2019版一輪優(yōu)化探究物理(魯科版)練習(xí)：第九章帶電粒子在復(fù)合場中的運動含解析

［課時作業(yè)［課時作業(yè)］授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第299頁［根底題組］一、單項選擇題遼■?乂…也：rfXXX11iw11—KJ-41Jw11-JC1、如下列圖，空間存在互相垂直的勻強電場和勻強磁圖中虛線為勻強電場的等勢線，一不計重力的帶電子在M點以某一初速度垂直等勢線進(jìn)入正交電磁中運動軌跡如下列圖〔粒子在N點的速度比在遼■?乂…也：rfXXX11iw11—KJ-41Jw11-JCA、 粒子一定帶正電B、 粒子的運動軌跡一定是拋物線C、 電場線方向一定垂直等勢面向左D、 粒子從M點運動到N點的過程中電勢能增大解析：根據(jù)粒子在電、磁場中的運動軌跡和左手定那么可知，粒子一定帶負(fù)電，選項A錯誤；由于洛倫茲力方向始終與速度方向垂直，故粒子受到的合力是變力,而物體只有在恒力作用下做曲線運動時，軌跡才是拋物線，選項B錯誤；由于空間只存在電場和磁場，粒子的速度增大，說明在此過程中電場力對帶電粒子做正功，那么電場線方向一定垂直等勢面向左，選項C正確;電場力做正功，電勢能減小，選項D錯誤、答案：C2、〔2021湖南長沙高三調(diào)考〕如下列圖，某種帶電粒子由靜止開始經(jīng)電壓為Ui的電場加速后，射入水平放?了二凡II 卿亍y*置、電勢差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強電場中，帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場方向射入邊界線豎直的勻強磁場中，那么粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點間的距離d隨著Ui和U2的變化情況為〔不計重力，不考慮邊緣效

應(yīng)〕應(yīng)〕〔〕A、d隨Ui變化,d與U2無關(guān)C、d隨Ui變化,d隨U2變化解析：帶電粒子在電場中做類平拋運動B、d與Ui無關(guān),d隨U2變化D、d與Ui無關(guān),d與U2無關(guān)，可將射出電場的粒子速度v分解成初速度方向與加速度方向，設(shè)出射速度與水平夾角為那么有—=cosB而在磁場中做勻速圓周運動，設(shè)運動軌跡對應(yīng)的半徑為R,由幾何關(guān)系得，半d徑與直線MN夾角正好等于Q那么有R=cosQ所以d=泌,又因為半徑公R V式R=BV，那么有d=2Bq-^=B 2mqUl.故d隨Ui變化,d與U2無關(guān)，故A正確；B、C、D錯誤、答案：A速后現(xiàn)電磁感通過,3?如下列圖，從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加垂直進(jìn)入相互垂直的勻強電場和勻強磁場中，發(fā)子流向上極板偏轉(zhuǎn)、設(shè)兩極板間電場強度為E,應(yīng)強度為B.欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域速后現(xiàn)電磁感通過,只米取以下措施，其中可行的是〔 〕A、 適當(dāng)減小電場強度EB、 適當(dāng)減小磁感應(yīng)強度BC、 適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離D、 適當(dāng)減小加速電壓U解析：要使電子在復(fù)合場中做勻速直線運動，有Eq=qvB.根據(jù)左手定那么可知電子所受的洛倫茲力的方向豎直向下，故電子向上極板偏轉(zhuǎn)的原因是電場力大于洛倫茲力，所以要么增大洛倫茲力，要么減小電場力、適當(dāng)減小電場強度E,即可以減小電場力，選項A正確；適當(dāng)減小磁感應(yīng)強度B,可以減1小洛倫茲力，選項B錯誤；適當(dāng)增大加速電場極板之間的距離根據(jù)eU=1mv2可得v=、y2mU，由于兩極板間的電壓沒有變化，所以電子進(jìn)入磁場的速率沒有變化，因此沒有改變電場力和洛倫茲力的大小，選項C錯誤；同理,適當(dāng)減小加速電壓U，可以減小電子進(jìn)入復(fù)合場中的速度v,從而減小洛倫茲力，選項D錯誤、答案：A4、在空間中有水平方向的勻強電場和垂直紙面方向的勻強磁場，一質(zhì)量為m〔重力不可忽略〕的帶電微粒沿與水平方向成45°角的直線斜向右上方以速度v運動，由此可知〔〕A、 帶電微粒一定帶正電荷B、 勻強磁場方向一定垂直紙面向里C、 帶電微粒可能做變速直線運動D、帶電微粒所受的洛倫茲力大小一定為 2mg解析：帶電微粒沿與水平方向成45°角的直線斜向右上方以速度v運動,分析可知微粒受到豎直向下的重力、水平向右的電場力和垂直運動方向的斜向左上方的洛倫茲力、假設(shè)微粒帶正電荷，那么電場方向水平向右，磁場方向垂直紙面向里；假設(shè)微粒帶負(fù)電荷那么電場方向水平向左，磁場方向垂直紙面向外，選項A、B錯誤、由于洛倫茲力與速度大小有關(guān)，且與速度方向垂直，假設(shè)速度大小變化，洛倫茲力大小將隨之變化，帶電微粒所受的合外力將不為零且方向不沿運動方向，因此只要微粒做直線運動，就一定做勻速直線運動，選項C錯誤、根據(jù)平衡條件可知，帶電微粒所受的洛倫茲力大小一定為2mg,選項D正確、答案：D二、多項選擇題

