带电粒子在复合场中的运动.docx
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带电粒子在复合场中的运动.docx
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带电粒子在复合场中的运动
2009—2010学年度高三物理学案
编写人:
柏志国编号:
060
题目:
带电粒子在复合场中的运动时间:
2009-12-07
1.某带电粒子从图中速度选择器左端由中点O以速度v0向右射去,从右端中心a下方的b点以速度v1射出;若增大磁感应强度B,该粒子将打到a点上方的c点,且有ac=ab,则该粒子带___电;第二次射出时的速度为_____。
2.如图是一个质谱仪原理图,加速电场的电压为U,速度选择器中的电场为E,磁场为B1,偏转磁场为B2,一电荷量为q的粒子在加速电场中加速后进入速度选择器,刚好能从速度选择器进入偏转磁场做圆周运动,测得直径为d,求粒子的质量。
不考虑粒子的初速度。
3.目前,世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机.如图所示,表示了它的原理:
将一束等离子体喷射入磁场,在场中有两块金属板A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压.如果射入的等离子体速度均为v,两金属板的板长为L,板间距离为d,板平面的面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于速度方向,负载电阻为R,电离气体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时,电流表示数为I.那么板间电离气体的电阻率为
A.
B.
C.
D.
3.为了诊断病人的心脏功能和动脉中血液粘滞情况需测量血管中血液的流速和流量.如图11-4-4为电磁流量计的示意图,将血管置于磁感应强度为B的匀强磁场中,测得血管两侧电压为U,已知管的直径为d,试求出血液在血管中的流速v为多少?
流量Q(单位时间内流过的体积)是多少?
(重力不计)
7.将导体放在沿x方向的匀强磁场中,并通有沿y方向的电流时,在导体的上下两侧面间会出现电势差,此现象称为霍尔效应。
利用霍尔效应的原理可以制造磁强计,测量磁场的磁感应强度。
磁强计的原理如图所示,电路中有一段金属导体,它的横截面为边长等于a的正方形,放在沿x正方向的匀强磁场中,导体中通有沿y方向、电流强度为I的电流,已知金属导体单位体积中的自由电子数为n,电子电量为e,金属导体导电过程中,自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动,测出导体上下两侧面间的电势差为U。
求:
(1)导体上、下侧面那个电势较高?
(2)磁场的磁感应强度是多少?
电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(单位时间内通过管内横截面的流体的体积)。
为了简化,假设流量计是如图4所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c。
流量计的两端与输送流体的管道连接(图中虚线)。
图中流量计的上下两面是金属材料,前后两侧面是绝缘材料。
现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面。
当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接,I表示测得的电流值。
已知流体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为()。
A.
B.
C.
D.
2009—2010学年度高三物理学案
编写人:
柏志国编号:
061
题目:
带电粒子在复合场中的运动时间:
2009-12-07
1.回旋回速器中( )
A.电场和磁场同时用来加速带电粒子
B.只有电场用来加速带电粒子
C.半径越大,则在交变电源固定的前提下,同一带电粒子获得的动能也越大。
D.一带电粒子不断被加速的过程中,交变电源的频率也要不断增加
2.一个回旋加速器,当外加磁场一定时,可以把质子的速率加速到v,质子所获得的能量为正.
(1)这一加速器能把α粒子加速到多大速率()
A.vB.
C.2vD.
(2)这一加速器加速α粒子的电场频率跟加速质子的电场频率之比为_______
A.1∶1B.2∶1C.1∶2D.1∶4
3.回旋加速器的D形盒半径为R=0.60m,两盒间距为d=0.01cm,用它来加速质子时可使每个质子获得的最大能量为4.0MeV,加速电压为u=2.0×104V,求:
(1)该加速器中偏转磁场的磁感应强度B.
(2)质子在D形盒中运动的时间.
(3)在整个加速过程中,质子在电场中运动的总时间.
(已知质子的质量为m=1.67×10-27kg,质子的带电量e=1.60×10-1)
4.一个回旋加速器,当外加电场的频率一定时,可以把质子的速率加速到v,质子所能获得的能量为E,则:
①这一回旋加速器能把α粒子加速到多大的速度?
②这一回旋加速器能把α粒子加速到多大的能量?
③这一回旋加速器加速α粒子的磁感应强度跟加速质子的磁感应强度之比为?
