高中物理 第一章 静电场 第9节 带电粒子在电场中的运动练习（2）新人教版选修3-1

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1、带电粒子在电场中的运动练习（2）一、不定项选择题1.在某地上空同时存在着匀强电场与磁场，一质量为m的带正电小球，在该区域内沿水平方向向右做直线运动，如图所示．下列关于场的分布情况不可能的是(　　)A.该处电场方向和磁场方向重合B.电场竖直向上，磁场垂直纸面向里C.电场斜向里侧上方，磁场斜向外侧上方，均与v垂直D.电场水平向右，磁场垂直纸面向里2.如图所示，足够长的竖直绝缘管处于方向彼此垂直，电场强度和磁感应强度分别为E和B的匀强电场和匀强磁场中，一个质量为m的带正电q的小球由静止开始沿管下滑．则在下滑的全过程中小球的加速度a与

2、时间t的关系图象正确的是(　　)3.一个带正电的小球，受水平方向的匀强电场力和重力的作用，由静止开始运动．不计空气阻力，设坐标轴如图，x轴的正方向与电场方向一致，y轴向下，原点在小球起始位置．在下列四个图示中，可能表示此小球运动轨迹的是(　　)4.回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图所示．D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，它们接在电压为U、周期为T的交流电源上．位于D1圆心处的质子源A能不断产生质子(初速度可以忽略)，它们在两盒之间被电场加速，当质子被加速到最大动能Ek后，再将它们引出

3、．忽略质子在电场中的运动时间，下列说法正确的是(　　)A.若只增大交变电压U，则质子的最大动能Ek会变大B.若只增大交变电压U，则质子在回旋加速器中运行时间会变短C.若只将交变电压的周期变为2T，仍可用此装置加速质子D.质子第n次被加速前后的轨道半径之比为5.如图所示，带电平行板中匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，一带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点P进入板间恰好沿水平方向做直线运动．现使球从轨道上较低的b点开始滑下，经P点进入板间，在之后运动的一小段时间内(　　)A.小球的重力势能可能会减小B.小

4、球的机械能可能不变C.小球的电势能一定会减少D.小球动能可能减小6.现代质谱仪可用来分析比质子重很多倍的离子，其示意图如图所示，其中加速电压恒定．质子在入口处由静止开始被加速电场加速，经匀强磁场偏转后从出口离开磁场．若某种一价正离子在入口处由静止开始被同一加速电场加速，为使它经匀强磁场偏转后仍从同一出口离开磁场，需将磁感应强度增加到原来的12倍，此离子质量和质子质量的比值约为(　　)A.11　B.12　C.121　D.144二、计算题7.回旋加速器的工作原理如图1所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感

5、应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m，电荷量为＋q，加在狭缝间的交变电压如图2所示，电压值的大小为U0，周期T＝.一束该种粒子在t＝0～时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零．现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用．求：(1)出射粒子的动能Ek.(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Ek所需的总时间t0.如图甲所示，粒子源靠近水平极板M、N的M板，N板下方有一对长为L，间距为d＝1.5L的竖直极板P、Q，再下方区域存在着垂直于纸面的匀强磁场，磁场上边界的部分

6、放有感光胶片．水平极板M、N中间开有小孔，两小孔的连线为竖直极板P、Q的中线，与磁场上边界的交点为O.水平极板M、N之间的电压为U0，竖直极板P、Q之间的电压UPQ随时间t变化的图象如图乙所示，磁场的磁感强度B＝.粒子源连续释放初速度不计、质量为m、带电量为＋q的粒子，这些粒子经加速电场获得速度进入竖直极板P、Q之间的电场后再进入磁场区域，都会打到感光胶片上．已知粒子在偏转电场中运动的时间远小于电场变化的周期，粒子重力不计．求：(1)带电粒子进入偏转电场时的动能Ek.(2)磁场上、下边界区域的最小宽度x.9.如图甲所示，在直角

7、坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场，右侧有一个以点(3L，0)为圆心、半径为L的圆形区域，圆形区域与x轴的交点分别为M、N.现有一质量为m、带电量为e的电子，从y轴上的A点以速度v0沿x轴正方向射入电场，飞出电场后从M点进入圆形区域，此时速度方向与x轴正方向的夹角为30°.不考虑电子所受的重力．(1)求电子进入圆形区域时的速度大小和匀强电场场强E的大小．(2)若在圆形区域内加一个垂直纸面向里的匀强磁场，使电子穿出圆形区域时速度方向垂直于x轴，求所加磁场磁感应强度B的大小和电子刚穿出圆形区域时的位置坐标．(3)若在电

8、子刚进入圆形区域时，在圆形区域内加上图乙所示变化的磁场(以垂直于纸面向外为磁场正方向)，最后电子从N点处飞出，速度方向与进入磁场时的速度方向相同．请写出磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的关系表达式.1.D　解析：带电小球在复合场中运动一定受重力和电场力，是否受洛伦