高中物理人教版 (新课标)选修36 带电粒子在匀强磁场中的运动第一课时随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修36 带电粒子在匀强磁场中的运动第一课时随堂练习题，共7页。试卷主要包含了如图是质谱仪的工作原理示意图等内容，欢迎下载使用。

第一课时 带电粒子在匀强磁场中的运动
A级 抓基础
1．(多选)在匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果粒子又垂直进入另一个磁感应强度是原来磁感应强度2倍的匀强磁场中，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eq \f(1,4)
D．粒子速率不变，周期减半
答案：BD
2．图甲是洛伦兹力演示仪，核心结构如图乙所示，电子束由电子枪产生，玻璃泡内冲有稀薄气体，在电子束通过时能够显示电子的径迹，励磁线圈能在两线圈之间产生匀强磁场，当电流加热一段时间后，阴极会向外喷射电子，并在阳极的吸引下形成稳定的电子束．励磁线圈没有通电时，玻璃泡中出现如图丙粗黑线所示的光束(实际上光束是蓝绿色的)．若励磁线圈通入电流，就会产生垂直于纸面方向的磁场，则电子束分轨迹描述正确的是(图中只画出了部分轨迹)( )
A B
C D
答案：C
3．粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4倍与2倍，两粒子均带正电．让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的速度开始运动．已知磁场方向垂直纸面向里．以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是( )
A B
C D
答案：A
4.如图是质谱仪的工作原理示意图．现有一束几种不同的正离子，经过加速电场加速后，垂直射入速度选择器(速度选择器内有相互正交的匀强电场E和匀强磁场B1)，离子束保持原运动方向未发生偏转．接着进入另一匀强磁场B2，发现这些离子分成几束．由此可得结论( )
A．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向内
B．这些离子通过狭缝P的速率都等于eq \f(B1,E)
C．这些离子的电量一定不相同
D．这些离子的比荷一定不相同
答案：D
5．图甲所示的电视机显像管能够通过磁场来控制电子的偏转，显像管内磁场可视为圆心为O、半径为r的匀强磁场．若电子枪垂直于磁场方向射出速度为v0的电子，由P点正对圆心O射入磁场，要让电子射出磁场时的速度方向与射入时的速度方向成θ角(图乙)．已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力．求：
(1)磁感应强度大小；
(2)电子在磁场中运动的时间(结果用m、e、r、θ、θ2表示)．
解析：(1)画出电子做圆周运动的轨迹如图所示：
根据几何关系得，R＝eq \f(r,tan\f(θ,2))，洛伦兹力提供向心力，evB＝meq \f(veq \\al(2,0),R)，联立解得，B＝eq \f(mv0,er)taneq \f(θ,2).
(2)粒子在磁场中运动时间t＝eq \f(θm,qB)，代入磁感应强度得，t＝eq \f(rθ,v0tan\f(θ,2)).
B级 提能力
6．(多选)如图所示，正方形容器处于匀强磁场中，一束电子从孔a垂直于磁场沿ab方向射入容器中，一部分从c孔射出，一部分从d孔射出，容器处于真空中，则下列结论中正确的是( )
A．从两孔射出的电子速率之比vc∶vd＝2∶1
B．从两孔射出的电子在容器中运动的时间之比tc∶td＝1∶2
C．从两孔射出的电子在容器中运动的加速度大小之比ac∶ad＝eq \r(2)∶1
D．从两孔射出的电子在容器中运动的角速度之比ω1∶ω2＝2∶1
答案：AB
7.(多选)某电量为q的粒子(不计重力)以垂直于匀强磁场的速度v，从a点进入长为d、宽为L的匀强磁场区域，偏转后从b点离开磁场，水平位移为s，如图所示，若磁场的磁感应强度为B，那么( )
A．粒子带负电
B. 粒子在磁场中的运动时间t＝eq \f(d,s)
C. 洛伦兹力对粒子做的功是W＝BqvL
D．电子在b点的速度值也为v
答案：AD
8．(2015·安徽卷)如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角，现将带电粒子的速度变为eq \f(v,3)，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为( )
A.eq \f(1,2)Δt B．2Δt
C.eq \f(1,3)Δt D．3Δt
答案：B
9．(多选)如图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场．匀强磁场的磁感应强度为B，匀强电场的电场强度为E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是( )
A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于eq \f(E,B)
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小
答案：ABC
10．如图所示，匀强磁场宽L＝30 cm，B＝3.34×10－3 T，方向垂直纸面向里，设一质子(质子的质量为1.67×10－27 kg；质子的电荷量为1.6×10－19 C)以v＝1.6×105 m/s的速度垂直于磁场B的方向从小孔C射入磁场，然后打到照相底片上的A点．求：
(1)质子在磁场中运动的轨道半径r；
(2)A点距入射线方向上的O点的距离H；
(3)质子从C孔射入到A点所需的时间t(sin 37°＝0.6，结果保留1位有效数字)．
解析：(1)由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律有：Bqv＝meq \f(v2,r).
即为：r＝eq \f(mv,eB)＝eq \f(1.67×10－27×1.6×105,1.6×10－19×3.34×10－3) m＝0.5 m.
(2)由几何知识得：r2＝L2＋(r－H)2.
代入数据得：H＝0.1 m.
(3)由几何知识得质子在磁场总转动的角度为37°，则运动的时间为：
t＝eq \f(T,360°)×37°＝meq \f(2π,eB)×eq \f(37°,360°)＝2×10－6 s.