2018高考物理大一轮复习 题组层级快练42 第九单元 磁场 4 带电粒子在组合场中的运动专题

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1、题组层级快练(四十二)带电粒子在组合场中的运动专题一、选择题1．如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图．励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直．电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节．下列说法正确的是(　　)A．仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大B．仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变大C．仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变大D．仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变大答案　B解析　仅增大励磁

2、线圈中电流，磁感应强度增大，由R＝可知电子束径迹的半径变小，由T＝可知电子做圆周运动的周期将变小，选项A、C错误；仅提高电子枪加速电压，电子速度增大，由R＝可知电子束径迹的半径变大，由T＝可知，电子做圆周运动的周期不变，选项B正确，选项D错误．2.(2017·贵阳期末检测)如图所示，一个静止的质量为m、电荷量为q的粒子(重力忽略不计)，经加速电压U加速后，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子打到P点，OP＝x，能正确反映x与U之间关系的是(　　)A．x与U成正比　　　　　　B．x与U成反比C．x

3、与成正比D．x与成反比答案　C解析　带电粒子在电场中加速的过程，由动能定理有qU＝mv2，由几何关系知，带电粒子在磁场运动的轨道半径为R＝，又因为qvB＝m，联立以上三式，解得x＝，即x∝，选项C正确．3.如图是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连，现分别加速氘核(12H)和氦核(24He)．下列说法中正确的是(　　)A．它们的最大速度相同B．它们的最大动能相同C．它们在D形盒中运动的周期相同D．仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能答案　

4、AC解析　根据qvB＝m，得v＝.两粒子的比荷相等，所以最大速度相等，故选项A正确；最大动能Ek＝mv2＝，两粒子的比荷相等，但质量不等，所以最大动能不等，故选项B错误；带电粒子在磁场中运动的周期T＝，两粒子的比荷相等，所以周期相等，故选项C正确；回旋加速器加速粒子时，粒子在磁场中运动的周期和交流电的周期相同，否则无法加速，故选项D错误．4．质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具．如图所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量．让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S无初

5、速度飘入电势差为U的加速电场．加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中．氢的三种同位素最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条“质谱线”．则下列判断正确的是(　　)A．进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚B．进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚C．在磁场中运动时间由小到大排列的顺序是氕、氘、氚D．a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚答案　AC解析　氢元素的三种同位素离子均带正电，电荷量大小均为e，经过加速电场，由动能定理有：eU＝Ek＝mv2，故进入磁场中的动能相同，B

6、项错误；且质量越大的离子速度越小，故A项正确；三种离子进入磁场后，洛伦兹力充当向心力，evB＝m，解得R＝＝，可见，质量越大的圆周运动半径越大，D项错；在磁场中运动时间均为半个周期，t＝＝，可见离子质量越大运动时间越长，C项正确．5．(2017·南宁模拟)如图甲所示，一个质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，不计重力，在a点以某一初速度水平向左射入磁场区域Ⅰ，沿曲线abcd运动，ab、bc、cd都是半径为R的圆弧，粒子在每段圆弧上运动的时间都为t.规定垂直于纸面向外的磁感应强度为正，则磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

7、三部分的磁感应强度B随x变化的关系可能是图乙中的(　　)答案　C解析　由左手定则可判断出磁感应强度B在磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内磁场方向分别为向外、向里和向外，在三个区域中均运动圆周，故t＝，由于T＝，求得B＝，只有选项C正确．6.如图所示为一种获得高能粒子的装置，环形区域内存在垂直纸面向外、大小可调节的均匀磁场，质量为m、电荷量为＋q的粒子在环中做半径为R的圆周运动，A、B为两块中心开有小孔的极板，原来电势都为零，每当粒子顺时针飞经A板时，A板电势升高为U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间电场中得到加速

8、，每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场一次次加速下动能不断增大，而绕行半径不变，粒子自身的重力不计，则(　　)A．粒子从A板小孔处由静止开始在电场作用下加速，绕行n圈后回到A板时获得的总动能为2nqUB．在粒子绕行的整个过程中，A板电势可以始终保持为＋UC．在粒子绕行的整个过程中，每一圈的周期不变D．为使粒子始终保持在半径为R的圆轨道上运动，磁场必须周期性递增，则粒子绕行第n圈时的磁感应强度为答案　D解析　粒子在电场中绕行n圈后回到A板时获得的总动能为nq