5?如圖是磁流體發(fā)電機的裝置，a、b組成一對平行極，兩板間距為d,板平面的面積為S,內(nèi)有磁感應(yīng)強為B的勻強磁場、現(xiàn)持續(xù)將一束等離子體〔即高溫電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒，而整電序交弓嗚 體呈中性〕,垂直磁場噴入，每個離子的速度為v,負(fù)載電阻阻值為R,當(dāng)發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，負(fù)載中電流為I,那么〔 電序交弓嗚 體A、 a板電勢比b板電勢低B、 磁流體發(fā)電機的電動勢E=BdvD、兩板間等離子體的電阻率p=Bdv—IRSIdCD、兩板間等離子體的電阻率p=Bdv—IRSId解析：參看磁流體發(fā)電機的裝置圖，利用左手定那么可知，正、負(fù)微粒通過發(fā)電機內(nèi)部時，帶正電微粒向上偏，帶負(fù)電微粒向下偏，那么知a板電勢比b板電勢高，所以A錯誤；當(dāng)發(fā)電機穩(wěn)定發(fā)電時，對微粒有F洛=F電，即Bqv=Eq,得電動勢E=Bdv,所以B正確；由閉合電路歐姆定律有Ur+Ur=E,又E=Bdv,那么負(fù)載電阻兩端的電壓UR<Bdv,所以C錯誤；由閉合電路歐姆定匚 pi Bdv irs律有I=r+r,由電阻定律有r=p,得尸 ，所以D正確、答案：BD盤屬電6.〔2021河南省實驗中學(xué)月考〕如下列圖是醫(yī)用旋加速器的示意圖，其核心局部是兩個D形金盒，兩金屬盒置于勻強磁場中，并分別與高頻源相連、現(xiàn)分別加速氘核〔1H〕和氦核〔4He〕盤屬電〔〕A、 氘核〔2H〕的最大速度較大B、 它們在D形盒內(nèi)運動的周期相等C、 氦核〔2He〕的最大動能較大D、 僅增大高頻電源的頻率可增大粒子的最大動能解析：粒子在盤旋加速器能到達(dá)的最大速度，取決于在最外圈做圓周運動的速度，根據(jù)qvB=mR得v=響，兩粒子的比荷署相等，所以最大速度相R m m等,a錯誤、帶電粒子在磁場中運動的周期t=壽罟,兩粒子的比荷m相等，1 q2R2r2 q所以周期相等,B正確、最大動能Ek=2mv2=2m，兩粒子的比荷菩相等，但電荷量不等，所以氦核最大動能大,C正確、盤旋加速器加速粒子時，粒子在磁場中運動的周期與交流電的周期相同，否那么無法加速，D錯誤、答案：BC7?如下列圖,兩平行金屬板P、Q右側(cè)有一個半徑為R八彳厶］:|J的半圓形勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度為BO是半?！狧F"「 XXX'圓的圓心、金屬板P上O處有一粒子源，可發(fā)射初 X速度不計的帶負(fù)電的粒子〔比荷為m=k〕,Q板中心處有一小孔，可使粒子射出后垂直磁場沿00’方向進(jìn)入勻強磁場區(qū)域，以下說法正確的選項是〔〕A、 如果帶電粒子恰好從M點射出，那么帶電粒子在勻強磁場中運動的軌跡半徑可能是'2R1B、 如果帶電粒子恰好從M點射出,P、Q之間所加電壓的大小為2kB2^C、 假設(shè)在P、Q兩極板上所加直流電壓為U。,那么帶電粒子射出磁場時的速度大小為?,；2kUoD、 假設(shè)在P、Q兩極板上所加直流電壓為Uo,那么帶電粒子在勻強磁場中運動的軌跡半徑為B「學(xué)

