帶電粒子在復(fù)合場中的運動及應(yīng)用實例.

1、高三物理高考第一輪總復(fù)習(xí)( 二十四 )帶電粒子在復(fù)合場中的運動及應(yīng)用實例1. 不計重力的負(fù)粒子能夠在如圖所示的正交勻強電場和勻強磁場中勻速直線穿過 設(shè)產(chǎn)生勻強電場的兩極板間電壓為U，距離為 d，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，粒子電荷量為q，進入速度為v，以下說法正確的是()A若同時增大U和 B，其他條件不變，則粒子一定能夠直線穿過B若同時減小d 和增大 v，其他條件不變，則粒子可能直線穿過C若粒子向下偏，能夠飛出極板間，則粒子動能一定減小D若粒子向下偏，能夠飛出極板間，則粒子的動能有可能不變2如圖所示，一束正離子從S點沿水平方向射出，在沒有偏轉(zhuǎn)電場、磁場時恰好擊中熒光屏上的坐標(biāo)原點O；若同時加上電

2、場和磁場后，正離子束最后打在熒光屏上坐標(biāo)系的第象限中，則所加電場E 和磁場 B 的方向可能是 ( 不計離子重力及其之間相互作用力)()AE 向下， B 向上BE 向下，B向下CE 向上， B 向下DE 向上，B向上3. 三個帶正電的粒子 a、 b、 c( 不計重力 ) 以相同動能水平射入正交的電磁場中，軌跡如圖所示關(guān)于它們的質(zhì)量ma、 mb、mc 的大小關(guān)系和粒子a 動能變化，下列說法正確的是()Ama mb mcBma mb mcC粒子 a 動能增加D粒子 a 動能減少4. 如圖所示，空間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場，電場的方向豎直向下，磁場方向水平( 圖中垂直紙面向里) ，一帶電油滴P

3、 恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列說法正確的是()A若僅撤去電場，P可能做勻加速直線運動B若僅撤去磁場，P可能做勻加速直線運動C若給 P 一初速度， P 不可能做勻速直線運動D若給 P 一初速度， P 可能做勻速圓周運動5如圖所示，一束帶電粒子( 不計重力，初速度可忽略) 緩慢通過小孔O1 進入極板間電壓為 U 的水平加速電場區(qū)域，再通過小孔O2 射入相互正交的恒定勻強電場、磁場區(qū)域，其中磁場的方向如圖所示，收集室的小孔O3 與O1、 O2 在同一條水平線上則()A該裝置可篩選出具有特定質(zhì)量的粒子B該裝置可篩選出具有特定電荷量的粒子C該裝置可篩選出具有特定速度的粒子D該裝置可篩選出具有特定動能的粒子6

4、. 如圖所示是質(zhì)譜儀工作原理的示意圖，帶電粒子a、b 經(jīng)電壓U加速 (在A 點初速度為0) 后，進入磁感應(yīng)強度為B 的勻強磁場做勻速圓周運動，最后分別打在感光板S 上的x1、 x2 處圖中半圓形的虛線分別表示帶電粒子a、b 所通過的路徑，則()Aa 的質(zhì)量一定大于b 的質(zhì)量Ba 的電荷量一定大于b 的電荷量Ca 運動的時間大于b 運動的時間Da 的比荷大于b 的比荷7. 如圖，空間某一區(qū)域內(nèi)存在著相互垂直的勻強電場和勻強磁場，一個帶電粒子以某一初速度由A 點進入這個區(qū)域沿直線運動， 從 C點離開區(qū)域；如果這個區(qū)域只有電場，則粒子從B 點離開場區(qū)；如果這個區(qū)域只有磁場，則粒子從D點離開場區(qū)；設(shè)粒

5、子在上述三種情況下，從A到 B點、A到 C點和A 到 D點所用的時間分別是t 1、t 2 和t 3，比較t 1、t 2 和t 3 的大小， 則有 ( 粒子重力忽略不計)()At 1 t 2 t 3Bt 2 t 1 t 3Ct 1 t 2 t 3Dt 1 t 3 t 28如圖甲所示是回旋加速器的示意圖，其核心部分是兩個D形金屬盒，在加速帶電粒子時，兩金屬盒置于勻強磁場中，并分別與高頻電源相連帶電粒子在磁場中運動的動能Ek 隨時間t 的變化規(guī)律如圖乙所示，若忽略帶電粒子在電場中的加速時間，則下列判斷中正確的是 ()A在 kt圖中應(yīng)有t43t3221EttttB高頻電源的變化周期應(yīng)該等于t n t

