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2018-2019年人教版高中物理選修課3-1 3.6帶電粒子在均勻磁場中的同步運(yùn)動習(xí)題
1.多項(xiàng)選擇題
1、如圖所示，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)，存在垂直于XX的均勻磁場； 具有恒定電荷的帶電粒子，無論重力如何，都會以面向圓心 O 的速度 v 噴射到磁場中。 如果粒子的傳入和傳出磁場點(diǎn)之間的距離為R，那么粒子在磁場中的運(yùn)動時(shí)間為(???)？
2、如圖所示，空間一定區(qū)域內(nèi)存在均勻電場和均勻磁場。 電場方向垂直向上（與紙面平行），磁場方向垂直某某向內(nèi)。 存在三個(gè)帶正電的粒子a、b、c。 電荷相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc。 已知在該區(qū)域中，a在紙上做勻速圓周運(yùn)動，b在紙上向右做勻速直線運(yùn)動，c在紙上向左做勻速直線運(yùn)動。 下列哪個(gè)選項(xiàng)是正確的(??)
3、回旋加速器的核心部分是真空室內(nèi)兩個(gè)距離很近的D形金屬盒子。 它們被放置在均勻磁場中，磁場方向垂直于盒子表面并向下。 連接高頻交流電源后，兩個(gè)盒子之間的狹窄間隙中即可形成均勻的電場。 帶電粒子在磁場中做圓周運(yùn)動，每次穿過兩個(gè)盒子之間的狹窄間隙時(shí)都會加速，直到達(dá)到最大圓周半徑。 當(dāng)通過特殊裝置誘導(dǎo)時(shí)，如果使用同一個(gè)回旋加速器分別加速氚核（
e) 比較它們所需的高頻交流電源的周期和引出時(shí)的最大動能。 下列說法正確的是(??)
4、如圖所示，三個(gè)相同類型、不同速度的帶電粒子從圖中矩形區(qū)域均勻磁場的上邊緣以相同方向注入。 當(dāng)它們從下邊緣飛出時(shí)，它們相對于入射方向的偏轉(zhuǎn)角分別為
90
°
,
60
°
,
30
°
，則它們在磁場中移動的時(shí)間之比為 (??)
：
5.平面 OM 與平面 ON 之間的夾角為
30
°
，其橫截面（紙面）如圖所示。 平面OM上方有均勻磁場高中物理帶電粒子磁場圓心，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于XX向外。 帶電粒子的質(zhì)量為m，電荷為 ??(??>0)。 粒子從 OM 的某一點(diǎn)沿紙平面向左上方噴射到磁場中，速度為 v 量級，速度與 OM 成正比。
30
°
角度。 已知粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡與ON只有一個(gè)交點(diǎn)，磁場從OM上的另一點(diǎn)噴射出來。 忽略重力。 粒子離開磁場的發(fā)射點(diǎn)到兩個(gè)平面交點(diǎn)O的距離是(???)
6、如圖所示，矩形區(qū)域MPQN的長度為????=
水平投影到右邊，若該區(qū)域內(nèi)只有垂直向下的電場或垂直于紙面外側(cè)的均勻磁場，粒子能擊中Q點(diǎn)，則電場強(qiáng)度E與磁場強(qiáng)度之比(?? ) 的感應(yīng)強(qiáng)度 B
7、在平面直角坐標(biāo)系中，存在一個(gè)圓形均勻磁場區(qū)域，其邊界經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O和坐標(biāo)點(diǎn)??(0,??)。 電子從 a 點(diǎn)沿 x 軸正方向具有質(zhì)量 m 和電荷 e。 朝著速度
從x軸上的b點(diǎn)注入磁場并與x軸形成角度
60
°
離開磁場，下列說法正確的是（？？？）
A.電子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間為
C.？***坐標(biāo)是（
8. 具有相同速度（忽略重力）的粒子束穿過速度選擇器并進(jìn)入質(zhì)譜儀。 軌跡如圖所示。 下列說法正確的是(??)
