人教版高中物理全套試題8第3講 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、 課下限時(shí)集訓(xùn)) 100分時(shí)間：40分鐘 滿分：() 60分10小題，每小題6分，共一、選擇題(本題共角進(jìn)入勻45q，帶電荷量為的微粒以速度v與水平方向成1.如圖1所示，質(zhì)量為m則下列說(shuō)法正確的如果微粒做勻速直線運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。) 是( 1 圖 微粒受電場(chǎng)力、洛倫茲力、重力三個(gè)力作用A 微粒受電場(chǎng)力、洛倫茲力兩個(gè)力作用Bmg2 EC勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度 qv 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度BD vq 因?yàn)槲⒘Ｗ鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，所以微粒所受合力為零，A 解析：選受力分析如圖所示，微粒在重力、電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡狀mg，磁感應(yīng)強(qiáng)度，得電場(chǎng)強(qiáng)度2mgE，態(tài)，可知，qEmgq

2、vB qmg2 。vq、Q22.如圖所示，光滑絕緣桿固定在水平位置上，使其兩端分別帶上等量同種正電荷1，桿上套著一帶正電小球，整個(gè)裝置處在一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直紙面向Q2下列說(shuō)法中正確的在小球從右到左的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，里，將靠近右端的小球從靜止開始釋放，) ( 是 2 圖 A小球受到的洛倫茲力大小變化，但方向不變 小球受到的洛倫茲力將不斷增大B 小球的加速度先減小后增大C 小球的電勢(shì)能一直減小D從中點(diǎn)向兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度增大且方向QQ、連線上中點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度為零， 選解析：AC21小球的加速度先減小小球從右向左運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，故小球所受電場(chǎng)力指向中點(diǎn)，都指向中點(diǎn)，項(xiàng)正確；速度先增大后減小，洛倫茲力

3、大小變化，由左手定則知，洛倫茲力方向C后增大， 項(xiàng)錯(cuò)誤。B項(xiàng)錯(cuò)誤；小球的電勢(shì)能先減小后增大，D不變，故A項(xiàng)正確，年度國(guó)2011安慶模考)在粒子加速領(lǐng)域中具有開創(chuàng)貢獻(xiàn)的物理學(xué)家謝家麟獲得3(2012年代參與了北80。謝家麟在20世紀(jì)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)項(xiàng)被譽(yù)為“中國(guó)的諾貝爾獎(jiǎng)”負(fù)比荷相等的正、京正負(fù)電子環(huán)形對(duì)撞機(jī)的研究。環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向同時(shí)注入對(duì)撞機(jī)的高真U離子都由靜止經(jīng)過(guò)電壓為。正、負(fù)離B空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為然后在碰撞區(qū)子在環(huán)狀空腔內(nèi)只受洛倫茲力作用而沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，)

4、( 迎面相撞，不考慮相對(duì)論效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是 3 圖 所加的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向應(yīng)垂直圓環(huán)平面向外Aq B越小越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B若加速電壓一定，離子的比荷 mq 一定時(shí)，比荷相同的離子加速后，質(zhì)量大的離子動(dòng)能小C磁感應(yīng)強(qiáng)度B m U越大，離子在環(huán)狀空腔磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)D對(duì)于給定的正、負(fù)離子，加速電壓離子在環(huán)狀空腔內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力指向圓心，由左手定則可知，磁B 解析：選12一定，r，而運(yùn)動(dòng)的半徑qU錯(cuò)；離子加速，由動(dòng)能定理得mv場(chǎng)方向垂直環(huán)面向內(nèi)，則A 2vmmT2mU1，所以B對(duì)，Cr則 錯(cuò)；離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，與加速電壓 qBqqBB2U無(wú)關(guān)，則D錯(cuò)。 4.如圖4所示，在同時(shí)存

5、在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的空間中取正交的坐標(biāo)系Oxyz(z軸正方向豎直向上)，一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子(重力不能忽略)從原點(diǎn)O以速度v沿y軸正方向出發(fā)。下列說(shuō)法正確的是( ) 圖4 A若電場(chǎng)沿z軸正方向、磁場(chǎng)沿y軸正方向，粒子只能做曲線運(yùn)動(dòng) 軸正方向，粒子可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)z軸正方向、磁場(chǎng)沿z若電場(chǎng)沿BC若電場(chǎng)沿x軸正方向、磁場(chǎng)沿z軸正方向，粒子有可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) D若電場(chǎng)沿x軸正方向、磁場(chǎng)沿x軸負(fù)方向，粒子有可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 解析：選B A選項(xiàng)中若電場(chǎng)力平衡了粒子的重力，則粒子沿y軸正方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；B選項(xiàng)中，若電場(chǎng)力平衡了粒子的重力，則粒子僅受洛倫茲力充當(dāng)向心力，

