高二物理 第15单元：达标训练（5、带电粒子在磁场中的运动、质谱仪）(有解析) 大纲人教版.docVIP

高二物理 第15单元：达标训练（5、带电粒子在磁场中的运动、质谱仪）(有解析) 大纲人教版 基础·巩固 1.下列说法中正确的是（　　） A.安培力是不做功的 B.洛伦兹力不能改变带电粒子的速度 C.洛伦兹力不能改变带电粒子的动能 D.在非匀强磁场中，洛伦兹力不是总垂直于带电粒子的速度方向 [来2.一带电粒子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，如果它又顺利进入另一个磁感应强度为2B的匀强磁场（仍做匀速圆周运动），则（　　）A.粒子速率加倍，周期减半 B.粒子速率不变，周期减半 C.粒子速率减半，轨道半径变为原来的1/4 D.粒子的速率不变，轨道半径减半 得T减半，由轨道半径公式得r减半.所以B、D选项正确. 答案：BD 3.一束质子以不同的速率沿图15-5-13所示的方向飞入横截面是正方形的、方向垂直纸面向里的匀强磁场中.下列说法中正确的是（　　） 图15-5-13 A.在磁场中运动时间越长的质子，其轨迹一定越长 B.在磁场中运动时间相同的质子，其轨迹一定重合 C.在磁场中运动时间越长的质子，其轨迹所对的圆心角一定越大D.速率不同的质子，在磁场中运动时间一定不同 ，由粒子所对圆心角决定，所以C选项正确.3与4速率不同，但时间相同，所以D选项错误. 答案：C 4.如图15-5-14所示，以MN为界的两匀强磁场B1=2B2，一带电荷量为+q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入B1磁场，则经过多长时间它将向下通过O点（不计粒子重力）（　　） 图15-5-14 A.2πm/qB1 B.2πm/qB2 C.2πm/q（B1+B2） D.πm/q（B1+B2） ，MN下方，轨迹如右图所示.因B1=2B2所以，粒子再次回到O点的时间.所以选项B正确. 答案：B 5.一质量为m、电荷量为q的带电粒子在磁场感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动，其等效于一环形电流，则此电流为多大？ 知，粒子带电量为q，做圆周运动的周期，所以. 综合·应用 6.如图15-5-15所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一离子由静止自a点沿曲线acb运动到b点时速度为零，c点为运动的最低点.则下列说法中正确的是（　　） 图15-5-15 A.离子必带正电荷 B.a、b两点位于同一等势面上 C.离子在c点时速度最大 D.离子到达b点后将沿原曲线返回a点 7.如图15-5-16所示，在x轴上方有一匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m、带电荷量为-q的粒子以初速v0从坐标原点O射入磁场，v 0与x轴方向成θ角.不计重力，求粒子在磁场中飞行的时间和通过x轴飞出磁场的那一点坐标. 图15-5-16 [ 飞出磁场点与O点的距离 所以飞出磁场点坐标为. 8.如图15-5-17所示，是一宽为D=8 cm的同时存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场的区域，一束带电粒子（重力不计）以速度v0垂直射入时恰好不改变运动方向.若粒子射入时只有电场，可测得粒子束穿过电场时竖直方向上偏移h=3.2 cm；若粒子入射时只有磁场，粒子束离开磁场时偏离原方向距离为多少？ 图15-5-17 ② 若该区域只有磁场，粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力 , ③ 由①②③三式可得 带电粒子进入磁场时，圆心在洛伦兹力方向的这一侧，距入射点距离为r.作出其轨迹如右图所示，则所求的偏转距离为hx即.  9.如图15-5-18所示为一种质谱仪示意图，由加速电场U、静电分析器E和磁分析器B组成.若静电分析器通道半径为R，均匀辐射方向上的电场强度为E，试计算： （1）为了使电荷量为q、质量为m的离子，从静止开始经加速后通过静电分析器E，加速电场的电压应是多大？ （2）离子进入磁分析器后，打在核乳片上的位置A距入射点O多远 图15-5-18  在电场中加速，由动能定理Uq=mv2得U=ER. （2）离子在磁分析器B中做半径为r的匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力得 OA之间的距离. 10.如图15-5-19所示，在虚线MN的上方存在磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直纸面向内，质子和α粒子以相同的速度v0由MN上的O点以垂直MN且垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，再分别从MN上A、B两点离开磁场.已知质子的质量为m，电荷为e，α粒子的质量为4m，电荷为2E.忽略带电粒子的重力及质子和α粒子间的相互作用.求： 图15-5-19 （1）A、B两点间的距离； （2）α粒子在磁场中运动的时间. , 质子离开磁场时到达A点，O、A间的距离 同理，α粒子在磁场中做圆周运动的半径为，α粒子离开磁场时到达B点，O、B