6、n1C粒子加速次數(shù)越多，粒子最大動能一定越大D要想粒子獲得的最大動能越大，則要求D形盒的面積也越大9. 質(zhì)譜儀是測帶電粒子質(zhì)量和分析同位素的一種儀器，它的工作原理是帶電粒子 ( 不計重力 ) 經(jīng)同一電場加速后，垂直進入同一勻強磁場做圓周運動，然后利用相關(guān)規(guī)律計算出帶電粒子質(zhì)量其工作原理如圖所示虛線為某粒子運動軌跡，由圖可知() A此粒子帶負(fù)電B下極板S2 比上極板 S1 電勢高C若只增大加速電壓U，則半徑 r 變大D若只增大入射粒子的質(zhì)量，則半徑r 變小10如圖所示， MN是一段在豎直平面內(nèi)半徑為1 m 的光滑的 1/4圓弧軌道，軌道上存在水平向右的勻強電場 軌道的右側(cè)有一垂直紙面向里的勻強磁

7、場，磁感應(yīng)強度為10.1T現(xiàn)B有一帶電荷量為1 C 、質(zhì)量為 100 g 的帶正電小球從M點由靜止開始自由下滑，恰能沿NP方向做直線運動，并進入右側(cè)的復(fù)合場( NP沿復(fù)合場的中心線 ) 已知 A、B 板間的電壓為UBA2V，板間距離d2 m，板的長度 3 m，若小球恰能從板的右邊沿飛出，g取 10 m/s 2. 求：L(1) 小球運動到 N點時的速度 v 的大小(2) 水平向右的勻強電場的電場強度E 的大小(3) 復(fù)合場中的勻強磁場的磁感應(yīng)強度B2 的大小11. 如圖所示，矩形 abcd 關(guān)于 x 軸對稱，長 ad 2L，寬 ab L，三角形 Oab區(qū)域內(nèi)存在豎直向下的勻強電場，梯形 Obcd

8、區(qū)域內(nèi)存在垂直于紙面向外的勻強磁場一個質(zhì)量為 m、電荷量為 q 的帶電粒子 ( 不計重力 )以初速度 v 從 P 點沿 x 軸正方向進入電場，穿過電場后從Ob邊上 Q點處進入磁場，然后從y軸負(fù)半軸上的點 ( 圖中未標(biāo)出 ) 垂直于y軸離開磁場，M242已知 OP 3L， OQ9L，試求：(1) 勻強電場的場強 E大小；(2) 勻強磁場的磁感應(yīng)強度 B的大小12. 絕緣水平面 ab 與處在豎直平面內(nèi)的半圓形絕緣軌道bcd相切于b點，半圓軌道的半徑為. 過b點的豎直平面的左側(cè)RMN有水平向右的勻強電場，右側(cè)有正交的電、磁場，磁場的磁感應(yīng)強度為 B，方向垂直于紙面向里，如圖所示，比荷為k 的帶電小球

9、從水平面上某點由靜止釋放，過b點進入右側(cè)后能沿半圓形軌道bcd運動且對軌道始終MN無壓力，小球從 d 點再次進入 MN左側(cè)后正好落在 b 點，不計一切摩擦，重力加速度為g，求：(1) 小球進入電、磁場時的速度大小v；(2) MN右側(cè)的電場強度大小 E2；(3) MN左側(cè)的電場強度大小 E1；(4) 小球釋放點到 b 點的距離 x.答案：(二十四)UU1BC粒子能夠直線穿過，則有qd qvB，即vBd，若U、 B 增大的倍數(shù)不同，粒子不能沿直線穿過，A 錯誤，同理B正確；粒子向下偏，電場力做負(fù)功，又W洛 0，所以Ek 0，C 正確 D 錯誤2A正離子束打到第象限，相對原入射方向向下，所以電場E方