6、所以可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，B選項(xiàng)正確；C選項(xiàng)中，電場(chǎng)力沿x軸正方向，洛倫茲力沿x軸正方向，這兩力與重力的合力不為零，粒子不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；D選項(xiàng)中，電場(chǎng)力沿x軸正方向而重力豎直向下，電場(chǎng)力不能平衡重力，所以這三力的合力不能總是指向圓心，故無(wú)法做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 5.如圖5所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)相互垂直，現(xiàn)有一束帶電粒子(不計(jì)重力)，以速度v沿圖示方向恰能直線穿過(guò)，下列分析正確的是( ) 0 圖5 A如果讓平行板電容器左極板為正極，則帶電粒子必須從下向上以v進(jìn)入該區(qū)域才能0沿直線穿過(guò) B如果帶電粒子以小于v的速度沿v方向射入該區(qū)域時(shí)，其電勢(shì)能越來(lái)越小 00C如果帶負(fù)電粒

7、子速度小于v，仍沿v方向射入該區(qū)域時(shí)，其電勢(shì)能越來(lái)越大 00D無(wú)論帶正電還是帶負(fù)電的粒子，若從下向上以速度v進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，其動(dòng)能都一定0增加 解析：選ABD 若左板帶正電，以正電荷為例，粒子從上方進(jìn)入時(shí)，電場(chǎng)力向右，洛倫茲力也向右，粒子不可能做直線運(yùn)動(dòng)，所以粒子應(yīng)從下方進(jìn)入，A正確；如果粒子以小于v的速度沿v方向射入該區(qū)域，則無(wú)論粒子帶正電還是帶負(fù)電，電場(chǎng)力大于洛倫茲力，電00場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，所以B正確，C錯(cuò)；若粒子從下方進(jìn)入，無(wú)論粒子帶正電還是帶負(fù)電，洛倫茲力與電場(chǎng)力同方向，粒子不可能做直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力總是做正功，動(dòng)能一定增加，所以D正確。 6(2012大連模擬)某電子以固定的正電荷

8、為圓心在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)方向垂直于它的運(yùn)動(dòng)平面，電子所受正電荷的電場(chǎng)力恰好是磁場(chǎng)對(duì)它的作用力的3倍。若電子電荷量為e、質(zhì)量為m，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，那么電子運(yùn)動(dòng)的可能角速度是( ) 4Be3BeB. A. mmBe2BeD. C. mm當(dāng)兩力方向相同時(shí)有：電子受電場(chǎng)力和洛倫茲力作用而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， AC選解析：Be42正確；當(dāng)兩力方向相反時(shí)有A，故Be3v，vrEeevBm，聯(lián)立解得r，Ee mBe22 正確。，mCr，與上面式子聯(lián)立得EeevB mE如圖6所示，兩虛線之間的空間內(nèi)存在著正交或平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)7(2013南京模擬)從電磁復(fù)合場(chǎng)上方的某一高度質(zhì)量為m)，有一個(gè)帶正電的小

9、球(電荷量為q，和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B) ( 處自由落下。那么，帶電小球可能沿直線通過(guò)的電磁復(fù)合場(chǎng)是 6 圖不能平衡，不能直線通過(guò)與FCD A圖中，由于重力的加速，水平方向F選解析：電洛CF垂直紙面向外，小球受的重力和電場(chǎng)力在豎直方向，不可能直線下落；A圖；B圖中洛圖中，圖中只要斜向上的電場(chǎng)力和重力的合力與洛倫茲力等大反向，即可勻速直線穿過(guò)；D 重力和電場(chǎng)力在豎直方向與速度平行，且不受洛倫茲力，可直線穿過(guò)。軸正方向xe電荷量為的質(zhì)子以某一初速度從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿8.如圖7所示，質(zhì)量為m，；Ed)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為5若場(chǎng)區(qū)僅存在平行于y軸向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子通過(guò)P(d，進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，k點(diǎn)。不計(jì)質(zhì)子的重力。設(shè)上P若場(chǎng)區(qū)

