2018-2019学年高中物理 第三章 磁场 习题课 带电粒子在有界磁场中的运动练习 新人教版选修3-1

习题课:带电粒子在有界磁场中的运动

知识点一带电粒子在直线边界磁场中的运动

1.如图LX3-1所示,在x>0、y>0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(不计重力),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,在磁场力作用下沿垂直于y轴的方向射出此磁场.由这些条件可知()

A.带电粒子一定带正电

B.不能确定粒子速度的大小

C.不能确定粒子射出此磁场的位置

D.不能确定粒子在此磁场中运动所经历的时间

图LX3-1

2.(多选)如图LX3-2所示,在x轴上方存在着垂直于纸面向里的匀强磁场.一个质量为m、电荷量大小为q(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,若粒子在磁场中运动时到x轴的最大距离为a,则磁感应强度B和该粒子所带电荷的正负可能是()

A.,正电荷

B.,正电荷

C.,负电荷图LX3-2

D.,负电荷

长为a的等边三角形,比荷为的电子3.如图LX3-3所示,ABC为与匀强磁场垂直的边

以速度v0从A点沿AB边入射,欲使电子从BC边射出,磁感应强度B的取值为()

A.B>

B.B<

C.B<图LX3-3

D.B>

知识点二带电粒子在圆形边界磁场中的运动

4.圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,三个质量和电荷量都相同的带电粒子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LX3-4所示.若带电粒子只受磁场力的作用,则下列说法正确的是()

图LX3-4

A.a粒子的动能最大

B.c粒子的速率最大

C.c粒子在磁场中运动的时间最长

D.它们做圆周运动的周期T a

5.图LX3-5是某粒子速度选择器的示意图,在一个半径为R=10cm的圆柱形桶内有B=1×10-4T的匀强磁场,磁场方向平行于轴线,在圆柱桶某直径的两端开有小孔作为入射孔和出射孔.粒子束以不同的角度入射,最

后有不同速度的粒子束射出.现有一个粒子源发射比荷为=2×1011C/kg的正粒子,粒子束中速度分布连续.当角θ=45°时,出射粒子速度v的大小是()

图LX3-5

A.×106m/s

B.2×106m/s

C.2×108m/s

D.4×106m/s

6.如图LX3-6所示,在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场,MN是一竖直放置的感光板.从圆形磁场最高点P以速度v垂直磁场射入大量的带正电的粒子,且粒子所带电荷量为q、质量为m.不考虑粒子间的相互作用力.关于这些粒子的运动,以下说法正确的是()

图LX3-6

A.只要对着圆心入射,出射后均可垂直打在MN上

B.即使是对着圆心入射的粒子,其出射方向的反向延长线也不一定过圆心

C.对着圆心入射的粒子,速度越大,在磁场中通过的弧长越长,时间也越长

D.只要速度满足v=,沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上

7.在显像管中,电子束的偏转是用磁偏转技术实现的,电子束经过电压为U的加速电场后,进入一圆形匀强磁场区,如图LX3-7所示,磁场方向垂直于圆面,磁场区域的中心为O,半径为r.当不加磁场时,电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点,为了让电子束射到屏幕边缘P,需要加磁场,使电子束偏转一已知角度θ,此时磁场的磁感应强度B应为多少?(电子质量为m,带电荷量为e)

图LX3-7

8.如图LX3-8所示,直线MN的上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场.现有一质量为m、带电荷量为+q的粒子在纸面内以某一速度从A点射出,其方向与MN成30°角,A点到MN的距离为d,带电粒子所受的重力不计.求:

(1)当v满足什么条件时,粒子能回到A点;

(2)粒子在磁场中运动的时间t.

图LX3-8

9.从粒子源不断发射相同的带电粒子,这些粒子初速度可忽略不计,经电场加速后,从紧贴M处的小孔以平行于MN的方向进入一个边长为d的正方形匀强磁场区域MNQP,如图LX3-9所示,磁感应强度的大小为B,方向垂直于纸面向外,其中PQ的中点S开有小孔,外侧紧贴PQ放置一块荧光屏.当把加速电压调节为U时,这些粒子刚好经过孔S打在荧光屏上,不计粒子所受的重力和粒子间的相互作用.请说明粒子所带电荷的电性

并求出粒子的比荷.

图LX3-9

10.如图LX3-10所示,在以坐标原点O为圆心、R为半径的圆形区域内,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.一个重力不计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,恰好从磁场边界与y轴的交点C处沿+y方向飞出.

(1)判断该粒子带何种电荷,并求出其比荷;