专题105带电粒子在无边界匀强磁场中的运动（解析版）0

绝密★启用前 专题105带电粒子在无边界匀强磁场中的运动 试卷副标题 考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第I卷（选择题） 请点击修改第I卷的文字说明 一、单选题 1．有三束粒子，分别是质子（p）、氚核（）和α粒子束，如果它们以相同的速度沿垂直于磁场方向射入匀强磁场（磁场方向垂直纸面向里），在下图的四个图中，能正确表示出这三粒子的运动轨迹的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】 三束粒子以相同的速度沿垂直于磁场方向进入匀强磁场，因此粒子做匀速圆周运动，则由洛伦兹力提供向心力有 解得 因此它们的半径大小之比为 由此可判断出氚核（）的半径最大，质子（p）的半径最小。 故选C。 2．如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场垂直水平面向上，两带电小球用长为l的绝缘细线相连，置于光滑水平面上，把A小球固定，B小球逆时针绕其做圆周运动，已知两小球质量均为m，带电量均为，静电力常量为k，若B小球的运动速率从零开始逐渐增大，则细线拉力的最小值为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】 绳子的拉力、库仑力和洛伦兹力的合力提供向心力，由向心力公式得 变形得，细线拉力 由数学知识可知，细线拉力的最小值 故D正确，ABC错误。 故选D。 3．光滑绝缘水平桌面上存在与桌面垂直方向的匀强磁场，有一带电粒子在桌面上做匀速圆周运动，当它运动到M点，突然与一不带电的静止粒子发生正碰合为一体（碰撞时间极短），则粒子的运动轨迹应是图中的哪一个（实线为原轨迹，虚线为碰后轨迹）（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】 带电粒子在水平方向做匀速圆周运动向心力由洛伦兹力提供，由向心力公式得 解得 当带电粒子运动到M点，突然与一不带电的静止粒子发生正碰合为一体，动量不变，电荷量不变，磁感应强度不变，带电粒子做圆周运动的半径不变，故A正确，BCD错误。 故选A。 4．质子（）和a粒子（）均垂直于磁场方向射入同一匀强磁场，图中1和2分别是质子和a粒子运动的轨迹，则关于两粒子的运动半径r，运动速率v，运动周期T，在磁场（矩形区域）内运动时间t的关系正确的有（　　） A．r1=r2 B．v1=v2 C．T1=T2 D．t1=2t2 【答案】B 【详解】 质子p和α粒子在匀强磁场中作匀速圆周运动，均由洛仑兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 得轨道半径 则运动周期为 根据图象可知 r1：r2=1：2 且质子和α粒子的电荷量之比是1：2，质量之比是1：4，则得 v1=v2 T1：T2=1：2 质子在磁场中运动的时间 t1＝T1 a粒子在磁场中运动的时间 t2＝T2 则 t1=t2 故B正确，ACD错误。 故选B。 5．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核()发生了一次α衰变．放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法不正确的是（　　） A．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙 B．新核Y在磁场中圆周运动的半径为RY= C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为I= D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为 【答案】A 【详解】 A．由动量守恒可知衰变后产生的α粒子与新核Y运动方向相反，所以在磁场中运动的轨迹圆外切，根据 可得，可知α粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，故A错误，符合题意； B．由 可知 新核Y在磁场中圆周运动的半径为 故B正确，不符合题意； C．圆周运动的周期为 环形电流为 故C正确，不符合题意； D．对α粒子由洛伦兹力提供向心力 可得，由质量关系可知衰变后新核Y质量为 由衰变过程中动量守恒 ... ...