2019屆高中物理二輪復習 熱點題型專練 專題8.3 帶電粒子在復合場中運動(含解析)

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1、專題8.3帶電粒子在復合場中運動 1.有一個帶電荷量為+q、重力為G的小球,從兩豎直的帶電平行板上方h處自由落下,兩極板間另有勻強磁場,磁感應強度為B,方向如圖所示,則帶電小球通過有電場和磁場的空間時,下列說法正確的是 (  ) A.一定做曲線運動 B.不可能做曲線運動 C.有可能做勻加速運動 D.有可能做勻速運動 答案:A 解析:由于小球在下落過程中速度變化,洛倫茲力會變化,小球所受合力變化,故小球不可能做勻速或勻加速運動,B、C、D錯,A正確。 2.如圖所示,從S處發(fā)出的熱電子經加速電壓U加速后垂直進入相互垂直的勻強電場和勻強磁場中,發(fā)現電子流向上極板偏轉,不考慮電

2、子本身的重力。設兩極板間電場強度為E,磁感應強度為B。欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過,只采取下列措施,其中可行的是 (  ) A.適當減小電場強度E B.適當減小磁感應強度B C.適當增大加速電場的寬度 D.適當減小加速電壓U 答案:A 3.如圖所示,在勻強電場和勻強磁場共存的區(qū)域內,電場的場強為E,方向豎直向下,磁場的磁感應強度為B,方向垂直紙面向里,一質量為m的帶電粒子,在場區(qū)內的一豎直平面做勻速圓周運動,則可判斷該帶電質點 (  ) A.帶有電量為的正電荷 B.沿圓周逆時針運動 C.運動的角速度為 D.運動的速率為 答案:C 4.如圖所示,某種帶電

3、粒子由靜止開始經電壓為U1的電場加速后,射入兩水平放置、電勢差為U2的兩導體板間的勻強電場中,帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入,穿過兩板后又垂直于磁場方向射入邊界線豎直的勻強磁場中,則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計重力,不考慮邊緣效應) (  ) A.d隨U1變化,d與U2無關 B.d與U1無關,d隨U2變化 C.d隨U1變化,d隨U2變化 D.d與U1無關,d與U2無關 答案:A 解析:設帶電粒子剛進入磁場時的速度為v,與水平方向夾角為θ。粒子在磁場中運動過程,qvB=m,R=,M、N兩點間距離d=2Rcosθ==。對粒

4、子在加速電場中運動過程:qU=mv,聯(lián)立可看出d隨U1變化,與U2無關。 5.如圖所示的虛線區(qū)域內,充滿垂直于紙面向里的勻強磁場和豎直向下的勻強電場。一帶電粒子a(不計重力)以一定的初速度由左邊界的O點射入磁場、電場區(qū)域,恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O′(圖中未標出)穿出,若撤去該區(qū)域內的磁場而保留電場不變,另一個同樣的粒子b(不計重力)仍以相同初速度由O點射入,從區(qū)域右邊界穿出,則粒子b (  ) A.穿出位置一定在O′點下方 B.穿出位置一定在O′點上方 C.運動時,在電場中的電勢能一定減小 D.在電場中運動時,動能一定減小 答案:C 增大,故C項正確,D項錯誤。

5、14.如圖所示,空間存在互相垂直的勻強電場和勻強磁場,圖中虛線為勻強電場的等勢線,一不計重力的帶電粒子在M點以某一初速度垂直等勢線進入正交電磁場中,運動軌跡如圖所示(粒子在N點的速度比在M點的速度大).則下列說法正確的是(  ) A.粒子一定帶正電 B.粒子的運動軌跡一定是拋物線 C.電場線方向一定垂直等勢面向左 D.粒子從M點運動到N點的過程中電勢能增大 15.如圖所示,空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場,電場和磁場相互垂直.在電磁場區(qū)域中,有一個光滑絕緣圓環(huán),環(huán)上套有一個帶正電的小球.O點為圓環(huán)的圓心,a、b、c為圓環(huán)上的三個點,a點為最高點,c點為最低點

6、, bd沿水平方向.已知小球所受電場力與重力大小相等.現將小球從環(huán)的頂端a點由靜止釋放,下列判斷正確的是(  ) A.當小球運動到c點時,洛倫茲力最大 B.小球恰好運動一周后回到a點 C.小球從a點運動到b點,重力勢能減小,電勢能減小 D.小球從b點運動到c點,電勢能增大,動能增大 16.(多選)如圖所示,空間同時存在豎直向上的勻強磁場和勻強電場,磁感應強度為B,電場強度為E.一質量為m,電量為q的帶正電小球恰好處于靜止狀態(tài),現在將磁場方向順時針旋轉30°,同時給小球一個垂直磁場方向斜向下的速度v,則關于小球的運動,下列說法正確的是(  ) A.小球做勻速圓周運動