10、僅存在垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子也能通過(guò)，則下列說(shuō)法中正確的是B述勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為) ( 7 圖E3E5kk EB E A ededmE2mE kk D B BCeded解析：選D 只有電場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)初速度為v，x方向dvt，y方向：00vydt得v2v， 0y2E215k222 ，故mvv E5m(v，v) 0y00km22vm0 ，d只有磁場(chǎng)時(shí)，由幾何知識(shí)可得，軌跡半徑r eBvmmE2 0k 。B eded9.(2012哈爾濱?？?如圖8所示，一帶電粒子，質(zhì)量為m，電荷量為q，以一定的速度沿水平直線AB方向通過(guò)一正交的電磁場(chǎng)，磁

11、感應(yīng)強(qiáng)度為B，電場(chǎng)強(qiáng)度為E。粒子沿垂1直等邊三角形磁場(chǎng)邊框的AB邊方向由中點(diǎn)的小孔O進(jìn)入另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，該三角形磁場(chǎng)的邊長(zhǎng)為a，經(jīng)過(guò)兩次與磁場(chǎng)邊框碰撞(碰撞過(guò)程遵從反射定律)后恰好返回到小孔O，則以下說(shuō)法正確的是( ) 圖8 A該帶電粒子一定帶正電 EB該帶電粒子的速度為 B12mEC等邊三角形磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 Bqa1D該粒子返回到小孔O之后仍沿BA直線運(yùn)動(dòng) 解析：選BC 由于磁場(chǎng)的方向沒有明確，因此無(wú)法確定帶電粒子的電性；由粒子做直E線運(yùn)動(dòng)不難得出，該粒子做的一定是勻速直線運(yùn)動(dòng)，則由EqBqv可得v；進(jìn)入三角 1B1形磁場(chǎng)區(qū)后，經(jīng)過(guò)2次碰撞恰好返回到小孔O，經(jīng)分析可知，該粒子在其中做勻速圓

12、周運(yùn)動(dòng)mv2aamE的半徑為，由可得B；當(dāng)粒子重新返回到小孔O時(shí)，由粒子的受力不難得出 222BqBqa12電場(chǎng)力和洛倫茲力同向，故不能沿直線運(yùn)動(dòng)。 10.如圖9所示，粗糙的足夠長(zhǎng)的豎直木桿上套有一個(gè)帶電的小球，整個(gè)裝置處在由水平勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)組成的足夠大的復(fù)合場(chǎng)中，小球由靜止開始下滑，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的vt圖象如圖10所示，其中正確的是( ) 圖9 圖10 解析：選C 小球下滑過(guò)程中，qE與qvB反向，開始下落時(shí)qE qvB，所以amg?qEqvB?mg?qvBqE?，隨下落速度v的增大a逐漸增大；當(dāng)qE0.60 T) 2252626 kg (3)B8.0kg m10

13、10答案：(1)5.010m/s (2)4.00.60 T或20.60 T) (B2在水平地面上方有一范圍足夠大的互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)12)12. (20分如圖所示，的帶正電微qmB磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，垂直紙面向里。一質(zhì)量為、帶電荷量為重力加v做速度大小為垂直于磁場(chǎng)方向的平面粒在此區(qū)域內(nèi)沿豎直平面()的勻速圓周運(yùn)動(dòng)， g速度為。 圖12 (1)求此區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向； (2)若某時(shí)刻微粒在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，速度與水平方向的夾角為60，且已知P點(diǎn)與水平地面間的距離等于其做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，求該微粒運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)與水平地面間的 距離；1且不計(jì)電場(chǎng)將電場(chǎng)強(qiáng)度的大小變?yōu)樵瓉?lái)的(方向不變，(3)當(dāng)帶電微粒運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)， 2 變化對(duì)原磁場(chǎng)的影響)，且?guī)щ娢⒘Ｄ苈渲恋孛?，求帶電微粒落至地面時(shí)的速度大小。由于帶電微粒可以在電場(chǎng)、磁場(chǎng)和重力場(chǎng)共存的區(qū)域內(nèi)沿豎直平面做勻速圓解析：(1)因此電場(chǎng)強(qiáng)度的方向豎直周運(yùn)動(dòng)，表明帶電微粒所受的電場(chǎng)力和重力大小相等、方向相反， E，向上。設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為 qE，則有mgmg 。即E q R，根據(jù)牛頓第二定律和洛倫茲力公式有(2)設(shè)帶電微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑為2vm ，qvB Rvm 。解得R qB該微粒運(yùn)動(dòng)由幾何關(guān)系可知，依題意可畫出帶電微粒做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示