第十一章第三講帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動

1、第十一章第三講帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動1. (2022 安模擬)不計重力的負(fù)粒子能夠在:=如圖1所示的正交勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中：-勻速直線穿過設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場的兩極板間電壓為U，距離為d,勻強(qiáng)磁場的磁感圖 1應(yīng)強(qiáng)度為B,粒子帶電荷量為 q,進(jìn)入速度為v,以下說法正確的選項是()A 假設(shè)同時增大U和B,其他條件不變，那么粒子一定能夠直線穿過B.假設(shè)同時減小d和增大v,其他條件不變，那么粒子可能直線穿過C 假設(shè)粒子向下偏，能夠飛出極板間，那么粒子動能一定減小D 假設(shè)粒子向下偏，能夠飛出極板間，那么粒子的動能有可能不變解析：粒子能夠直線穿過，那么有 qd = qvB,即v =磊，假設(shè)U、B增大的倍數(shù)不

2、同， 粒子不能沿直線穿過， A項錯，同理B項正確；粒子向下偏，電場力做負(fù)功，又W洛=0，所以AEk<0, C項正確，D項錯.文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索答案：BC2.如圖2所示，在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域內(nèi)，電場的場強(qiáng)為 E，方向豎直向下，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B，方向垂直于紙面向里，一質(zhì)量為 m的帶電粒子，在場區(qū)內(nèi)的一豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，那么圖2可判斷該帶電質(zhì)點(diǎn)()a 帶有電荷量為mg的正電荷B 沿圓周逆時針運(yùn)動C .運(yùn)動的角速度為BgED .運(yùn)動的速率為解析：帶電粒子在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，有mg= qE,求得電荷量q=mg根據(jù)電場強(qiáng)度方向和電場力方向判斷出粒子帶負(fù)電,A錯由左手定

3、那么可判斷粒子沿順時針方向運(yùn)動，B錯.由qvB= mv 3得w=腔=m§B= gB, C正確.在速度選m Em E擇器裝置中才有v= B，故D錯.文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索答案：C3目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)如圖3所示表示了它的發(fā)電原理：將一束等離子體噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就會聚集電荷，產(chǎn)生電壓如果射入的等離子體的初速度為v，兩金屬板的板長沿初速度方向?yàn)長,板間距離為d,金屬板的正對面積為S,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于離子初速度方向， 負(fù)載電阻為R,電離氣體充滿兩板間的空間. 當(dāng) 發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時， 電流表的示數(shù)為I.那么板間電離氣

4、體的電阻率為文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索W等離子休束圖3S BdvS BLvA.三戶，RbM旦巴一R文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索d IdIS BdvSBLvC.L : RD.|R文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索解析：當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定時，等離子體做勻速直線運(yùn)動，所以qv B = qE = qU，即 U =Bdv，由I = r： r和r = p得p= SB R,故A正確.文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索答案：A4.如圖4所示，有一混合正離子束先后通過 正交電場、磁場區(qū)域I和勻強(qiáng)磁場區(qū)域n, 如果這束正離子束在區(qū)域I中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn) 入?yún)^(qū)域n后偏轉(zhuǎn)半徑又相同，那么說明這些圖4正離子具有相同的A .動能B.質(zhì)量D .比荷C .電荷量解析：設(shè)電場的場強(qiáng)為 E

5、，由于正離子在區(qū)域I里不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么Eq= Biqv，得vE.EmB E=；當(dāng)正離子進(jìn)入?yún)^(qū)域n時，偏轉(zhuǎn)半徑又相同，所以R=嚴(yán)= =，故BiB2q B2q BiB2q選項 D正確.文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索答案：D5.利用如圖5所示的方法可以測得金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n，現(xiàn)測得一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b,厚為d,并加有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場 B，當(dāng)通以圖示方向電流I時，在導(dǎo)圖5體上、下外表間用電壓表可測得電壓為正確的選項是來自于網(wǎng)絡(luò)搜索A .上外表電勢高U.自由電子的電荷量為e,那么以下判斷()文檔B .下外表電勢高c該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為edbD 該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)

