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2018-2019年人教版高中物理选修课3-1 3.6带电粒子在均匀磁场中的同步运动习题
1.多项选择题
1、如图所示，在半径为R的圆形区域内，存在垂直于XX的均匀磁场； 具有恒定电荷的带电粒子，无论重力如何，都会以面向圆心 O 的速度 v 喷射到磁场中。 如果粒子的传入和传出磁场点之间的距离为R，那么粒子在磁场中的运动时间为(???)？
2、如图所示，空间一定区域内存在均匀电场和均匀磁场。 电场方向垂直向上（与纸面平行），磁场方向垂直某某向内。 存在三个带正电的粒子a、b、c。 电荷相等，质量分别为ma、mb、mc。 已知在该区域中，a在纸上做匀速圆周运动，b在纸上向右做匀速直线运动，c在纸上向左做匀速直线运动。 下列哪个选项是正确的(??)
3、回旋加速器的核心部分是真空室内两个距离很近的D形金属盒子。 它们被放置在均匀磁场中，磁场方向垂直于盒子表面并向下。 连接高频交流电源后，两个盒子之间的狭窄间隙中即可形成均匀的电场。 带电粒子在磁场中做圆周运动，每次穿过两个盒子之间的狭窄间隙时都会加速，直到达到最大圆周半径。 当通过特殊装置诱导时，如果使用同一个回旋加速器分别加速氚核（
e) 比较它们所需的高频交流电源的周期和引出时的最大动能。 下列说法正确的是(??)
4、如图所示，三个相同类型、不同速度的带电粒子从图中矩形区域均匀磁场的上边缘以相同方向注入。 当它们从下边缘飞出时，它们相对于入射方向的偏转角分别为
90
°
,
60
°
,
30
°
，则它们在磁场中移动的时间之比为 (??)
：
5.平面 OM 与平面 ON 之间的夹角为
30
°
，其横截面（纸面）如图所示。 平面OM上方有均匀磁场高中物理带电粒子磁场圆心，磁感应强度大小为B，方向垂直于XX向外。 带电粒子的质量为m，电荷为 ??(??>0)。 粒子从 OM 的某一点沿纸平面向左上方喷射到磁场中，速度为 v 量级，速度与 OM 成正比。
30
°
角度。 已知粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，磁场从OM上的另一点喷射出来。 忽略重力。 粒子离开磁场的发射点到两个平面交点O的距离是(???)
6、如图所示，矩形区域MPQN的长度为????=
水平投影到右边，若该区域内只有垂直向下的电场或垂直于纸面外侧的均匀磁场，粒子能击中Q点，则电场强度E与磁场强度之比(?? ) 的感应强度 B
7、在平面直角坐标系中，存在一个圆形均匀磁场区域，其边界经过坐标原点O和坐标点??(0,??)。 电子从 a 点沿 x 轴正方向具有质量 m 和电荷 e。 朝着速度
从x轴上的b点注入磁场并与x轴形成角度
60
°
离开磁场，下列说法正确的是（？？？）
A.电子在磁场中运动的时间为
C.？***坐标是（
8. 具有相同速度（忽略重力）的粒子束穿过速度选择器并进入质谱仪。 轨迹如图所示。 下列说法正确的是(??)
9、如图所示，在一定空间内存在正交的均匀磁场和均匀电场。 电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸张。 带电粒子从a点进入该区域，并沿直线ab向上运动。 以下哪种说法是正确的？？？ （？？？）
2. 选择题
10、如图所示为磁流体发电机示意图。 两块平行的金属板P和Q之间存在强磁场。等离子体束（即高温电离的气体，含有大量带正电和负电的粒子）沿垂直于磁场的方向喷射到磁场中。磁场。 连接P、Q和电阻R。下列说法正确的是（）
11、如图所示，将平行板电容器接至电动势为E（不含内阻）的直流电源，下极板接地。 电油滴位于容器内的 P 点，并且正好处于平衡状态。 现在连接平行板电容器上板垂直向上移动一小段距离后（？？？）
12、图A是回旋加速器原理示意图。 其核心部分是两个D形金属盒子。 加速带电粒子时，将两个金属盒置于均匀磁场中（磁感应强度恒定），并分别连接高频电源。 连接的。 带电粒子加速时的动能。
随时间t的变化规律如图B所示。如果忽略带电粒子在电场中的加速时间，那么以下哪个判断是正确的（？？？）？
3.回答问题
13、如图所示，在垂直平面内存在正交的均匀电场和均匀磁场。 磁感应强度为4T，电场强度为10
10
10
，求：
(1) 作用在带电粒子上的洛伦兹力的大小
(2)带电粒子运动的速度
(3)带电粒子运动速度的方向。
14、如图所示，空间中有一个垂直于某物（xOy平面）且向内的磁场。 在x≥0的区域内，磁感应强度的大小为B0； 在x<0的区域内，磁感应强度的大小为λB0（常数λ>1）。 将质量为 m、电荷为 q（q>0）的带电粒子从坐标原点 O 以速度 v0 沿 x 轴正方向注入磁场中。 这时高中物理带电粒子磁场圆心，计时开始。 当粒子的速度方向再次为x轴正方向时，求（不计重力）：
(1)粒子运动的时间；
(2) 粒子到O点的距离。
15、如图所示，坐标空间中存在均匀电场和均匀磁场。 电场方向沿y轴负方向，磁场方向垂直于某某向内，y轴上两个场的分界面，磁场面积为d。 存在一个质量为 m、电荷为 m 的带电粒子 ??? 从 x 轴上的 N 点以初速度移动 ??=???
开始向x轴正方向移动，然后在y轴正方向上传递??=
无论带电粒子的重力如何，M 点都会进入磁场。 寻找：
(1) MN两点电位差
(2)如对粒径有要求，则求出磁感应强度应满足的条件。
(3) 如果质点穿过垂直于磁场右边界的磁场，求质点在磁场中运动的时间。
答案解析部分
1.多项选择题
1.【答案】D
2.【答案】B
3.【答案】C
4.【答案】C
5.【答案】D
6.【答案】B
7.【答案】C
8.【答案】A、C、D
9.【答案】A
2. 选择题
10.【答案】B、D
11.【答案】A、B
12.【答案】A、D
3.回答问题
13、【答案】（1）解：如图所示，假设质点的速度方向与水平方向的夹角为θ，洛伦兹力的方向与水平方向的夹角为θ。 ，粒子具有重力、电场力和磁场力。 当粒子以匀速直线运动时，粒子所受的力如图所示：
综合可得： 洛伦兹力的大小为： ??=4×
10
30
°
(3)解：方向与水平方向的夹角为??=
60
对角线到右上角。
14、【答案】（1）解：在均匀磁场中，带电粒子做圆周运动。 假设在x≥0的区域内，圆的半径为R1； 在x的范围内？？
;
(3)解：粒子发射垂直于右边界的磁场，如图：
粒子在磁场中运动的周期： ??=
在磁场中运动的时间：??=
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