磁场对运动电荷的作用限时训练.doc

　磁场对运动电荷的作用限时训练

1．带电荷量为＋q的粒子在匀强磁场中运动，下列说法中正确的是 (　　)．
A．只要速度大小相同，所受洛伦兹力就相同
B．如果把＋q改为－q，且速度反向，大小不变，则洛伦兹力的大小、方向均不变
C．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D．粒子在只受到洛伦兹力作用下运动的动能、速度均不变
2．初速为v0的电子，沿平行于通电长直导线的方向射出，直导线中电流方向与电子的初始运动方向如图8－2－18所示，则 (　　)．
A．电子将向右偏转，速率不变
B．电子将向左偏转，速率改变
图8－2－18
C．电子将向左偏转，速率不变
D．电子将向右偏转，速率改变
图8－2－19
3．如图8－2－19所示，一个带负电的物体从绝缘粗糙斜面顶端滑到底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时 (　　)．
A．v变大
B．v变小
C．v不变
D．不能确定v的变化
4．垂直纸面的匀强磁场区域里，一离子从原点O沿纸面向x轴正方向飞出，其运动轨迹可能是下图中的 (　　)．

图8－2－20
5．(2011·山东兖州检测)两个带电粒子以同一速度、同一位置进入匀强磁场，在磁场中它们的运动轨迹如图8－2－20所示．粒子a的运动轨迹半径为r1，粒子b的运动轨迹半径为r2，且r2＝2r1，q1、q2分别是粒子a、b所带的电荷量，则 (　　)．
A．a带负电、b带正电，比荷之比为∶＝2∶1
B．a带负电、b带正电，比荷之比为∶＝1∶2
C．a带正电、b带负电，比荷之比为∶＝2∶1
D．a带正电、b带负电，比荷之比为∶＝1∶1
图8－2－21
6．如图8－2－21所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m，电量为q的正电荷(重力忽略不计)以速度v沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了θ角．磁场的磁感应强度大小为 (　　)．
A. B.
C. D.

图8－2－22
7．如图8－2－22所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c以不同的速率对准圆心O沿 着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图，若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是 (　　)．
A．a粒子速率最大
B．c粒子速率最大
C．c粒子在磁场中运动时间最长
D．它们做圆周运动的周期Ta<Tb<Tc

8．如图8－2－23所示，匀强磁场的边界为平行四边形ABDC，其中AC边与对角线BC垂直，一束电子以大小不同的速度沿BC从B点射入磁场，不计电子的重力和电子之间的相互作用，关于电子在磁场中运动的情况，下列说法中正确的是 (　　)．
图8－2－23
A．入射速度越大的电子，其运动时间越长
B．入射速度越大的电子，其运动轨迹越长
C．从AB边出射的电子的运动时间都相等
D．从AC边出射的电子的运动时间都相等

9．如图8－2－24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．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和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
图8－2－24
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
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小

10．(2012·合肥质检)如图8－2－25所示，在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的感光板．从圆形磁场最高点P垂直磁场射入大量的带正电，电荷量为q，质量为m，速度为v的粒子，不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动以下说法正确的是 (　　)．
图8－2－25
A．只要对着圆心入射，出射后均可垂直打在MN上
B．对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线不一定过
圆心
C．对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，时间也越长
D．只要速度满足v＝，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上

图8－2－26
11．如图8－2－26所示，直角三角形OAC(α＝30°)区域内有B＝0.5 T的匀强磁场，方向如图所示．两平行极板M，N接在电压为U的直流电源上，左板为高电势．一带正电的粒子从靠近M板由静止开始加速，从N板的小孔射出电场后，垂直OA的方向从P点进入磁场中．带电粒子的比荷为＝105C/kg，OP间距离为L＝0.3 m．全过程不计粒子所受的重力，则：
(1)若加速电压U＝120 V，通过计算说明粒子从三角形OAC的哪一边离开磁场？
(2)求粒子分别从OA、OC边离开磁场时粒子在磁场中运动的时间．

12、如图所示，第一象限范围内有垂直于XOY平面的匀强磁场，磁感应强度为B。质量为m，电量大小为q的带电粒子在XOY平面里经原点O射入磁场中，初速度V0与x轴夹角600，试分析计算：
（1）带电粒子从何处离开磁场？穿越磁场时运动方向发生的偏转角多大？
（2）带电粒子在磁场中运动时间多长？

a
b
c
d
S
o
图10
13、如图10所示，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d，外筒的外半径为r，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为B。在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场。一质量为ｍ、带电量为＋q的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发，初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S，则两电极之间的电压U应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）

磁场对运动电荷的作用限时训练答案

1．B 2.A 3． B 4．　BC 5．　C 6．B
7．解析　做出三个粒子运动的圆心和半径，如图所示，半径最大的是c粒子，最小的是a粒子，圆心角最大的是 a粒子，最小的是c粒子，所以速率最大的是c粒子，最小的是a粒子；因为三个粒子的电荷量与质量都相同，所以运动的周期是相同的，在磁场中运动时间最长的是a粒子，最短的是c粒子．
答案　B
8．　C
9．答案　ABC
10．解析　当v⊥B时，粒子所受洛伦兹力充当向心力，做半径和周期分别为R＝、T＝的匀速圆周运动；只要速度满足v＝，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上，选项D正确．
答案　D
11．解析　(1)如图所示，当带电粒子的轨迹与OC边相切时为临界 状态，设临界半径为R，加速电压U0，则有：
R＋＝L，解得R＝0.1 m，qU0＝mv2，qvB＝m，U0＝125 V，
U<U0，则r<R，粒子从OA边射出．
(2)带电粒子在磁场做圆周运动的周期为T＝＝4π×10－5s
当粒子从OA边射出时，粒子在磁场中恰好运动了半个周期
t1＝＝2π×10－5s
当粒子从OC边射出时，粒子在磁场中运动的时间小于周期，即t2≤＝×10－5s.
答案　(1)OA边　(2)2π×10－5s　小于等于×10－5s
12.分析：若带电粒子带负电，进入磁场后做匀速圆周运动，圆心为O1，粒子向x轴偏转，并从A点离开磁场。若带电粒子带正电，进入磁场后做匀速圆周运动，圆心为O2，粒子向y轴偏转，并从B点离开磁场。不论粒子带何种电荷，其运动轨道半径均为。如图2，有
X=2Rsin y=2Rsin 带电粒子沿半径为R的圆运动一周所用的时间为T=
（1）若粒子带负电，它将从x轴上A点离开磁场，运动方向发生的偏转角θ1。A点与O点相距
X=2Rsin =
a
b
c
d
S
o
图11
若粒子带正电，它将从y轴上B点离开磁场，运动方向发生的偏转角θ2，B点与O点相距y=2Rsin =R
（2）若粒子带负电，它从O到A所用的时间为t=
若粒子带正电，它从O到B所用的时间为t=
13.解析：如图11所示，带电粒子从S点出发，在两筒之间的电场作用下加速，沿径向穿过狭缝a而进入磁场区，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。粒子再回到S点的条件是能沿径向穿过狭缝d.只要穿过了d，粒子就会在电场力作用下先减速，再反向加速，经d重新进入磁场区，然后粒子以同样方式经过c、b，再回到S点。设粒子进入磁场区的速度大小为V，根据动能定理，有

设粒子做匀速圆周运动的半径为R，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，有

由前面分析可知，要回到S点，粒子从a到d必经过圆周，所以半径R必定等于筒的外半径r，即R=r.由以上各式解得;
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