7、B.小球運動過程中機械能守恒 C.小球運動到最低點時電勢能增加了 D.小球第一次運動到最低點歷時 【答案】AD 【解析】小球在復合電磁場中處于靜止狀態(tài),只受兩個力作用,即重力和電場力且兩者平衡.當把磁場順時針方向傾斜30°,且給小球一個垂直磁場方向的速度v,則小球受到的合力就是洛倫茲力,且與速度方向垂直,所以帶電粒子將做勻速圓周運動,選項A正確.由于帶電粒子在垂直于紙面的傾斜平面內做勻速圓周運動,運動過程中受到電場力要做功,所以機械能不守恒,選項B錯誤.電場力從開始到最低點克服電場力做功為W=EqRsin 30°=mg××=,所以電勢能的增加量為,選項C錯誤.小球第一次運動到低點的時間

8、為T=,所以選項D正確.故選AD. 16.如圖所示為研究某種帶電粒子的裝置示意圖,粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直線射到熒光屏上的O點,出現一個光斑.在垂直于紙面向里的方向上加一磁感應強度為B的勻強磁場后,粒子束發(fā)生偏轉,沿半徑為r的圓弧運動,打在熒光屏上的P點,然后在磁場區(qū)域再加一豎直向下,場強大小為E的勻強電場,光斑從P點又回到O點,關于該粒子(不計重力),下列說法正確的是(  ) A.粒子帶負電 B.初速度為v= C.比荷為= D.比荷為= 17.據報道,我國實施的“雙星”計劃發(fā)射的衛(wèi)星中放置了一種“磁強計”,用于測定地磁場的磁感應強度等研究項目.磁強計的原理

9、如圖所示:電路中有一段金屬導體,它的橫截面是寬為a、高為b的長方形,放在沿y軸正方向的勻強磁場中,導體中通有沿x正方向、大小為I的電流.已知金屬導體單位體積中的自由電子數為n,電子電量為e.金屬導電過程中,自由電子做定向移動可視為勻速運動.若測出金屬導體前后兩個側面間(z=a為前側面,z=0為后側面)的電勢差為U,那么(  ) A.前側面電勢高,B= B.前側面電勢高,B= C.后側面電勢高,B= D.后側面電勢高,B= 【答案】C 【解析】電子定向移動形成電流,根據電流的方向得出電子定向移動的方向,根據左手定則,判斷出電子的偏轉方向,在前后兩側面間形成電勢差,最終電子在電場力和

10、洛倫茲力的作用下平衡,根據平衡求出磁感應強度的大?。娮佣ㄏ蛞苿拥姆较蜓豿軸負向,所以電子向前側面偏轉,則前側面帶負電,后側面失去電子帶正電,后側面的電勢較高,當金屬導體中自由電子定向移動時受洛倫茲力作用向前側面偏轉,使得前后兩側面間產生電勢差,當電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時,前后兩側面間產生恒定的電勢差.因而可得=Bev,q=n(abvt)e,I==neabv,由以上幾式解得磁場的磁感應強度B=,故C正確. (1)因為=2=2d所以R=2d。 第2秒內,僅有磁場: qvB0=m=m。 第3秒內,僅有電場:d=··()2。 所以=v。粒子帶正電,故磁場方向垂直紙面向外。

11、(2)Δt==×=·==·,Δt′==Δt。故第2個粒子擊中C點的時刻為(2+Δt)s。 23.如圖所示,一帶電粒子以某一速度在豎直平面內做直線運動,經過一段時間后進入一垂直于紙面向里、磁感應強度為B的圓形勻強磁場(圖中未畫出磁場區(qū)域),粒子飛出磁場后垂直電場方向進入寬為L的勻強電場,電場強度大小為E,方向豎直向上,當粒子穿出電場時速度大小變?yōu)樵瓉淼谋?,已知帶電粒子的質量為m,電量為q,重力不計。粒子進入磁場時的速度如圖所示與水平方向60°角,試解答: (1)粒子帶什么性質的電? (2)帶電粒子在磁場中運動時速度多大? (3)圓形磁場區(qū)域的最小面積為多大? 答案:(1)負電 (2) (3) (3)如圖所示,帶電粒子在磁場中所受到洛倫茲力作為向心力, 設在磁場中做圓周運動的半徑為R,圓形磁場區(qū)域的半徑為r, 8

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