第八章單元小結(jié)練帶電粒子在疊加場、組合場中的運動

1、單元小結(jié)練帶電粒子在疊加場、組合場中的運動(限時：45分鐘)一、單項選擇題1.如圖1所示，一電子束沿垂直于電場線與磁感線方向入射后偏向A極板，為了使電子束沿射入方向做直線運動，可采用的方法是()圖1A將變阻器滑動頭P向右滑動B將變阻器滑動頭P向左滑動C將極板間距離適當減小D將極板間距離適當增大答案D解析電子射入極板間后，偏向A板，說明Eq>Bvq，由E可知，減小場強E的方法有增大板間距離和減小板間電壓，故C錯誤，D正確；而移動滑動頭P并不能改變板間電壓，故A、B均錯誤2導體導電是導體中的自由電荷定向移動的結(jié)果，這些可以移動的電荷又叫載流子，例如金屬導體中的載流子就是自由電子現(xiàn)代廣泛應用的

2、半導體材料可以分成兩大類，一類是N型半導體，它的載流子為電子；另一類為P型半導體，它的載流子是“空穴”(相當于帶正電的粒子)如果把某種材料制成的長方體放在勻強磁場中，磁場方向如圖2所示，且與前、后側(cè)面垂直長方體中通有水平向右的電流，測得長方體的上、下表面M、N的電勢分別為M、N，則該種材料()圖2A如果是P型半導體，有M>NB如果是N型半導體，有M<NC如果是P型半導體，有M<ND如果是金屬導體，有M<N答案C解析如果是P型半導體，它的載流子是“空穴”，由左手定則可知，“空穴”受到的洛倫茲力指向N，“空穴”偏向N，有M<N，選項A錯誤，C正確如果是N型半導體，它的

3、載流子是電子，由左手定則可知，電子受到的洛倫茲力指向N，電子偏向N，有M>N，選項B錯誤如果是金屬導體，它的載流子是電子，由左手定則可知，電子受到的洛倫茲力指向N，電子向N偏移，有M>N，選項D錯誤3.如圖3所示的虛線區(qū)域內(nèi)，存在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點(圖中未標出)穿出若撤去該區(qū)域內(nèi)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()圖3A穿出位置一定在O點下方B穿出位置一定在O點上方C在電場中運動時，電勢

4、能一定減小D在電場中運動時，動能一定減小答案C解析a粒子要在電場、磁場的復合場區(qū)內(nèi)域做直線運動，則該粒子一定沿水平方向做勻速直線運動，故對粒子a有：BqvEq，即只要滿足EBv無論粒子帶正電還是負電，粒子都可以沿直線穿出復合場區(qū)域；當撤去磁場只保留電場時，粒子b由于電性不確定，故無法判斷從O點的上方還是下方穿出，選項A、B錯誤；粒子b在穿過電場區(qū)域的過程中必然受到電場力的作用而做類平拋運動，電場力做正功，其電勢能減小，動能增大，故C項正確，D項錯誤4.如圖4所示，兩導體板水平放置，兩板間電勢差為U，帶電粒子以某一初速度v0沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又沿垂直于磁場方向射入邊界

5、線豎直的勻強磁場，則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點間的距離d隨著U和v0的變化情況為()圖4Ad隨v0增大而增大，d與U無關Bd隨v0增大而增大，d隨U增大而增大Cd隨U增大而增大，d與v0無關Dd隨v0增大而增大，d隨U增大而減小答案A解析設粒子從M點進入磁場時的速度大小為v，該速度與水平方向的夾角為，故有v.粒子在磁場中做勻速圓周運動半徑為r.而MN之間的距離為d2rcos .聯(lián)立解得d2，故選項A正確二、多項選擇題5如圖所示，虛線空間中存在由勻強電場E和勻強磁場B組成的正交或平行的電場和磁場，有一個帶正電小球(電荷量為q，質(zhì)量為m)從正交或平行的電磁復合場上方的某一高度自由落下，那么

