在横截面为圆形的云室内,沿直径方向装有铅板,匀强磁场垂直圆面(图中未标示)．从云室内侧壁发射一带电粒子,粒子刚好从云室圆心处垂直穿过铅板,留下如图所示的径迹不考虑粒子的重力和云室中气体对粒子的阻力,整个过程中粒子质量、电量保持不变,下列判断正确的是

A．粒子一定带正电

B．粒子一定带负电

C．粒子在云室中铅板两侧的运动时间一定相等

D．粒子一定自铅板左侧向右穿过铅板

6．（2022·河北衡水·高二期末）来自外层空间的大量带电粒子（宇宙射线）进入地球磁场范围后，粒子将做如图所示的螺旋运动，向两极靠拢，其回转一周的时间即为一个周期。若忽略除洛伦兹力外的其他作用力，它向地磁场两极运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．粒子螺旋运动的周期逐渐变大、半径逐渐变小

B．粒子螺旋运动的周期逐渐变大、半径逐渐变大

C．粒子螺旋运动的周期逐渐变小、半径逐渐变小

D．粒子螺旋运动的周期逐渐变小、半径逐渐变大

7．（2022·江苏徐州·高二期末）如图所示为洛伦兹力演示仪，当电子枪水平向左发射电子，电子在洛伦兹力作用下做圆周运动。则可判断两励磁线圈中电流方向（从读者目前的视角观察）（　　）

A．均为顺时针方向

B．均为逆时针方向

C．靠近观察者的线圈中电流为顺时针方向、另一线圈电流为逆时针方向

D．靠近观察者的线圈中电流为逆时针方向、另一线圈电流为顺时针方向

8．（2021·江苏·高二期中）如图为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度大小可通过电子枪的加速电压来控制，磁场强弱可通过励磁线圈的电流来调节。下列说法正确的是（　　）

A．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的半径变大

B．仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将变大

C．仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的半径变大

D．仅提高电子枪的加速电压，电子做圆周运动的周期将变大

9．（2021·重庆市求精中学校高二阶段练习）如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b，以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场，其运动轨迹如图。若带电粒子只受洛伦兹力的作用，则下列说法正确的是（　　）

A．b粒子匀速圆周运动的周期更大 B．b粒子速率较大

C．b粒子在磁场中运动时间较长 D．a、b粒子在磁场中运动时间一样长

10．（2022·福建三明·高三期末）如图。在xOy区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场。一个氕核和一个氦核同时从y轴上O点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向。不计重力及两粒子间的相互作用，以下对氕核和氦核的运动轨迹图判断正确的是（　　）

A．  B．  C．  D．

11．（2022·宁夏·银川二中高二期末）薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子可穿过铝板一次，在两个区域内运动的轨迹如图所示，半径。假定穿过铝板前后粒子电荷量保持不变，但速率减小，则该粒子（　　）

A．带正电

B．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度大小相同

C．在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同

D．从Ⅱ区域穿过铝板运动到Ⅰ区域

二、多选题

12．（2020·全国·高二课时练习）小明同学家的电视机画面的幅度偏小，维修店的技术人员检查后认为是显像管或其中的偏转线圈发生了故障（显像管示意图如图所示），那么引起故障的原因可能是（　　）

A．电子枪发射能力减弱，打到屏幕上的电子数减少

B．加速电场的电压过高，电子的速率偏大

C．偏转线圈匝间短路，线圈匝数减少

D．偏转线圈的电流减小，偏转磁场减弱

13．（2022·北京海淀·高三期末）洛伦兹力演示仪可以帮助我们研究带电粒子在匀强磁场中的运动规律。在施加磁场之前，电极K释放出来的电子经加速后沿直线运动，已知从电极K出来的电子速度方向可在水平面内调整。施加磁场后电子束的径迹如图甲所示，在图甲的基础上调节演示仪，电子束的径迹如图乙所示。下列说法正确的是（　　）

A．磁场的方向一定垂直纸面向外

B．图乙可能减小了电子的加速电压

C．图乙可能增强了磁感应强度

D．图甲与图乙中电子运动一周的时间一定不相同

14．（2021·全国·高二专题练习）如图甲，用强磁场将百万度高温的等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克。我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100 秒的成绩。多个磁场才能实现磁约束，其中之一叫纵向场，图乙为其横截面的示意图，越靠管的右侧磁场越强。尽管等离子体在该截面上运动的曲率半径远小于管的截面半径，但如果只有纵向场，带电粒子还会逐步向管壁“漂移”，导致约束失败。不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）

A．正离子在纵向场中沿逆时针方向运动 B．发生漂移是因为带电粒子的速度过大

C．正离子向左侧漂移，电子向右侧漂移 D．正离子向下侧漂移，电子向上侧漂移