第八章 第3单元 复合场中带电粒子的运动 磁场对电流的作用.docVIP

第八章 第3单元 复合场中带电粒子的运动 [课时作业] 命 题 设 计　　　　　难度 题号　　 目标　　　　　　 较易 中等 稍难 单一目标 带电粒子在复合场中的运动 2、3、4、5、6 7、8、9 应用实例 1 11综合目标 综合应用 10、12 一、选择题(本大题共9个小题，共63分，每小题至少有一个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 1．关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列结论中正确的是(　　) A．与加速器的半径有关，半径越大，能量越大 B．与加速器的磁场有关，磁场越强，能量越大 C．与加速器的电场有关，电场越强，能量越大 D．与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大 解析：回旋加速器中的带电粒子旋转半径与能量有关，速度越大，半径越大．达到最大速度v时，半径增大到最大R，能量最大．粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，满足qvB＝，则v＝，故Ek＝mv2＝.R越大，能量越大，A正确；B越大，能量越大，B正确．Ek与加速器的电场无关，C不正确；质量m变大时，Ek变小，D错． 答案：AB 2．在某地上空同时存在着匀强的电场与磁场，一质量为m的带正电小球，在该区域内沿水平方向向右做直线运动，如图1所示，关于场的分布情况可能的是(　　) A．该处电场方向和磁场方向重合 B．电场竖直向上，磁场垂直于纸面向里 C．电场斜向里侧上方，磁场斜向外侧上方，均与v垂直 D．电场水平向右，磁场垂直于纸面向里 解析：带电小球在复合场中运动一定受重力和电场力，是否受洛伦兹力需具体分析．A选项中若电场、磁场方向与速度方向垂直，则洛伦兹力与电场力垂直，如果它们与重力的合力为0，小球就会做直线运动．B选项中电场力、洛伦兹力都向上，若它们与重力的合力为0，小球也会做直线运动．C选项中电场力斜向里侧上方，洛伦兹力向外侧下方，若它们与重力的合力为0，小球就会做直线运动．D选项三个力的合力不可能为0，因此选项A、B、C正确． 答案：ABC 3．(2010·济宁模拟)某空间存在着如图2所示的水平方向的匀强磁场，A、B两个物块叠放在一起，并置于光滑的绝缘水平地面上．物块A带正电，物块B为不带电的绝缘块．水平恒力F作用在物块B上，使A、B一起由静止开始向左运动．在A、B一起向左运动的过程中，A、B始终保持相对静止．以下关于A、B受力情况的说法中正确的是(　　) A．A对B的压力变小 B．B、A间的摩擦力保持不变 C．A对B的摩擦力变大 D．B对地面的压力保持不变 解析：由牛顿第二定律：F＝(mA＋mB)a，a＝，A、B间摩擦力Ff＝mAa＝F，保持不变，B正确，C错．由左手定则可知，A受洛伦兹力向下，所以A对B、B对地面的压力均变大，A、D错，故应选B. 答案：B 4．一重力不计的带电粒子以初速度v0(v0)先后穿过宽度相同且相邻的有明显边界的匀强电场E和匀强磁场B，如图3甲所示，电场和磁场对粒子总共做功W1；若把电场和磁场正交叠加，如图3乙所示，粒子仍以v0的初速度穿过叠加场区，电场和磁场对粒子总共做功W2，比较W1、W2的大小(　　) 图3 A．一定是W1＝W2 B．一定是W1W2 C．一定是W1W2 D．可能是W1W2, 也可能是W1W2 解析：无论粒子带何种电荷，电场力和洛伦兹力的方向总是相反的，因此，把电场和磁场正交叠加时，粒子在电场力方向上的位移减小了，电场力做的功比原来小了，即W2W1，B项正确． 答案：B 5．(2010·青岛模拟)环形对撞机是研究高能粒子的重要装置，如图4所示，正、负离子由静止经过电压为U的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B.两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞．为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　) 图4 A．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越大 B．对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度B越小 C．对于给定的带电粒子，加速电压U越大，粒子运动的周期越大 D．对于给定的带电粒子，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变 解析：在加速器中qU＝mv2，在环状空腔内做匀速圆周运动的半径r＝，即r＝ ，所以在半径不变的条件下越大，B越小，选项A错误B正确；粒子在空腔内的周期T＝，故加速电压越大，粒子的速率v越大，其周期越小，选项C、D错误． 答案：B 6．如图5所示，质量为m、电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落，进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，磁感应强度为B，电场强度为E.已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周运动的半径r为(