6、，帶電小球可能沿直線通過的是() 答案CD解析帶電小球進入復合場時受力情況：其中只有C、D兩種情況下合外力可能為零或與速度的方向相同，所以有可能沿直線通過復合場區(qū)域，A項中力qvB隨速度v的增大而增大，所以三力的合力不會總保持在豎直方向，合力與速度方向?qū)a(chǎn)生夾角，做曲線運動，所以A錯6.利用如圖5所示的方法可以測得金屬導體中單位體積內(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體的寬為b，厚為d，并加有與側(cè)面垂直的勻強磁場B，當通以圖示方向電流I時，在導體上、下表面間用電壓表可測得電壓為U.已知自由電子的電荷量為e，則下列判斷正確的是()圖5A上表面電勢高B下表面電勢高C該導體單位體積內(nèi)的自

7、由電子數(shù)為D該導體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為答案BD解析畫出平面圖如圖所示，由左手定則可知，自由電子向上表面偏轉(zhuǎn)，故下表面電勢高，A錯誤，B正確再根據(jù)eevB，IneSvnebdv得n，故D正確，C錯誤三、計算題7如圖6所示，在xOy坐標系中，x軸上的N點到O點的距離是12 cm，虛線NP與x軸負向的夾角是30°.第象限內(nèi)NP的上方有勻強磁場，磁感應強度B1 T，第象限內(nèi)有勻強電場，方向沿y軸正向?qū)⒁毁|(zhì)量m8×1010 kg、電荷量q1×104 C帶正電粒子，從電場中M(12，8)點由靜止釋放，經(jīng)電場加速后從N點進入磁場，又從y軸上P點穿出磁場不計粒子重力，取3，求

8、：圖6(1)粒子在磁場中運動的速度v；(2)粒子在磁場中運動的時間t；(3)勻強電場的電場強度E.答案(1)104 m/s(2)1.6×105 s(3)5×103 V/m解析(1)粒子在磁場中的軌跡如圖，由幾何關系得粒子做圓周運動的軌道半徑R×12 cm0.08 m由qvBm得v104 m/s(2)粒子在磁場中運動軌跡所對圓心角為120°，則有t×1.6×105 s(3)由qEdmv2得E5×103 V/m8如圖7所示，M、N為兩塊帶等量異種電荷的平行金屬板，兩板間電壓可取從零到某一最大值之間的任一數(shù)值靜止的帶電粒子帶電荷量

9、為q，質(zhì)量為m(不計重力)，從靠近M板的P點經(jīng)電場加速后，從小孔Q進入N板右側(cè)的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外，CD為磁場邊界上的一絕緣板，它與N板的夾角為45°，孔Q到板的下端C的距離為L，當M、N兩板間電壓取最大值時，粒子恰垂直打在CD板上，求：圖7(1)兩板間電壓的最大值Um；(2)CD板上可能被粒子打中的區(qū)域的長度s；(3)粒子在磁場中運動的最長時間tm.答案(1)(2)(2)L(3)解析(1)M、N兩板間電壓取最大值時，粒子恰垂直打在CD板上，所以圓心在C點，如圖所示，CHQCL故半徑r1L又因為qv1Bm且qUmmv，所以Um.(2)設粒子在磁場中運

10、動的軌跡與CD板相切于K點，此軌跡的半徑為r2，設圓心為A，在AKC中：sin 45°解得r2(1)L，即r2(1)L所以CD板上可能被粒子打中的區(qū)域的長度s，即sr1r2(2)L(3)打在Q、E間的粒子在磁場中運動的時間最長，均為半個周期，所以tm.9中國著名物理學家、中國科學院院士何澤慧教授曾在1945年首次通過實驗觀察到正、負電子的彈性碰撞過程有人設想利用電場、磁場控制正、負電子在云室中運動來再現(xiàn)這一過程實驗設計原理如下：在如圖8所示的xOy平面內(nèi)，A、C二小孔距原點的距離均為L，每隔一定的時間源源不斷地分別從A孔射入正電子，C孔射入負電子，初速度均為v0，方向垂直x軸，正、負電子的質(zhì)量均為m，電荷量均為e(忽略電子之間的相互作用)在y軸的左側(cè)區(qū)域加一水平向右的勻強電場，在y軸的右側(cè)區(qū)域加一垂直紙面的勻強磁場(圖中未畫出)，要使正、負電子在y軸上的P(0，L)處相碰求：圖8(1)電場強度E的大小；磁感應強度B的大小及方向；(2)P點相碰的正、負電子的動能之比和射入小孔的時間差t.答案見解析解析(1)對