10、向向下；根據(jù)左手定則可知磁場B方向向上，故A 正確3AD粒子a 受的電場力向下、受的洛倫茲力向上，又a 向上偏，說明a 受的洛倫茲力大，故推出a 的初速度大又三個粒子動能相同，故a 的質(zhì)量小，因此選項A 對； a 向上偏，電場力對其做負(fù)功，洛倫茲力不做功，故a 動能減少，因此選項D對4D由題意可知，帶電粒子所受的重力與電場力平衡，若P的初速度垂直于磁感線方向，則P 可能做勻速圓周運動，若P的初速度沿磁感線方向，則P 可能做勻速直線運動，C 錯誤， D 正確；若僅撤去電場，帶電粒子在重力作用下先加速，由于洛倫茲力的大小與速度大小成正比，故所受的合外力將發(fā)生變化，帶電粒子不可能做勻加速直線運動，A

11、 錯誤；若僅撤去磁場， P 仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，B 錯誤5 C速度選擇器的工作原理：帶電粒子垂直射入正交的勻強電場和勻強磁場組成的復(fù)合場空間，所受的電場力和洛倫茲力方向相反，大小相等本題中粒子若要無偏轉(zhuǎn)地通過區(qū)域，通過收集室的小孔3，需要滿足，即粒子的速度v / ，C正確OqEqvBE B6D粒子經(jīng)電場加速的過程，由動能定理有：120；粒子在磁場中運動，由牛頓第qU 2mvv212mUabqq0a二定律知0，所以 ，由圖知<R，故b， A、 B 錯、 D 對；因周期為TBq>BqvmRRRmamb2 mT Bq ，運行時間為2，所以 a 運動的時間小于b 運動的時間， C 錯7C8A帶

12、電粒子在兩D形盒內(nèi)做圓周運動時間等于半個圓周運動周期，而粒子運動周期 T2 mtt t t tt ， A 正確；高頻電源的變化周期應(yīng)該等于 qB 與粒子速度無關(guān)，則有4233212( t n t n1) ，B 錯誤；由RmvD 形盒內(nèi)可知：粒子最后獲得的最大動能與加速次數(shù)無關(guān)，與qB磁感應(yīng)強度和 D形盒半徑有關(guān)，故 C、 D 錯誤9C粒子從3 小孔進入磁場中，速度方向向下，粒子向左偏轉(zhuǎn)，由左手定則可知粒子S帶正電帶正電的粒子在S 和 S 兩板間加速，則要求場強的方向向下，那么S 板的電勢高于12112mvS2 板的電勢粒子在電場中加速，由動能定理有2mv qU，在磁場中偏轉(zhuǎn)，則有r qB，聯(lián)立

13、兩式解得 r 2UmU或只增大 m時，粒子的軌道半徑都變大qB2 ，由此式可以看出只增大10解析：(1) 小球沿 NP做直線運動，由平衡條件可得：mg qvB1解得 v 10 m/s.12(2) 小球從 M點到 N點的過程中，由動能定理得：mgR qER 2mv代入數(shù)據(jù)解得： E 4 N/C.(3) 在板間復(fù)合場中小球受電場力BA/d 1 N 與重力平衡，故小球做勻速圓周運動qU設(shè)運動半徑為R，由幾何知識得：R2L2 ( R d) 2，解得： R 5 m22由 qvB2 mv/ R，解得： B2 0.2 T.答案：(1)10 m/s(2)4 N/C(3)0.2 T11.解析：(1) 根據(jù)題意，

14、 Ob 與 x 軸的夾角為45°，帶電粒子在電場中做類平拋運動，設(shè)在電場中運動時間為t ，場強為 E，則xOQ·cos 45 ° vt1xOP OQ·sin 45 ° 2atqE ma聯(lián)立以上各式解得229mvE 4qL .(2) 粒子的運動軌跡如圖所示，在Q點豎直分速度 vy at ，代入數(shù)據(jù)解得 vy v粒子在進入磁場時的速度22v vx vy 2 v速度方向與 x 方向之間的夾角 滿足vytan vx 1 45°即粒子垂直于邊進入磁場，在磁場中做勻速圓周運動的圓心即為O點Ob4 2L半徑 R OQ9 2mv又 qv B R .解得9mv.B 4qL29mv9mv答案：(1) 4qL(2) B 4qL12解析：(1) 小球進入MN右側(cè)電、磁場后能沿bcd 運動且始終對軌道無壓力，表明洛倫茲力等于小球做圓周運動的向心力，且小球的速率