2013高考物理人教版选修3-18.3《磁场对运动电荷的作用》备选习题

1. (2010·江苏高考)如图所示，在匀强磁场中附加另一匀强磁场，附加磁场位于图中阴影区域，附加磁场区域的对称轴OO′与SS′垂直．a、b、c三个质子先后从S点沿垂直于磁场的方向射入磁场，它们的速度大小相等，b的速度方向与SS′垂直，a、c的速度方向与b的速度方向间的夹角分别为α、β，且α>β.三个质子经过附加磁场区域后能到达同一点S′，则下列说法中正确的有()
A．三个质子从S运动到S′的时间相等
B．三个质子在附加磁场以外区域运动时，运动轨迹的圆心均在OO′轴上
C．若撤去附加磁场，a到达SS′连线上的位置距S点最近
D．附加磁场方向与原磁场方向相同
2．(2008·广东高考)带电粒子进入云室会使云室中的气体电离，从而显示其运动轨迹，右图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨迹，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里，该粒子在运动时，其质量和电荷量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是( ) A．粒子先经过a点，再经过b点
B．粒子先经过b点，再经过a点
C．粒子带负电
D．粒子带正电
【答案】A、C
3.（2010·课标全国）如图所示，在0≤x≤a、0≤y≤a/2范围内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B.坐标原点O处有一个粒子源，在某时刻发射大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，它们的速度大小相同，速度方向均在xOy平面内，与y轴正方向的夹角分布在0~90°范围内.已知粒子在磁场中做圆周运动的半径介于a/2到a之间，从发射粒子到粒子全部离开磁场经历的时间恰好为粒子在磁场中做圆周运动周期的四分之一.求最后离开磁场的粒子从粒子源射出时的：
（1）速度的大小；
（2）速度方向与y轴正方向夹角的正弦.
4.（2010·浙江理综）有一个放射源水平放射出α、β和γ三种射线，垂直射入如图所示磁场.区域Ⅰ和Ⅱ的宽度均为d,各自存在着垂直纸面的匀强磁场，两区域的磁感应强度大小B 相等，方向相反（粒子运动不考虑相对论效应）.
（1）若要筛选出速率大于v 1的β粒子进入区域Ⅱ，求磁场宽度d 与B 和v 1的关系. （2）若B=0.003 4 T,v 1=0.1c(c 是光速），则可得d;α粒子的速率为0.001c,计算α和γ射线离开区域Ⅰ时的距离；并给出去除α和γ射线的方法.
（3）当d 满足第（1）小题所给关系时，请给出速率在v 1<v<v 2区间的β粒子离开区域Ⅱ时的位置和方向.
（4）请设计一种方案，能使离开区域Ⅱ的β粒子束在右侧聚焦且水平出射.
已知：电子质量m e =9.1×10-31 kg,α粒子质量m α=6. 7×10-27 kg,电子电荷量q=1.6×10-19
1+
2
x
（x ≤1时）
由②式得
5. 如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角．若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的电性是()
A.3v
2aB，正电荷 B.v
2aB，正电荷
C.3v
2aB，负电荷 D.v
2aB，负电荷
6. 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S 可以发出各种不同的正离子束，离子从S出来时速度很小，可以看做是静止的．离子经加速后垂直进入有界匀强磁场(图中虚线框所示)，并沿着半圆周运动而到达照相底片上的P点，测得P点到入口S1的距离为x.以下判断中正确的是()
A．若离子束是同位素，则x越小，离子质量越小
B．若离子束是同位素，则x越大，离子质量越小
C．只要x相同，则离子质量一定相同
D．只要x相同，则离子的比荷一定相同
7.在光滑绝缘水平面上，一轻绳拉着一个带电小球绕竖直方向的轴O在匀强磁场中做逆时针方向的水平匀速圆周运动，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示．若小球运动到A点时，绳子突然断开，关于小球在绳断开后可能的运动情况，以下说法正确的是()
A．小球做顺时针方向的匀速圆周运动，半径不变
B．小球做顺时针方向的匀速圆周运动，周期一定不变
C．小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，速度增大
D ．小球仍做逆时针方向的匀速圆周运动，但半径减小 【答案】 A
8.长为L 的水平极板间，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，板间距离为L ，板不带电，现有质量为m ，电荷量为q 的带正电粒子(重力不计)，从左边极板间中点处垂直磁场以速度v 水平入射，如图所示，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是( )
A ．使粒子速度v <3BqL
4m
B ．使粒子速度v >5BqL
4m
C ．使粒子速度v >BqL
4m
D ．使粒子速度BqL 4m <v <5BqL
4m
9.在以坐标原点O 为圆心，半径为r 的圆形区域内，存在磁感应强度大小为B 、方向垂直于纸
面向里的匀强磁场，如图所示，一个不计重力的带电粒子从磁场边界与x 轴的交点A 处以速度v 沿-x 方向射入磁场，它恰好从磁场边界与y 轴的交点C 处沿+y 方向飞出.
（1）请判断该粒子带何种电荷，并求出其比荷
m
q . （2）若磁场的方向和所在空间范围不变，而磁感应强度的大小变为B ′，该粒子仍从A 处以相同的速度射入磁场，但飞出磁场时的速度方向相对于入射方向改变了60°角，求磁感应强度B ′为多大？此次粒子在磁场中运动所用时间t 是多少？
10.如图所示，一束电子流以速率v通过一个处于矩形空间的匀强磁场，速度方向与磁感线垂直，且平行于矩形空间的其中一边，矩形空间边长分别为3a和a，电子刚好从矩形的相对的两个顶点间通过，求电子在磁场中的飞行时间.
解得电子运动半径R=2a ，圆心角α=60°. 电子在磁场中运动时间 t=
61T=61·v
r π2. 将R=2a 代入上式解得t=v
a
32π. 【答案】
v
a
32π。