第3章+6《带电粒子在匀强磁场中的运动》教程.doc

第三章　磁场练习 一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题) 1．速率相同的电子垂直磁场方向进入四个不同的磁场，其轨迹如图所示，则磁场最强的是(　　) 2． 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所示，径迹上每一小段可近似看成圆弧。由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的能量逐渐减小(带电量不变)。从图中可以确定(　　) A．粒子从a到b，带正电　 B．粒子从b到a，带正电 C．粒子从a到b，带负电 D．粒子从b到a，带负电 3．如图，MN为铝质薄平板，铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出，从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时，其动能损失一半，速度方向和电荷量不变，不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为(　　) A．2　　　 B．eq \r(2)　　　C．1　　　 D．eq \f(\r(2),2) 4．空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直于横截面。一质量为m、电荷量为q(q0)的粒子以速度v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°。不计重力，该磁场的磁感应强度大小为(　　) A．eq \f(\r(3)mv0,3qR)　　 B．eq \f(mv0,qR)　　 C．eq \f(\r(3)mv0,qR)　　 D．eq \f(3mv0,qR) 5．质量和电量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示，下列表述正确的是(　　) A．M带负电，N带正电 B．M的速率大于N的速率 C．洛伦兹力对M、N做正功 D．M的运行时间大于N的运行时间 6．一个带电粒子(重力不计)以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域，穿出电场后接着又进入匀强磁场区域。设电场和磁场区域有明确的分界线，且分界线与电场强度方向平行，如图中的虚线所示。在图所示的几种情况中，可能出现的是(　　) 二、非选择题 7．如图所示，一质量为m，带电量为－q，不计重力的粒子，从x轴上的P(a,0)点以速度大小为v，沿与x轴正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求： (1)射出点的坐标； (2)匀强磁场的磁感应强度B； (3)带电粒子在磁场中运动的时间。 能力提升 一、选择题(1～3题为单选题，4题为多选题) 1．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下方有磁感应强度为B0的匀强磁场。下列表述错误的是(　　) 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 2．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，三个质量和电荷量相同的带电粒子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。则下列说法错误的是(　　) A．三个粒子都带正电荷 B．c粒子速率最小 C．a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 3．在一空心圆柱面内有一垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，其横截面如图所示，磁场边界为同心圆，内、外半径分别为r和(eq \r(2)＋1)r。圆心处有一粒子源不断地沿半径方向射出质量为m、电量为q的带电粒子，不计粒子重力。为使这些粒子不射出磁场外边界，粒子从圆心处射出时速度不能超过(　　) A．eq \f(qBr,m) B．eq \f(\r(2)qBr,m) C．eq \f(?\r(2)＋1?qBr,m) D．eq \f(?\r(2)－1?qBr,m) 4．两个电荷量分别为q和－q的带电粒子分别以速度va和vb射入匀强磁场，两粒子的入射方向与磁场边界的夹角分别为30°和60°，磁场宽度为d，两粒子同时由A点出发，同时到达B点，如图所示，则(　　) A．a粒子带负电，b粒子带正电 B．两粒子的轨道半径之比Ra∶Rb＝eq \r(3)∶1 C．两粒子的质量之比ma∶mb＝1∶2 D．两粒子的速度之比va∶vb＝1∶2 二、非选择题 5.如图所示，在xOy直角坐标系中，第Ⅰ象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第Ⅱ象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场。初速度为零、带电量为q、质量为m的离子经过电压为U的电场加速后，从x上的A点垂直x轴进入磁场区域，经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直y轴