【物理】2020届二轮复习专题三第7讲带电粒子在电磁场中的运动作业 15页

第7讲　带电粒子在电磁场中的运动 冲刺提分作业A 一、单项选择题 ‎1.(2019辽宁大连模拟)如图所示为研究某种带电粒子的装置示意图,粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的O点,出现一个光斑。在垂直于纸面向里的方向上加一磁感应强度为B的匀强磁场后,粒子束发生偏转,沿半径为r的圆弧运动,打在荧光屏上的P点,然后在磁场区域再加一竖直向下、电场强度大小为E的匀强电场,光斑从P点又回到O点,关于该粒子束(不计重力),下列说法正确的是(　　)‎ A.粒子带负电 B.初速度v=‎BE C.比荷qm=B‎2‎rE D.比荷qm=‎EB‎2‎r 答案　D　只存在磁场时,粒子束打在P点,由左手定则知粒子带正电,选项A错误;因为qvB=mv‎2‎r,所以qm=vBr,加匀强电场后满足Eq=qvB,即v=EB,代入上式得qm=EB‎2‎r,选项D正确,B、C错误。‎ ‎2.如图所示,竖直线MN∥PQ,MN与PQ间距离为a,其间存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,O是MN上一点,O处有一粒子源,某时刻放出大量速率均为v(方向均垂直磁场方向)、比荷一定的带负电粒子(粒子重力及粒子间的相互作用力不计),已知沿图中与MN成θ=60°射入的粒子恰好垂直PQ射出磁场,则粒子在磁场中运动的最长时间为(　　)‎ A.πa‎3v B.‎2‎3‎πa‎3v C.‎4πa‎3v D.‎‎2πav 答案　C　当θ=60°时,粒子的运动轨迹如图甲所示,则a=R sin 30°,即R=2a。设带电粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为α,则其在磁场中运行的时间t=α‎2πT,即α越大,粒子在磁场中运行时间越长,α最大时粒子的运行轨迹恰好与磁场的右边界相切,如图乙所示,因R=2a,此时圆心角αm为120°,即最长运行时间为T‎3‎,而T=‎2πrv=‎4πav,所以粒子在磁场中运动的最长时间为‎4πa‎3v,C正确。‎ ‎3.美国物理学家劳伦斯于1932年发明的回旋加速器,应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点,能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量,使人类在获得较高能量的带电粒子领域前进了一大步。如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强恒定,且被限制在A、C两板之间。带电粒子从P0处以初速度v0沿电场线方向射入加速电场,经加速电场加速后再进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动。对于这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是(　　)‎ A.带电粒子每运动一周被加速两次 B.P1P2=P2P3‎ C.加速粒子的最大速度与D形盒的尺寸有关 D.加速电场方向需要做周期性变化 答案　C　由题图可知,带电粒子每运动一周被加速一次,选项A错误;由公式R=mvqB和qU=‎1‎‎2‎mv‎2‎‎2‎-‎1‎‎2‎mv‎1‎‎2‎ 可知,带电粒子每运动一周,电场力做功相同,动能增量相同,但速度的增量不同,故粒子圆周运动的半径增加量不同,选项B错误;由v=qBRm可知,加速粒子的最大速度与D形盒的半径有关,选项C正确;由T=‎2πmqB可知,粒子运动的周期不随v的变化而变化,故加速电场的方向不需做周期性变化,选项D错误。‎ ‎4.(2017课标Ⅰ,16,6分)如图,空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等,质量分别为ma、mb、mc。已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,b在纸面内向右做匀速直线运动,c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.ma>mb>mc B.mb>ma>mc C.mc>ma>mb D.mc>mb>ma 答案　B　因微粒a做匀速圆周运动,则微粒重力不能忽略且与电场力平衡,有mag=qE;由左手定则可以判定微粒b、c所受洛伦兹力的方向分别是竖直向上与竖直向下,则对b、c分别由平衡条件可得mbg=qE+Bqvb>qE、mcg=qE-Bqvcma>mc,B正确。‎ 二、多项选择题 ‎5.长为l的水平极板间有垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,磁感应强度为B,板间距离也为l,极板不带电,现有质量为m、电荷量为q的带正电粒子(不计重力),从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场,欲使粒子不打在极板上,可采用的办法是(　　)‎ A.使粒子的速度v<‎Bql‎4m B.使粒子的速度v>‎‎5Bql‎4m C.使粒子的速度v>‎Bqlm D.使粒子的速度v满足Bql‎4m