5.串列加速器是用来产生高能离子的装置。
图中虚线框内为其主体的原理示意图,其中加速管的中部b处有很高的正电势U,a、c两端均有电极接地(电势为零).现将速度很低的负一价碳离子从a端输入,当离子到达b处时,可被设在b处的特殊装置将其电子剥离,成为n价正离子.而不改变其速度大小。
这些正n价碳离子从c端飞出后进入一与其速度方向垂直的、磁感应强度为B的匀强磁场中,在磁场中做半径为R的圆周运动。
已知碳离子的质量m=2.0×10-26kg,U=7.5×105V,B=0.5T,n=2,基元电荷e=1.6×10-19C,求R.
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,电量+q的粒子在环中作半径为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,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.
(l)设t=0时粒子静止在A板小孔处,在电场作用下加速,并绕行第一圈,求粒子绕行n圈回到A板时获得的总动能En.
(2)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,求粒子绕行第n圈时的磁感应强度Bn.
(3)求粒子绕行n圈所需的总时间tn(设极板间距远小于R).
(4)在
(2)图中画出A板电势U与时间t的关系(从t=0起画到粒子第四次离开B板时即可).
(5)在粒子绕行的整个过程中,A板电势是否可始终保持为+U?
为什么
2009—2010学年度高三物理学案
编写人:
柏志国编号:
062
题目:
带电粒子在复合场中的运动时间:
2009-12-07
1.场强为E的匀强电场和磁感强度为B的匀强磁场正交,如图所示,一质量为m的带电粒子,在垂直于磁场方向的平面内做半径为R的匀速圆周运动,设重力加速度为g,则下列说法正确的是()
A、粒子带负电,且q=mg/EB、粒子顺时针方向转动
C、粒子速度大小为V=BRg/ED、粒子的机械能守恒
2.带电粒子(不计重力)所处的状态可能是()
①只在磁场中处于平衡状态②只在电场中做匀速圆周运动
③只在匀强磁场中做平抛运动④只在匀强电场中做匀速直线运动
A、①②B、②③C、③④D、①④
3.空间存在一匀强磁场B,其方向垂直纸面向里,另有一个点电荷+Q的电场,如图所示,一带电粒子-q以初速度v0从某处垂直电场、磁场入射,初位置到点电荷的距离为r,则粒子在电磁场中的运动轨迹不可能为()
A、以点电荷+Q为圆心、以r为半径的在纸平面内的圆周
B、开始阶段在纸面内向右偏的曲线
C、开始阶段在纸面内向左偏的曲线
D、沿初速度v0方向的直线
4.有一个带电量为+q,重为G的小球,从两竖直的带电平行板上方h处自由落下,两极板间匀强磁场的磁感应强度为B,方向如图所示,则带电小球通过有电场和磁场的空间时()
A、一定做曲线运动B、不可能做曲线运动
C、有可能做匀速运动D、有可能做匀加速直线运动
5.三个质量相同的质点a、b、c,带有等量的正电荷,它们从静止开始,同时从相同的高度落下,下落过程中a、b、c分别进入如图所地的匀强电场、匀强磁场和真空区域中,设它们都将落到同一水平地面上,不计空气阻力,则下列说法中正确的是()
A、落地时a的动能最大
B、落地时a、b的动能一样大
C、b的落地时间最短
D、b的落地时间最长
6.如图所示,质量为m、带电量为q的带正电粒子,以初速度v0垂直进入正交的匀强电场E和匀强磁场B中,从P点离开该区域,此时侧向位移为s,则(重力不计)()
A、粒子在P所受的磁场力可能比电场力大
B、粒子的加速度为(Eq-Bqv0)/m
C、粒子在P点的速率为
D、粒子在P点的动能为mv02/2-Eqs
7.如图所示,一根水平光滑的绝缘直槽轨连接一个竖直放置的半径为R=0.50m的绝缘光滑槽轨。
槽轨处在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T。
有一个质量m=0.10g,带电量为q=+1.6×10-3C的小球在水平轨道上向右运动。
若小球恰好能通过最高点,则下列说法正确的是()
A、小球在最高点受到洛伦兹力压力和重力的作用
B、小球到达最高点和小球在水平轨道上的机械能不一定相等
C、如果设小球到达最高点的线速度是v,小球在最高点时mg+qvB=
成立;
D、如果重力加速度取10m/s2,则小球的初速度v0=4.6m/s
2009—2010学年度高三物理学案
编写人:
柏志国编号:
063
题目:
带电粒子在复合场中的运动时间:
2009-12-07
1、某电子以固定的正电荷为圆心在匀强磁场中做匀速圆周运动,磁场方向垂直它的运动平面,电子所受电场力恰是磁场对它的作用力的3倍,若电子电荷量为e,质量为m,磁感应强度为B,那么,电子运动的可能角速度是()
A、4eB/mB、3eB/mC、2eB/mD、eB/m
2、竖直放置的平行板电容器,A板接电源正极,B板接负极,在电容器中加匀强磁场,磁场方向与电场方向垂直,在图中垂直纸面向里,从A板中点C的小孔入射一批带正电的微粒,入射的速度大小、方向各不相同(入射速度方向与电场方向夹角小于90°),考虑微粒重力,微粒在平行板A、B间的运动过程中
A、所有微粒的动能都将增加
B、所有微粒的机械能都将不变
C、有的微粒可能做匀速直线运动
D、有的微粒可能做匀速圆周运动
3.如图所示,从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E(方向竖直向上)和匀强磁场B(方向垂直于纸面向外)中,发现离子向上偏转,要使此离子沿直线穿过电场?
