高考物理试题《粒子在有界磁场中运动》试题巩固（2017年最新版） - 高考物理题库

1、选择题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于纸面、磁感应强度大小可调的匀强磁场（环形区域的宽度非常小）。质量为m、电荷量为q的带正电粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔的距离很近的平行极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A板刚进入AB之间时，A板电势升高到 + U，B板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速。每当粒子离开B板时，A板电势又降为零。粒子在电场中一次次加速使得动能不断增大，而在环形区域内，通过调节磁感应强度大小可使绕行半径R不变。已知极板间距远小于R，则下列说法正确的是( )

A．环形区域内匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向里
B．粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行N圈后回到A板时获得的总动能为NqU
C．粒子在绕行的整个过程中，A板电势变化周期不变
D．粒子绕行第N圈时，环形区域内匀强磁场的磁感应强度为

参考答案：BD

本题解析：由题意知粒子在轨道内做顺时针圆周运动，根据左手定则可判断匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向外，所以A错误；由于粒子在做圆周运动的过程中洛伦兹力不做功，在AB板间电场力做功W=qU，所以粒子绕行N圈后回到A板时获得的总动能为NqU，故B正确；由于粒子的轨道半径R不变，而粒子做圆周运动第n圈的速度为vn，根据，可得粒子圆周运动的速度增大，根据，，所以周期减小，故A板电势变化周期变小，故C错误；粒子绕行第N圈时，，所以，又，联立得：，所以D正确。
考点：本题考查带电粒子在磁场中的圆周运动

本题难度：一般

2、选择题如图所示，闭合小金属环从高h的光滑曲面上端无初速滚下，沿曲面的另一侧上升，曲面在磁场中（）

A. 若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h
B.若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h
c. 若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h
D. 若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h

参考答案：AB

本题解析：考点：电磁感应中的能量转化．
分析：若是匀强磁场，闭合小金属球中没有感应电流产生，机械能守恒，高度不变．若是非匀强磁场，闭合小金属球中由于电磁感应产生涡流，机械能减小转化为内能，高度减小．
解答：解：BD若是匀强磁场，穿过小球的磁通量不变，没有感应电流产生，机械能守恒，高度不变，则环在左侧滚上的高度等于h．故A错误，B正确．
AC若是非匀强磁场，闭合小金属球中由于电磁感应产生涡流，机械能减小转化为内能，高度减小，则环在左侧滚上的高度小于h．故C错误，D正确．
故选AB
点评：本题考查对涡流的认识、理解能力，常规题，比较容易．

本题难度：一般

3、填空题如图所示，离子源S产生质量为m，电荷量为q的离子，离子产生出来的速度很小，要以看做速度为0，产生的离子经过电压U加速后，进入磁感强度为B的一匀强磁场，沿着半圆周运动到达P点，测得P点到入口处S1的距离为L，则N极板为______极板，此离子荷质比

q
m

=______．

参考答案：由带电粒子在磁场中的偏转方向，可判断其带负电，带电粒子在电场中加速运动，可知N板为正极板．
粒子在电场中加速，有：12mv2=qU
粒子在磁场中偏转，L为粒子做圆周运动的直径，得：L2=mvqB
整理得：qm=8UB2L2
故答案为：正，8UB2L2

本题解析：

本题难度：一般

4、简答题匀强磁场分布在半径为R的圆内，磁感应强度为B，CD是圆的直径。质量为m、电量为q的带正电粒子，由静止开始经加速电场加速后，沿着与直径CD平行且相距0.6R的直线从A点进入磁场，如图所示。若带电粒子在磁场中运动的时间是。求加速电场的加速电压。

参考答案：

本题解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期是?…………2分

粒子在磁场中运动的时间是?…………1分
如图所示，粒子从A点进入磁场后，从E点射出。O为磁场圆的圆心，
设R/R=0.6…………1分
粒子做圆周运动的圆心是O1点，设半径O1A=r，
O1A⊥CD，∠COO1=45°。
由图可知…………2分
粒子做圆周运动的半径，解得粒子动量大小，…………2分
解得加速电压?…………2分