高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)25 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 教科版.doc

課時(shí)作業(yè)(二十五)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1如圖所示，在m、n兩極板間有相互正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一束離子沿平行于極板方向進(jìn)入兩板間沿直線運(yùn)動(dòng)，然后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)內(nèi)做半徑相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則這束離子必定具有相同的()a速度b電性c動(dòng)能 d比荷2(2013廣州模擬)如圖所示，空間某一區(qū)域中存在著方向互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)的方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里一個(gè)帶電粒子在這一區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能保持不變，不計(jì)粒子的重力，則帶電粒子運(yùn)動(dòng)的方向可能是()a水平向右 b水平向左c豎直向上 d豎直向下3.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置其主體部分是兩個(gè)d形金屬盒，兩金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，并分別與高頻交流電源兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過(guò)兩盒間的狹縫時(shí)都得到加速，如圖所示現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時(shí)的動(dòng)能，下列方法可行的是()a增大金屬盒的半徑b減小狹縫間的距離c增大高頻交流電壓d減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度4.如圖所示，一個(gè)靜止的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(不計(jì)重力)，經(jīng)電壓u加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，粒子打至p點(diǎn)，設(shè)opx，能夠正確反應(yīng)x與u之間的函數(shù)關(guān)系的是()5如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)b垂直于紙面向里，帶電粒子(重力不計(jì))在垂直于磁場(chǎng)的豎直平面內(nèi)做以o為圓心的沿順時(shí)針?lè)较虻膭蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)p時(shí)，突然加一個(gè)豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)，p和o在同一水平面上下列說(shuō)法中正確的是()a粒子帶正電b勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向向下c粒子在p點(diǎn)處的速度小于在p點(diǎn)處的速度d粒子在p點(diǎn)處的電勢(shì)能大于在p點(diǎn)處的電勢(shì)能6(2013山東煙臺(tái))如圖甲、乙、丙所示，三個(gè)完全相同的半圓形光滑絕緣軌道置于豎直平面內(nèi)，左右兩端點(diǎn)等高，其中乙軌道處在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，丙軌道處在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，三個(gè)相同的帶正電小球同時(shí)從軌道左端最高點(diǎn)處由靜止釋放則三個(gè)小球通過(guò)圓軌道最低點(diǎn)時(shí)()a速度相同b所用時(shí)間相同c對(duì)軌道的壓力相同d均能到達(dá)軌道右端最高點(diǎn)處7.如圖所示，下端封閉且內(nèi)壁光滑、長(zhǎng)度為l的玻璃管豎直放置，管底放置一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球玻璃管所在空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.管口所在的水平面上方有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小emg/q.今使玻璃管以速度v0向右沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，管中的帶電小球離開(kāi)管底向上加速運(yùn)動(dòng)則帶電小球在玻璃管中向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)管壁的壓力情況和離開(kāi)管口以后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r分別是()a壓力為零，軌道半徑rmv0/qbb壓力為非零定值，軌道半徑rmv0/qbc壓力逐漸減小，軌道半徑rmv0/qbd壓力逐漸增大，軌道半徑rmv0/qb8.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)b垂直于紙面向里，帶電粒子(重力不計(jì))在垂直于磁場(chǎng)的豎直平面內(nèi)做以o為圓心的沿順時(shí)方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)p時(shí)，突然加一個(gè)豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，粒子運(yùn)動(dòng)到p點(diǎn)，p和o在同一水平面上下列說(shuō)法中正確的是()a粒子帶正電b勻強(qiáng)電場(chǎng)的方向向下c粒子在p點(diǎn)處的速度小于在p點(diǎn)處的速度d粒子在p點(diǎn)處的電勢(shì)能大于在p點(diǎn)處的電勢(shì)能9(2013北京東城區(qū)示范校)如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場(chǎng)加速后，進(jìn)入速度選擇器(帶電粒子的重力不計(jì))速度選擇器內(nèi)有互相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為e.