【物理】2020届一轮复习人教版 带电粒子在组合场中的运动 课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版 带电粒子在组合场中的运动 课时作业

‎2020届一轮复习人教版 带电粒子在组合场中的运动 课时作业 ‎1．如图所示，a、b是两个匀强磁场边界上的两点，左边匀强磁场的磁感线垂直纸面向里，右边匀强磁场的磁感线垂直纸面向外，两边的磁感应强度大小相等．电荷量为2e的带正电的质点M以某一速度从a点垂直磁场边界向左射出，与静止在b点的电荷量为e的带负电的质点N相撞，并粘合在一起，不计质点M和质点N的重力，则它们在磁场中的运动轨迹是(　D　)‎ 解析：正离子以某一速度击中并吸收静止的电子后，速度保持不变，电荷量变为＋e，由左手定则可判断出正离子过b点时所受洛伦兹力向下；由r＝可得，电荷量减半，则半径增大到原来的2倍，故磁场中的运动轨迹为D，故D正确．‎ ‎2．用回旋加速器分别加速某元素的一价正离子和二价正离子，各离子开始释放的位置均在A点，加速电压相同，则关于一价正离子和二价正离子的加速，下列说法不正确的是(　C　)‎ A．获得的最大速度之比为12‎ B．获得的最大动能之比为14‎ C．加速需要的交变电压的频率之比为21‎ D．经加速电场加速的次数之比为12‎ 解析：某元素的一价正离子和二价正离子的电荷量之比为12，质量相等，由Ek＝mv2＝m2＝，可知获得的最大动能之比为14，速度之比为12，A、B正确，不符合题意；加速电压的周期等于粒子在磁场中运动的周期，即T＝，可见交变电压的周期之比为21，频率之比为12，C错误，符合题意；经加速电场加速由动能定理有nqU＝，n＝，因此加速的次数之比为12，D正确，不符合题意．‎ ‎3．如图所示左侧为竖直放置的两平行板M、N，右侧为垂直纸面向里的左、右边界分别为1、2的匀强磁场，磁感应强度为B.平行板M的中心处有一电子放射源S，能源源不断地发射一系列初速度可视为零的电子，经加速电压U0加速后，电子沿水平方向从N板的小孔向右进入匀强磁场，经一段时间电子到达磁场右边界的P点．如果磁感应强度变为2B，欲使电子仍沿原来的轨迹到达P点，应将加速电压调节为U，则(　A　)‎ A．U＝4U0 B．U＝2U0‎ C．U＝U0 D．U＝U0‎ 解析：要使电子在磁场中仍打在P点，则可知电子的运动半径不变，则由Bev＝m可知 R＝，磁感应强度B加倍，而电子的轨道半径R不变，则速度一定也加倍．对电子的加速过程有eU＝mv2，解得v＝，故要使速度加倍，加速电压应变为原来的4倍，A正确．‎ ‎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　)‎ 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大到小排列的顺序是氕、氘、氚 D．a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚 解析：离子通过加速电场的过程，有qU＝mv2，因为氕、氘、氚三种离子的电量相同、质量依次增大，故进入磁场时动能相同，速度依次减小，故A项正确，B项错误；由T＝可知，氕、氘、氚三种离子在磁场中运动的周期依次增大，又三种离子在磁场中运动的时间均为半个周期，故在磁场中运动时间由大到小排列依次为氚、氘、氕，C项错误；由qvB＝m及qU＝mv2，可得R＝，故氕、氘、氚三种离子在磁场中的轨道半径依次增大，所以a、b、c三条“质谱线”依次对应氚、氘、氕，D项错误．‎ ‎5．平面直角坐标系xOy中，第二象限存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E，第三、四象限存在垂直坐标平面向里的匀强磁场，如图所示．一质量为m，电荷量为q的正粒子从坐标为(－L，L)的P点沿y轴负向进入电场，初速度大小为v0＝，粒子第二次到达x轴的位置为坐标原点．不计粒子的重力，求：‎ ‎(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小；‎ ‎(2)若粒子由P点沿x轴正向入射，初速度仍为v0＝，求粒子第二次到达x轴时与坐标原点的距离．‎ 解析：(1)由动能定理EqL＝mv2－mv 粒子进入磁场时速度大小为v＝ 在磁场中L＝2R　qvB＝m 可得B＝4 ‎(2)假设粒子由y轴离开电场L＝v0t y＝at2‎ Eq＝ma 可得y1＝

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