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1、名校名 推荐2019 届人教版带电粒子在匀强磁场中的运动单元测试一、选择题（本大题共8 小题，每小题5 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中. 1- 6 题只有一项符合题目要求； 7- 8 题有多项符合题目要求。全部选对的得5 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分。）1如图所示，在第一象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子分别以相同速度沿与x 轴成 30角从原点射入磁场，则正、负电子在磁场中运动时间之比（）A. 1 ：2B. 2： 1C. 1：3D. 1 ：12粒子甲的质量与电荷量分别是粒子乙的4 倍与 2 倍，两粒子均带正电。让它们在匀强磁场中同一点以大小相等、方向相反的
2、速度开始运动。已知磁场方向垂直纸面向里，以下四个图中，能正确表示两粒子运动轨迹的是3 如图所示，长为a 宽为 b 的矩形区域内（包括边界）有磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外 0 点有一粒子源，某时刻粒子源向磁场所在区域与磁场垂直的平面内所有方向发射大量质量为m电量为 q 的带正电的粒子，粒子的速度大小相同，粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T ，最先从磁场上边界射出的粒子经历的时间为T ，最后从磁场中飞出的粒子经历的时间为T ，不计重力和粒子之间的相互124作用，则（）BqbA. 粒子速度大小为mB. 粒子做圆周运动的半径为 3bC.a 的长度为（3 +1） bD. 最后从磁场
3、中飞出的粒子一定从上边界的中点飞出4如图是质谱仪工作原理的示意图不计重力的带电粒子a、 b 经电压 U 加速（在 A 点初速度为零）后，进入磁感应强度为B 的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S 上的 x1 、x2 处图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、 b 所通过的路径，则1名校名 推荐A a 的质量一定大于b 的质量B a 的电荷量一定大于b 的电荷量C a 在磁场中运动的时间一定小于b 在磁场中运动的时间D a 的比荷一定小于b 的比荷5如图所示，在xOy 平面的第象限内有半径为R 的圆分别与x 轴， y 轴相切于P， Q 两点，圆内存在垂直于 xOy 平面向外的匀强磁场，在第
4、I 象限内存在沿y 轴负方向的匀强电场，电场强度为E一带正电的粒子（不计重力）以速率v0 从 P 点射入磁场后恰好垂直y 轴进入电场，最后从M （ 3R， 0）点射出电场，出射方向与x 轴正方向夹角=45，则A 带电粒子在磁场中运动的轨道半径为1.5R2EB 磁场的磁感应强度大小为v0v02C带电粒子的比荷为3RED 带电粒子运动经过y 轴时纵坐标值为R6 目前 ,世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机,如图表示它的原理:将一束等离子体喷射入磁场( 速度方向垂直纸面进去),在磁场中有两块金属板A、 B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压 .以下不正确的是 ()A.B 板带正电B.A 板带正
5、电C.其他条件不变 ,只增大射入速度U AB 增大D. 其他条件不变 ,只增大磁感应强度U AB 增大7 回旋加速器的核心部分是两个半径为R 的 D 型金属扁盒，如图，盒正中央开有一条窄缝，在两个D 型2名校名 推荐盒之间加交变电压，于是在缝隙中形成交变电场，由于屏蔽作用，在D 型盒内部电场很弱，D 型盒装在真空容器中，整个装置放在巨大电磁铁的两极之间，磁场方向垂直于D 型盒的底面，只要在缝隙中的交变电场的频率不变，便可保证粒子每次通过缝隙时总被加速，粒子的轨道半径不断增大，并逐渐靠近D 型盒边缘，加速到最大能量E 后，再用特殊的装置将它引出。在D 型盒上半面中心出口A 处有一正离子源，正离子
6、所带电荷量为q、质量为 m，加速时电极间电压大小恒为U。（加速时的加速时间很短，可忽略；正离子从离子源出发时初速为零）。则下列说法正确的是()A 增大交变电压U，则正离子在加速器中运行时间将变短B 增大交变电压U，则正离子在加速器中运行时间将不变C正离子第n 次穿过窄缝前后的速率之比为D 回旋加速器所加交变电压的频率为81922 年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖。若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是（）A 该束带电粒子带正电；B速度选择器的 P1 极板带负电C在 B2 磁场中运动半径越大的粒子，比荷q 越小
7、D在 B2 磁场中运动半径越大的粒子，质量越大来m二、非选择题（本大题共2 小题，每题10 分，共 20 分）9如图为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析仪和磁分析仪组成，若静电分析仪通道的半径为R，其中仅有均匀辐向电场，方向如图所示，磁分析仪中仅有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，问：（ 1）为了使位于A 处的质量为m、电荷量为q 的离子，从静止开始经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析仪，已知虚线处场强大小均为E，则离子进入静电分析器的初速度为多少？加速电场的电压U 应为多大？（离子的重力不计）（ 2）离子由P 点进入磁分析仪后，最终打在乳胶片上的Q 点，该点距入射点P 多远？
8、若有一群离子从静止开始通过质谱仪后落在同一点Q，则该群离子有什么共同点？3名校名 推荐10如图 ,在 xoy 平面内第二象限区域内有垂直纸面向内的匀强磁场B,其大小为0.2T,在A(-6 cm,0)点有一粒子发射源 ,向 x 轴上方 180 范围内发射的负粒子 ,粒子的比荷为,不计粒子重力 ,求 :(1)粒子在磁场中做圆周运动的半径 .(2)粒子在磁场中运动的最长时间是多少（结果用反三角函数表示）?(3)若在范围内加一沿y 轴负方向的匀强电场 ,从 y 轴上离 O 点最远处飞出的粒子经过电场后恰好沿 x 轴正向从右边界某点飞出,求出该点坐标（以厘米为单位）.参考答案1、 B ；2、 A ； 3
9、、 C； 4、C； 5、C； 6、B ； 7、 AC ； 8、AC ；9、【答案】（ 1） vqER ， U1 ER （2） PQ2EmRm2Bq【解析】（1）离子在加速电场中做加速运动，根据动能定理，有qU1mv 22离子在辐向电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，有qEmv2R由、式得 U1 ERvqER2m（ 2）离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，有qvBmv2r由、得mv1EmRrBqqB PQ 2r2EmRBq4名校名 推荐由式可知m，说明该群离子必同带正电荷，且具有相同的比荷PQq10、【答案】 (1) 0.05m ；（ 2） t 5(arcsin1) 10 9
10、 s5(2) t 5arcsin110 9 s （ 6分）5(3) 10cm,4.25cm （ 6 分）【解析】（ 1）带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供mv2得 rmvqvB=0.05mrqB（ 2）粒子在磁场中运动周期T2 rv如图所示的运动轨迹，运动时间最长为t22 arcsin 1分析可得 t5 T2即粒子在磁场中运动的最长时间为t 5(arcsin1) 10 9 s5（ 3）运动轨迹如图所示从 y 轴最上方飞出的粒子坐标为（0，y3），右边界出射点为（10cm， y4）则有 (2r ) 26 2y32 ， 得 y3=8cmsin 0.6，有 =37 在 x 方向匀速直线运动xx得 tv cos37 0vx在 y 方向 vy vsin37 出射时方向水平，则v y 05名校名 推荐 y vy tx tan 370 3.75cm2 2则 y4=y 3- y=4.25cm从电场右边界飞出的粒子坐标为（10cm，4.25cm ）6