[第3章第六节知能优化训练.docVIP

1．(单选)在匀强磁场中，一个带电粒子正在做匀速圆周运动，如果突然把它的速率增大到原来的2倍，那么粒子运动的(　　) A．轨道半径不变，周期是原来的一半 B．轨道半径是原来的2倍，周期不变 C．轨道半径和周期都是原来的2倍 D．轨道半径是原来的4倍，周期不变 解析：选B.由r＝知，当v增大到原来的2倍，则半径变为原来的2倍，而由T＝知，周期与速度大小无关．故选B. 2．(单选)图3－6－17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．下列表述不正确的是(　　) 图3－6－17 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E/B 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 解析：选D.质谱仪是分析同位素的重要工具，A对；由左手定则知，只有磁场B向外，才能保证电荷受到的电场力与洛伦兹力平衡，即qE＝qvB，v＝，B对，C对；由于R＝，＝，r越小，越大，故选D. 图3－6－18 3．(单选)(2011年天津新四区高二检测)一个用于加速质子的回旋加速器，其核心部分如图3－6－18所示，D形盒半径为R，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为B，两盒分别与交流电源相连．下列说法正确的是(　　) A．质子被加速后的最大速度随B、R的增大而增大 B．质子被加速后的最大速度随加速电压的增大而增大 C．只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值 D．不需要改变任何量，这个装置也能用于加速α粒子 解析：选A.由r＝得当r＝R时，质子有最大速度vm＝，即B、R越大，vm越大，vm与加速电压无关，A对，B错．随着质子速度v的增大、质量m会发生变化，据T＝知质子做圆周运动的周期也变化，所加交流电与其运动不再同步，即质子不可能一直被加速下去，C错．由上面周期公式知α粒子与质子做圆周运动的周期不同，故此装置不能用于加速α粒子，D错． 4．(双选)(2011年吉林市高二检测)用回旋加速器来加速质子，为了使质子获得的动能增加为原来的4倍，原则上可以采用下列哪几种方法(　　) A．将其磁感应强度增大为原来的2倍 B．将其磁感应强度增大为原来的4倍 C．将D形盒的半径增大为原来的2倍 D．将D形盒的半径增大为原来的4倍 解析：选AC.质子在回旋加速器中做圆周运动的半径r＝，故动能Ek＝，所以要使动能变为原来的4倍，应将磁感应强度B或D形盒半径增为原来的2倍，A、C对，B、D错． 5．如图3－6－19所示，正、负电子垂直磁场方向沿与边界成θ＝30°角的方向射入匀强磁场中，求正、负电子在磁场中的运动时间之比． 图3－6－19 解析：首先画出正、负电子在磁场中的运动轨迹如图所示，上边轨迹为正电子的，下边轨迹为负电子的，由几何知识知：正电子圆弧轨迹所对圆心角φ1＝2θ＝60°＝，而负电子的圆周轨迹所对圆心角φ2＝360°－2θ＝300°＝π，由t＝T，故t1＝T，t2＝T，t1t2＝φ1φ2＝15. 答案：15 一、单项选择题 图3－6－20 1．一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图3－6－20所示，径迹上每小段可近似的看成圆弧，由于带电粒子使沿途空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变)，则由图中情况可判定下列说法正确的是(　　) A．粒子从a运动到b，带正电 B．粒子从b运动到a，带正电 C．粒子从a运动到b，带负电 D．粒子从b运动到a，带负电 解析：选B.粒子速率v不断减小，依据轨道半径公式r＝可知，其轨道半径r将不断减小，故粒子从b运动到a；由于洛伦兹力的方向指向弧形轨道的凹侧，利用左手定则可判断粒子带正电．故选B. 2．如图3－6－21所示，在x0、y0的空间中有恒定的匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于xOy平面向里，大小为B.现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子，在x轴上到原点的距离为x0的P点，以平行于y轴的初速度射入此磁场，在磁场作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场．不计重力的影响．由这些条件可知(　　) 图3－6－21 A．不能确定粒子通过y轴时的位置 B．不能确定粒子速度的大小 C．不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间 D．以上三个判断都不对 解析：选D.垂直于x轴进入磁场，垂直于y轴离开磁场，由此可确定离子运动的轨迹是四分之一个圆周，故选项A、B、C都能确定，只能选D. 3．图3－6－22是质谱仪工作原理的示意图．带电粒子a、b经电压U加速(在A点初速度为零)后，进入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2