擋板s上有可讓粒子通過(guò)的狹縫p和記錄粒子位置的膠片a1a2.擋板s下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)下列表述正確的是()a質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具b速度選擇器中的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里c能通過(guò)狹縫p的帶電粒子的速率等于b/ed帶電粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫p，帶電粒子的比荷越小10(2012重慶理綜)有人設(shè)計(jì)了一種帶電顆粒的速率分選裝置，其原理如圖所示兩帶電金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向豎直向上，其中pqnm矩形區(qū)域內(nèi)還有方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)一束比荷(電荷量與質(zhì)量之比)均為的帶正電顆粒，以不同的速率沿著磁場(chǎng)區(qū)域的水平中心線oo進(jìn)入兩金屬板之間其中速率為v0的顆粒剛好從q點(diǎn)處離開(kāi)磁場(chǎng)，然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)收集板重力加速度為g，pq3d，nq2d，收集板與nq的距離為l，不計(jì)顆粒間相互作用求：(1)電場(chǎng)強(qiáng)度e的大?。?2)磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大??；(3)速率為v0(1)的顆粒打在收集板上的位置到o點(diǎn)的距離11.(2012浙江理綜)如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長(zhǎng)金屬板接在電壓可調(diào)的電源上兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量為均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴調(diào)節(jié)電源電壓至u，墨滴在電場(chǎng)區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場(chǎng)、磁場(chǎng)共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的m點(diǎn)(1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度b的值(3)現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置為了使墨滴仍能到達(dá)下板m點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至b，則b的大小為多少？12(2012江蘇單科)如圖所示，待測(cè)區(qū)域中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，根據(jù)帶電粒子射入時(shí)的受力情況可推測(cè)其電場(chǎng)和磁場(chǎng)圖中裝置由加速器和平移器組成，平移器由兩對(duì)水平放置、相距為l的相同平行金屬板構(gòu)成，極板長(zhǎng)度為l、間距為d，兩對(duì)極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等、電場(chǎng)方向相反質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子經(jīng)加速電壓u0加速后，水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為u1的平移器，最終從a點(diǎn)水平射入待測(cè)區(qū)域不考慮粒子受到的重力(1)求粒子射出平移器時(shí)的速度大小v1；(2)當(dāng)加速電壓變?yōu)?u0時(shí)，欲使粒子仍從a點(diǎn)射入待測(cè)區(qū)域，求此時(shí)的偏轉(zhuǎn)電壓u.(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待測(cè)區(qū)域，剛進(jìn)入時(shí)的受力大小均為f.現(xiàn)取水平向右為x軸正方向，建立如圖所示的直角坐標(biāo)系oxyz.保持加速電壓為u0不變，移動(dòng)裝置使粒子沿不同的坐標(biāo)軸方向射入待測(cè)區(qū)域，粒子剛射入時(shí)的受力大小如下表所示射入方向yyzz受力大小ffff請(qǐng)推測(cè)該區(qū)域中電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及可能的方向詳解答案課時(shí)作業(yè)(二十五)1ad離子進(jìn)入的速度滿足v時(shí)，離子在兩板間一定做直線運(yùn)動(dòng)，而與離子的電性和質(zhì)量無(wú)關(guān)，a正確，b錯(cuò)由r可知，當(dāng)這些具有相同速度的離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)b后做半徑相同的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其荷質(zhì)比一定相同，c錯(cuò)，d正確2c帶電粒子所受的洛倫茲力一定對(duì)它不做功，而粒子的動(dòng)能又保持不變，所以可以判斷所受的電場(chǎng)力對(duì)它也沒(méi)有做功，粒子一定沿電場(chǎng)中的等勢(shì)面移動(dòng)，即豎直方向，若是豎直向上運(yùn)動(dòng)，不論是正電荷還是負(fù)電荷，洛倫茲力與電場(chǎng)力一定方向相反，可能平衡而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，粒子的動(dòng)能保持不變；若是豎直向下運(yùn)動(dòng)，不論是正電荷還是負(fù)電荷，洛倫茲力與電場(chǎng)力一定方向相同，在兩力的作用下做曲線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做功，粒子的動(dòng)能將發(fā)生變化，故只有c正確3a粒子最后射出時(shí)的旋轉(zhuǎn)半徑為d形盒的最大半徑r，r，ekmv2.