带电粒子在磁场中运动的应用练习

带电粒子在磁场中实际应用练习一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图1所示，这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙．下列说法正确的是()①离子由加速器的中心附近进入加速器②离子由加速器的边缘进入加速器③离子从磁场中获得能量④离子从电场中获得能量图1A．①③B．①④C．②③D．②④2．如图2所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场．一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出．若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b()图2A．穿出位置一定在O′点下方B．穿出位置一定在O′点上方C．运动时，在电场中的电势能一定减小D．在电场中运动时，动能一定减小3．如图3是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述错误的是()A．质谱仪是分析同位素的重要工具B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外图3C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/BD．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小4．地球大气层外部有一层复杂的电离层，既分布有地磁场，也分布有电场．假设某时刻在该空间中有一小区域存在如图4所示的电场和磁场；电场的方向在纸面内斜向左下方，磁场的方向垂直纸面向里．此时一带电宇宙粒子恰以速度v垂直于电场和磁场射入该区域，不计重力作用，则在该区域中，有关该带电粒子的运动情况不．可能的是()图4A．仍做直线运动B．立即向左下方偏转C．立即向右上方偏转D．可能做匀速圆周运动5．一重力不计的带电粒子以初速度v0(v0EB)先后穿过宽度相同且相邻的有明显边界的匀强电场E和匀强磁场B，如图5甲所示，电场和磁场对粒子总共做功W1；若把电场和磁场正交叠加，如图5乙所示，粒子仍以v0的初速度穿过叠加场区，电场和磁场对粒子总共做功W2，比较W1、W2的大小()图5A．一定是W1＝W2B．一定是W1W2C．一定是W1W2D．可能是W1W2,也可能是W1W26．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图6所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前、后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．图6污水充满管口从左向右流经该装置时，理想电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是()A．前表面电极比后表面电极电势高B．后表面电极比前表面电极电势高C．电压表的示数U与污水中离子浓度成正比D．污水流量Q与电压表的示数U成正比，且与a、b有关7．(2011·佛山模拟)如图7所示，某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E，在竖直平面内建立坐标系xOy，在y0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B，在y0的空间内，将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放，此液滴则沿y轴的负方向，以加速度a＝2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，被安置在图7原点的一个装置瞬间改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变)，随后液滴进入y0的空间运动．液滴在y0的空间内的运动过程中()A．重力势能一定不断减小B．电势能一定先减小后增大C．动能不断增大D．动能保持不变8．如图8所示，两平行、正对金属板水平放置，使上面金属板带上一定量正电荷，下面金属板带上等量的负电荷，再在它们之间加上垂直纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以初速度v0沿垂直于电场和磁场的方向从两金属板左端中央射入后向上偏转．若带电粒子所受重力可图8忽略不计，仍按上述方式将带电粒子射入两板间，为使其向下偏转，下列措施中一定不可行的是()A．仅增大带电粒子射入时的速度B．仅增大两金属板所带的电荷量C．仅减小粒子所带电荷量D．仅改变粒子的电性9．场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d，竖直方向足够长，如图9所示．现有一束带电荷量为q、质量为m的α粒子以各不相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的α粒子的动能增量ΔEk可能为()图9A．dq(E＋B)B.qEdBC．(Eq＋qBv0)·dD．010．(2011·南京模拟)2007年1月21日，由565名中国科学院院士、中国工程院院士投票评选的2006年中国十大科技进展在京揭晓，北京正负电子对撞机重大改造工程获关键性突破名列其中，储存环是北京正负电子对撞机中非常关键的组成部分，如图10为储存环装置示意图．现将质子(11H)和α粒子(24He)等带电粒子储存在储存环空腔中，储存环置于一个与圆环平面垂直的匀强磁场(偏转磁场)图10中，磁感应强度为B.如果质子和α粒子在空腔中做圆周运动的轨迹相同(如图中虚线所示)，偏转磁场也相同．比较质子和α粒子在圆环状空腔中运动的动能EH和Eα，运动的周期TH和Tα的大小，有()A．EH＝Eα，TH≠TαB．EH＝Eα，TH＝TαC．EH≠Eα，TH≠TαD．EH≠Eα，TH＝Tα