9、如圖所示，在一定空間內(nèi)存在正交的均勻磁場和均勻電場。 電場方向水平向右，磁場方向垂直于紙張。 帶電粒子從a點(diǎn)進(jìn)入該區(qū)域，并沿直線ab向上運(yùn)動。 以下哪種說法是正確的？？？ （？？？）
2. 選擇題
10、如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)示意圖。 兩塊平行的金屬板P和Q之間存在強(qiáng)磁場。等離子體束（即高溫電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的粒子）沿垂直于磁場的方向噴射到磁場中。磁場。 連接P、Q和電阻R。下列說法正確的是（）
11、如圖所示，將平行板電容器接至電動勢為E（不含內(nèi)阻）的直流電源，下極板接地。 電油滴位于容器內(nèi)的 P 點(diǎn)，并且正好處于平衡狀態(tài)。 現(xiàn)在連接平行板電容器上板垂直向上移動一小段距離后（？？？）
12、圖A是回旋加速器原理示意圖。 其核心部分是兩個(gè)D形金屬盒子。 加速帶電粒子時(shí)，將兩個(gè)金屬盒置于均勻磁場中（磁感應(yīng)強(qiáng)度恒定），并分別連接高頻電源。 連接的。 帶電粒子加速時(shí)的動能。
隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖B所示。如果忽略帶電粒子在電場中的加速時(shí)間，那么以下哪個(gè)判斷是正確的（？？？）？
3.回答問題
13、如圖所示，在垂直平面內(nèi)存在正交的均勻電場和均勻磁場。 磁感應(yīng)強(qiáng)度為4T，電場強(qiáng)度為10
10
10
，求：
(1) 作用在帶電粒子上的洛倫茲力的大小
(2)帶電粒子運(yùn)動的速度
(3)帶電粒子運(yùn)動速度的方向。
14、如圖所示，空間中有一個(gè)垂直于某物（xOy平面）且向內(nèi)的磁場。 在x≥0的區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B0； 在x<0的區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為λB0（常數(shù)λ>1）。 將質(zhì)量為 m、電荷為 q（q>0）的帶電粒子從坐標(biāo)原點(diǎn) O 以速度 v0 沿 x 軸正方向注入磁場中。 這時(shí)高中物理帶電粒子磁場圓心，計(jì)時(shí)開始。 當(dāng)粒子的速度方向再次為x軸正方向時(shí)，求（不計(jì)重力）：
(1)粒子運(yùn)動的時(shí)間；
(2) 粒子到O點(diǎn)的距離。
15、如圖所示，坐標(biāo)空間中存在均勻電場和均勻磁場。 電場方向沿y軸負(fù)方向，磁場方向垂直于某某向內(nèi)，y軸上兩個(gè)場的分界面，磁場面積為d。 存在一個(gè)質(zhì)量為 m、電荷為 m 的帶電粒子 ??? 從 x 軸上的 N 點(diǎn)以初速度移動 ??=???
開始向x軸正方向移動，然后在y軸正方向上傳遞??=
無論帶電粒子的重力如何，M 點(diǎn)都會進(jìn)入磁場。 尋找：
(1) MN兩點(diǎn)電位差
(2)如對粒徑有要求，則求出磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足的條件。
(3) 如果質(zhì)點(diǎn)穿過垂直于磁場右邊界的磁場，求質(zhì)點(diǎn)在磁場中運(yùn)動的時(shí)間。
答案解析部分
1.多項(xiàng)選擇題
1.【答案】D
2.【答案】B
3.【答案】C
4.【答案】C
5.【答案】D
6.【答案】B
7.【答案】C
8.【答案】A、C、D
9.【答案】A
2. 選擇題
10.【答案】B、D
11.【答案】A、B
12.【答案】A、D
3.回答問題
13、【答案】（1）解：如圖所示，假設(shè)質(zhì)點(diǎn)的速度方向與水平方向的夾角為θ，洛倫茲力的方向與水平方向的夾角為θ。 ，粒子具有重力、電場力和磁場力。 當(dāng)粒子以勻速直線運(yùn)動時(shí)，粒子所受的力如圖所示：
綜合可得： 洛倫茲力的大小為： ??=4×
10
30
°
(3)解：方向與水平方向的夾角為??=
60
對角線到右上角。
14、【答案】（1）解：在均勻磁場中，帶電粒子做圓周運(yùn)動。 假設(shè)在x≥0的區(qū)域內(nèi)，圓的半徑為R1； 在x的范圍內(nèi)？？
;
(3)解：粒子發(fā)射垂直于右邊界的磁場，如圖：
粒子在磁場中運(yùn)動的周期： ??=
在磁場中運(yùn)動的時(shí)間：??=
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