6、為BIeUb解析：畫出平面圖如下圖，由左手定那么可知，自由電子向上外表偏轉(zhuǎn)，故下外表電勢高，故UB正確，A錯誤.再根據(jù)e = evB, I = neSv =nebdv得n= eUb，故D正確，C錯誤.答案：BD6如圖6所示，一個帶正電的滑環(huán)套在水平且足夠長的粗糙的絕緣桿上，整個裝置處于方向如下圖的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)給滑環(huán)一個水圖6平向右的瞬時作用力，使其開始運(yùn)動，那么滑 環(huán)在桿上的運(yùn)動情況不可能的是()A .始終做勻速運(yùn)動B .始終做減速運(yùn)動，最后靜止于桿上C .先做加速運(yùn)動，最后做勻速運(yùn)動D .先做減速運(yùn)動，最后做勻速運(yùn)動解析：給滑環(huán)一個瞬時作用力，滑環(huán)獲得一定的速度v，當(dāng)qvB= mg時，滑環(huán)

7、將以v做勻速直線運(yùn)動，故 A正確.當(dāng)qvB<mg時，滑環(huán)受摩擦阻力做減速運(yùn)動，直到 停下來，故 B正確.當(dāng)qvB>mg時，滑環(huán)先做減速運(yùn)動，當(dāng)減速到qv B= mg后,以速度v =竽做勻速直線運(yùn)動，故D對.由于摩擦阻力作用，環(huán)不可能做加速運(yùn)動, qB故C錯，應(yīng)選 C.文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索答案：C7. 2022廣東高考如圖7所示，外表粗糙的斜面 固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、強(qiáng) 度為B的勻強(qiáng)磁場中.質(zhì)量為m、帶電量為+Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑.在滑塊以下圖7滑的過程中，以下判斷正確的選項是A .滑塊受到的摩擦力不變B .滑塊到達(dá)地面時的動能與B的大小無關(guān)C .滑塊受到的洛

8、倫茲力方向垂直斜面向下解析：如下圖，由左手定那么知 C正確.而D . B很大時，滑塊可能靜止于斜面上iFn = KmgcosB+ BQv 要隨速度增加而變大， 錯誤.假設(shè)滑塊滑到底端已到達(dá)勻速運(yùn)動狀態(tài)，應(yīng)有F = mgsinB,可得v = mgsin_ cos0，可看到文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索BQ，卩v隨B的增大而減小.假設(shè)在滑塊滑到底端時還處于加速運(yùn)動狀態(tài)，那么在B越強(qiáng)時，F(xiàn)越大，滑塊克服阻力做功越多，到達(dá)斜面底端的速度越小，B錯誤.當(dāng)滑塊能靜止于斜面上時應(yīng)有 mgsin 0=卩m<cos9,即 尸tan 0,與B的大小無關(guān)， D錯誤.文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索答案：C8.如圖8所示，粗糙的足夠長的

9、豎直木桿上 套有一個帶電的小球，整個裝置處在由水 平勻強(qiáng)電場和垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場 組成的足夠大的復(fù)合場中，小球由靜止開圖始下滑，在整個運(yùn)動過程中小球的9所示，其中錯誤的選項是()圖9解析：小球下滑 過程中，qE與qv B反向，開始下落時qE>qvB，所以n嚴(yán)B，隨下落速度v的增大a逐漸增大；當(dāng) qEvqvB之后，其故圖mg_ "詈B_ qE ,隨下落速度v的增大a逐漸減??；最后a= 0小球勻速下落,C正確，A、B、D錯誤.文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索答案：ABD9從地面上方 A點(diǎn)處自由落下一帶電荷量為+ q、.質(zhì)量為m的粒子，地面附近有如圖10所示的-一XXX勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電

10、場方向水平向右，磁-1 X X X場方向垂直紙面向里，這時粒子的落地速度大小為v4，假設(shè)電場不變，只將磁場的方向改為垂圖10直紙面向外，粒子落地的速度大小為V 2,那么A V 1>V2B. V 1<V2C . v 1 = v 2D .無法判定解析：帶電粒子落下后，受重力、電場力、洛倫茲力的作用，洛倫茲力的方向跟運(yùn) 動方向垂直，不做功.重力做功都一樣，但電場力做功有區(qū)別.假設(shè)磁場方向向里， 粒子落下后沿電場力方向移動的距離大，電場力做功多，故V 1> V 2.文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索答案：A10. 2022重慶模擬電視機(jī)顯像管中需要用變化的磁場來控制電子束的偏轉(zhuǎn).圖11甲為顯像管工作

