1、第三章 6带电粒子在匀强磁场中的运动基础夯实一、选择题(1~3题为单选题,4~6题为多选题)1.(2016·辽宁省实验中学分校高二上学期检测)有三束粒子,分别是质子(p)、氚核(H)和α粒子(氦核)束,如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场(方向垂直于纸面向里),在下图中,哪个图能正确地表示出了这三束粒子的偏转轨迹( C )解析:由Bqv=m可知:R=;半径与荷质比成反比;因三束离子中质子的荷质比最大,氚核的最小,故质子的半径最小,氚核的半径最大,故C正确。2.1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器,其原理如图所示,这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成,其间
2、留有空隙,下列说法不正确的是( B )A.带电粒子由加速器的中心附近进入加速器B.带电粒子由加速器的边缘进入加速器C.电场使带电粒子加速,磁场使带电粒子旋转D.离子从D形盒射出时的动能与加速电场的电压无关解析:根据回旋加速器的加速原理,被加速离子只能由加速器的中心附近进入加速器,从边缘离开加速器,故A正确,B错误;在磁场中洛伦兹力不做功,离子是从电场中获得能量,故C正确;当离子离开回旋加速器时,半径最大,动能最大,Em=mv2=,与加速的电压无关,故D正确。本题选不正确的,故选B。3.如图,MN为铝质薄平板,铝板上方和下方分别有垂直于图平面的匀强磁场(未画出)。一带电粒子从紧贴
3、铝板上表面的P点垂直于铝板向上射出,从Q点穿越铝板后到达PQ的中点O。已知粒子穿越铝板时,其动能损失一半,速度方向和电荷量不变,不计重力。铝板上方和下方的磁感应强度大小之比为( D )A.2B.C.1D.解析:由EK=mv2可知当动能为原来的一半时,速度是原来的。由R=将R1=2R2代入可得B1︰B2=,D正确。4.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示,已知一粒子在电场力和洛伦兹力的作用下,从静止开始自A点沿曲线ACB运动,到达B点时速度为零,C点是运动的最低点,忽略重力,以下说法正确的是( ABC )A.粒子必带正电荷B.A点和B点位于同一高度C.粒
5、S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示,下列表述正确的是( AB )A.M带负电,N带正电B.M的速率大于N的速率C.洛伦兹力对M、N做正功D.M的运行时间大于N的运行时间解析:本题考查带电粒子在磁场中的运动规律,解题关键是洛伦兹力提供向心力,明确半径公式和周期公式,由左手定则知M带负电,N带正电,A正确;由qvB=得R=得,M的速度比N大,B正确。由T=可知粒子M和N周期相同,在磁场中均运动半个周期,所以时间相等,D错;洛伦兹力永不做功,C错。6.一个带电粒子(重力不计)以初速度v0垂直于电场方向向右射入匀强电场区域,穿出电场后接着又进入匀强磁场区域。设电场和磁场区
6、域有明确的分界线,且分界线与电场强度方向平行,如图中的虚线所示。在图所示的几种情况中,可能出现的是( AD )解析:A、C选项中粒子在电场中向下偏转,所以粒子带正电,再进入磁场后,A图中粒子应逆时针转,正确。C图中粒子应顺时针转,错误。同理可以判断B错,D对。二、非选择题7.如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为电场和磁场的理想边界,一束电子(电量为e,质量为m,重力不计),由静止状态从P点经过Ⅰ、Ⅱ间的电场加速后垂直到达边界Ⅱ的Q点。匀强磁场的磁感应强度为B,磁场边界宽度为d,电子从磁场边界Ⅲ穿出时的速度方向与电子原来的入射方向夹角为30°。求:(1)电子在磁场中运动的时间t;(2)若改变P