可見(jiàn)，要增大粒子射出時(shí)的動(dòng)能，應(yīng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度b和增大d形盒的半徑r，故正確答案為a.4b帶電粒子在電場(chǎng)中做加速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理有：qumv2，帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)有：，整理得：x2u，故b正確5cd由左手定則可知粒子帶負(fù)電，a錯(cuò)；在p點(diǎn)粒子受到洛倫茲力的方向豎直向上，粒子受到電場(chǎng)力后做離心運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力方向向下，故電場(chǎng)方向向上，b錯(cuò)；粒子從p點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到p的過(guò)程電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減小，故粒子在p點(diǎn)處的速度小于在p點(diǎn)處的速度，c正確；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，d正確6d圖甲、乙中只有重力做功，圖丙除重力做功外，還有電場(chǎng)力做功，所以三個(gè)小球到最低點(diǎn)時(shí)，速度不同，時(shí)間不同，結(jié)合牛頓第二定律可判斷，三個(gè)小球?qū)壍赖膲毫Σ煌?，a、b、c錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒可知，三個(gè)小球均能到達(dá)軌道右端最高點(diǎn)處，d正確7d帶電小球的速度方向和洛倫茲力方向如圖所示隨著小球豎直分速度的增加，合速度v在增大，洛倫茲力qvb在增大，同時(shí)方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，洛倫茲力在水平方向的分量也在增大故對(duì)管壁的壓力逐漸增大小球離開(kāi)管口時(shí)的速度為水平分速度v0與豎直分速度vy的矢量和，大于v0，故選d.8cd由左手定則可知粒子帶負(fù)電，a錯(cuò)；在p點(diǎn)粒子受到洛倫茲力的方向豎直向上，粒子受到電場(chǎng)力后做離心運(yùn)動(dòng)，則電場(chǎng)力方向向下，故電場(chǎng)方向向上，b錯(cuò)；粒子從p點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到p的過(guò)程電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減小，故粒子在p點(diǎn)處的速度小于在p點(diǎn)處的速度，c正確；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，d正確9a在加速電場(chǎng)中粒子所受電場(chǎng)力向下，即粒子帶正電，在速度選擇器中，電場(chǎng)力水平向右，洛倫茲力水平向左，因此速度選擇器中磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，b錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)速度選擇器時(shí)滿足qeqvb，可知能通過(guò)狹縫p的帶電粒子的速率等于，c錯(cuò)誤；帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有r，可見(jiàn)當(dāng)v相同時(shí)，r，所以可以用來(lái)區(qū)分同位素，且r越小，比荷就越大，d錯(cuò)誤10解析：(1)設(shè)帶電顆粒的電荷量為q，質(zhì)量為m.有eqmg將代入，得ekg.(2)如圖甲所示，有qv0br2(3d)2(rd)2得b.(3)如圖乙所示，有qv0bmtan y1r1y2ltan yy1y2得yd(5).答案：見(jiàn)解析11解析：(1)墨滴在電場(chǎng)區(qū)域做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有qmg由式得：q由于電場(chǎng)方向向下，電荷所受電場(chǎng)力向上，可知：墨滴帶負(fù)電荷(2)墨滴垂直進(jìn)入電、磁場(chǎng)共存區(qū)域，重力仍與電場(chǎng)力平衡，合力等于洛倫茲力，墨滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有qv0bm考慮墨滴進(jìn)入磁場(chǎng)和撞板的幾何關(guān)系，可知墨滴在該區(qū)域恰完成四分之一圓周運(yùn)動(dòng)，則半徑rd由、式得b(3)根據(jù)題設(shè)，墨滴運(yùn)動(dòng)軌跡如圖，設(shè)圓周運(yùn)動(dòng)半徑為r，有qv0bm由圖示可得：r2d2(r)2得rd聯(lián)立、式可得：b答案：(1)負(fù)電荷(2)(3)12解析：(1)設(shè)粒子射出加速器的速度為v0由動(dòng)能定理有qu0mv由題意得v1v0，即v1 .(2)在第一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，設(shè)粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t加速度的大小a在離開(kāi)時(shí)，豎直分速度vyat豎直位移y1at2水平位移lv1t粒子在兩偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)歷時(shí)間也為t豎直位移y2vyt由題意知，粒子豎直總位移y2y1y2解得y則當(dāng)加速電壓為4u0時(shí)，u4u1.(3)(a)由沿x軸方向射入時(shí)的受力情況可