A.增大电场强度E,减小磁感强度B
B.减小加速电压U,增大电场强度E
C.适当地加大加速电压U
D.适当地减小电场强度E
4.如图所示,一个带电粒子两次以同样的垂直于场线的初速度v0分别穿越匀强电场区和匀强磁场区,场区的宽度均为L偏转角度均为α,求E∶B
5.一个带电微粒在图示的正交匀强电场和匀强磁场中在竖直面内做匀速圆周运动。
则该带电微粒必然带_____,旋转方向为_____。
若已知圆半径为r,电场强度为E磁感应强度为B,则线速度为_____
6.质量为m带电量为q的小球套在竖直放置的绝缘杆上,球与杆间的动摩擦因数为μ。
匀强电场和匀强磁场的方向如图所示,电场强度为E,磁感应强度为B。
小球由静止释放后沿杆下滑。
设杆足够长,电场和磁场也足够大,求运动过程中小球的最大加速度和最大速度。
7.如图所示,水平虚线上方有场强为E1的匀强电场,方向竖直向下,虚线下方有场强为E2的匀强电场,方向水平向右;在虚线上、下方均有磁感应强度相同的匀强磁场,方向垂直纸面向外,ab是一长为L的绝缘细杆,竖直位于虚线上方,b端恰在虚线上,将一套在杆上的带电小环从a端由静止开始释放,小环先加速而后匀速到达b端,环与杆之间的动摩擦因数μ=0.3,小环的重力不计,当环脱离杆后在虚线下方沿原方向做匀速直线运动,求:
(1)E1与E2的比值;
(2)若撤去虚线下方的电场,小环进入虚线下方后的运动轨迹为半圆,圆周半径为
,环从a到b的过程中克服摩擦力做功Wf与电场做功WE之比有多大?
2009—2010学年度高三物理学案
编写人:
柏志国编号:
064
题目:
带电粒子在复合场中的运动时间:
2009-12-07
1.如下图所示,两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B,有一个带正电小球(电量为+q,质量为m)从正交或平行的电磁复合场上方的某一高度自由落下,那么,带电小球不可能沿直线通过下列哪个电磁复合场()
2.地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场,已知磁场方向垂直于纸面向里.一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动.由此可以判断()
A.如果油滴带正电,它是从M点运动到N点
B.如果油滴带正电,它是从N点运动到M点
C.如果水平电场方向向左,油滴是从M点运动到N点
D.如果水平电场方向向右,油滴是从M点运动到N点
3.在某地上空同时存在着匀强的电场与磁场,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,关于场的分布情况可能的是()
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
4.带电粒子垂直进入匀强电场或匀强磁场中时粒子将发生偏转,称这种电场为偏转电场,这种磁场为偏转磁场.下列说法错误的是(重力不计)
A.欲把速度不同的同种带电粒子分开,既可采用偏转电场,也可采用偏转磁场
B.欲把动能相同的质子和α粒子分开,只能采用偏转电场
C.欲把由静止经同一电场加速的质子和α粒子分开,偏转电场和偏转磁场均可用
D.欲把初速度相同而比荷不同的带电粒子分开,偏转电场和偏转磁场均可采用
1.如图所示,两个共轴的圆筒形金属电极,外电极接地,其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝a、b、c和d,外筒的外半径为r,在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场,磁感强度的大小为B。
在两极间加上电压,使两圆筒之间的区域内有沿半径向外的电场。
一质量为m、带电量为+q的粒子,从紧靠内筒且正对狭缝a的S点出发,初速为零。
如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点S,则两电极之间的电压U应是多少?
(不计重力,整个装置在真空中)
2.如图所示,在X轴上方有匀强电场,场强为E;在X轴下方有匀强磁场,磁感应强度为B,方向如图,在X轴上有一点M,离O点距离为L.现有一带电量为十q的粒子,使其从静止开始释放后能经过M点.如果把此粒子放在y轴上,其坐标应满足什么关系?
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