11、原理示意圖，陰極K發(fā)射的電子束初速度不計經(jīng)過電壓為U的加速電場后，進(jìn)入一圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向垂直于圓面以垂直圓面向里為正方向 ， 磁場區(qū)的中心為 0,半徑為r，熒光屏MN到磁場區(qū)中心 0的距離為L.當(dāng)不加磁場 時，電子束將通過 0點(diǎn)垂直打到屏幕的中心 P點(diǎn).當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按圖 乙所示的規(guī)律變化時，在熒光屏上得到一條長為2 3L的亮線.由于電子通過磁場區(qū)的時間很短，可以認(rèn)為在每個電子通過磁場區(qū)的過程中磁感應(yīng)強(qiáng)度不變.電 子的電荷量為 e,質(zhì)量為 m,不計電子之間的相互作用及所受的重力.求：文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索1電子打到熒光屏上時速度的大?。?磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值Bo.甲解析：1電子

12、打到熒光屏上時速度的大小等于它飛出加速電場時的速度大小，設(shè)為 v,由動能定理得1 2eU = ?mv絡(luò)搜索I苗Bo時，電子束有最大偏轉(zhuǎn),(2)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為峰值電子運(yùn)動軌跡如下圖.設(shè)此時的偏轉(zhuǎn)角度為tan 0= 3L/L，解得 0= 60 °0,根據(jù)幾何關(guān)系，電子束在磁場中運(yùn)動路徑所對圓心角打在熒光屏上的由幾何關(guān)系可知Q點(diǎn)， pq=73l,文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索a= 0,而a r仙R文當(dāng)來自于網(wǎng)2由牛頓第二定律和洛倫茲力公式得ev B0= mv-R解得B0=晉.答案:(1)2mU(2)詈文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索11. (2022天津高考)如圖12所示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，在水平的x

13、軸下方存在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直xOy平面向里，電場線平行于y軸.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正圖12電的小球，從y軸上的A點(diǎn)水平向右拋出,x軸上的N點(diǎn)第一次經(jīng)x軸上的M點(diǎn)進(jìn)入電場和磁場，恰能做勻速圓周運(yùn)動，從 離開電場和磁場， MN之間的距離為 L,小球過 M點(diǎn)時的速度方向與 x軸正方向夾角為0不計空氣阻力，重力加速度為g,求：文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索 (1)電場強(qiáng)度E的大小和方向；小球從A點(diǎn)拋出時初速度v0的大小;(3)A點(diǎn)到x軸的高度h.解析：(1)小球在電場、磁場中恰能做勻速圓周運(yùn)動，其所受電場力必須與重力平 衡，有qE = mg文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜e=mg 重力的方向

14、是豎直向下的，電場力的方向那么應(yīng)為豎直向上，由于小球帶正電，所O'為圓心,設(shè)半徑為以電場強(qiáng)度方向豎直向上.(2)小球做勻速圓周運(yùn)動，/ MO ' P = 0,如下圖.L2r文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索小球做勻速圓周運(yùn)動的向心力由洛倫茲力提供，設(shè)小球做圓周運(yùn)動的速率為v，有2m vqv B =由速度的合成與分解知文檔來自于網(wǎng)V 0=COS0V絡(luò)搜索由式得qBL2mcot0.文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索(3)設(shè)小球到M點(diǎn)時的豎直分速度為v y,它與水平分速度的關(guān)系為vy= votan 0絡(luò)搜索由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律知文檔來自于網(wǎng)v 2= 2gh絡(luò)搜索由式得文檔來自于網(wǎng)答案：罟方向豎直向上瓷冊文檔來自于網(wǎng)

15、絡(luò)搜索12. (2022濟(jì)南模擬)某塑料球成型機(jī)工作時，可以噴出速度vo= 10 m/s的塑料小球，噴出小球的質(zhì)量 m= 1.0 X0一4 kg，并且在噴出時已帶了 q= 1.0沐04 C的負(fù)電 荷，如圖13所示，小球從噴口飛出后，先滑過長d= 1.5 m的水平光滑的絕緣軌道，而后又過半徑R= 0.4 m的圓弧形豎立的光滑絕緣軌道今在水平軌道上加上水平向右的電場強(qiáng)度為 E的勻強(qiáng)電場，小球?qū)⑶『脧膱A弧軌道的最高點(diǎn)M處水平飛出;假設(shè)再在圓形軌道區(qū)域加上垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場后，小球?qū)⑶『脧膱A形軌道上g= 10 m/s2，與圓心等高的N點(diǎn)脫離軌道落入放在地面上接地良好的金屬容器內(nèi)，求：文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索圖13(1) 所加電場的電場強(qiáng)度E ；(2) 所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B.M點(diǎn)由牛頓第二定律得:解析:(1