1確、假設(shè)在P、Q兩極板上加直流電壓U。,由qUo=2mv?解得經(jīng)過電場加速后帶電粒子的速度大小為Vi=?'2kUo，帶電粒子在磁場中運動的過程中,洛倫茲力對帶電粒子不做功，速度大小不變，那么帶電粒子射出磁場時的速度大小V2=Vi=-.：2kUo再由qv2B=m^,聯(lián)立解得ri=B「’'2^,選項C正確，選項D錯誤、答案：BC［能力題組］一、選擇題8?如下列圖，在一豎直平面內(nèi)，y軸左側(cè)有一水平向右的勻強電場Ei和一垂直紙面向里的勻強磁場 B,y軸右側(cè)有一豎直方向的勻強電場 E2.—電荷量為q〔電性未知〕、質(zhì)量為m的微粒從x軸上A點以一定初速度與水平方向成9=37°角沿直線經(jīng)P點運動到圖中C點，其中m、q、B均,重力加速度為g,那么〔〕A、微粒一定帶負(fù)電 B、電場強度E2一定豎直向下C兩電場強度之比g=4 d、微粒的初速度為v=鴛解析：微粒從A到P受重力、電場力和洛倫茲力作用做直線運動，那么微粒做勻速直線運動，由左手定那么及電場力的性質(zhì)可確定微粒一定帶正電 ，此時有qE1=mgtan37,A錯誤；微粒從P到C在電場力、重力作用下做直

一 E1線運動，必有mg=qE2,所以E2的方向豎直向上,B錯誤；由以上分析可知e=3，C錯誤；AP段有mg=Bqvcos37,即v=正確、答案：D9?如下列圖是選擇密度相同、大小不同納米粒子一種裝置、待選粒子帶正電且電荷量與其外積成正比、待選粒子從Oi進(jìn)入小孔時可認(rèn)為度為零，加速電場區(qū)域I的板間電壓為 U,粒通過小孔02射入正交的勻強電場、磁場區(qū)域H,其中磁場的磁感應(yīng)強度大小為B,左右兩極板間距為d.區(qū)域H出口小孔03與Oi、O2在同一豎直線上、假設(shè)半徑為r。、質(zhì)量為m。、電荷量為qo的納米粒子剛好能沿直線通過，不計納米粒子重力，那么〔 〕A、 區(qū)域H的電場與磁場的強度比值為B、 區(qū)域H左右兩極板間的電勢差大小C、 假設(shè)納米粒子的半徑r>ro,那么剛進(jìn)入?yún)^(qū)域H的粒子仍將沿直線通過D、 假設(shè)納米粒子的半徑r>ro,仍沿直線通過，那么區(qū)域H的電場與原電場強度之比為弋1解析：設(shè)半徑為r。的粒子加速后的速度為v,那么有qoU=.Jmov2,設(shè)區(qū)域H內(nèi)電場強度為E,由題意可知，洛倫茲力的大小等于電場力，即qovB=qoE,聯(lián)立解得E=B警，區(qū)域H左右兩極板間的電勢差大小U1=Bdl呼，那么\jmo vmo區(qū)域u的電場與磁場的強度比值為寸2m?，選項a正確,b錯誤；假設(shè)納米粒子的半徑r>ro,設(shè)半徑為r的粒子的質(zhì)量為m、帶電荷量為q、被加

速后的速度為v‘貝Sm=(g)3mo,而q=(￡)2qo,由2mv‘2=qU,解得v'=2需歲=!f0v<v,故洛倫茲力變小，粒子帶正電，粒子向左偏轉(zhuǎn)，選項C錯誤；由于v=.,^v,故洛倫茲力與原來的洛倫茲力之比為qo 丫,而電場力與洛倫茲力平衡根據(jù)F=qE,區(qū)域H的電場與原電場的電場強度之比為?學(xué)，選項D錯誤、答案：A下列圖析器線的的電(多項選擇)(2021湖南衡陽一中月考)如為一種質(zhì)譜儀示意圖，由加速電場、靜電分和磁分析器組成、假設(shè)靜電分析器通道中心半徑為R,通道內(nèi)均勻輻射電場在中心線處場強度大小為E,磁分析器有范圍足夠大的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小下列圖析器線的的電為B、方向垂直紙面向外、一質(zhì)量為 m、帶電荷量為q的粒子從靜止開始經(jīng)加速電場加速后沿中心線通過靜電分析器，由P點垂直邊界進(jìn)入磁分析器，最終打到膠片上的Q點、不計粒子重力，以下說法正確的選項是()A、 粒子一定帶正電ERB、 加速電場的電壓U="2"2 C、 直徑PQ=B；qmERD、假設(shè)一群粒子從靜止開始經(jīng)過上述過程都落在膠片上同一點 ，那么該群粒子具有相同的比荷解析：粒子在磁場中由P點運動到Q點，由左手定那么可判斷粒子帶正電,Av2 1 1 v2正確、由Eq=mR和qU=2mv2,可得U=2ER,B正確、由Eq=mR和Bqv

=m*,可得PQ=2r=首冷錯誤、假設(shè)一群粒子從靜止開始落在膠片上的同一點，即E、U、B、R及PQ間的距離都相同，由以上式子可得￡相同，即比荷相同，D正確、答案：ABD二、非選擇題如下向的勻強(2021四川成都經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)高三一診)圖，直角坐標(biāo)中的第一象限中存在沿y軸負(fù)方勻強電場,在第二象限中存在垂直紙面向外的磁場、一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子，在一x軸上的a點以與—x軸成60°角的速度vo射入磁場，從y=L處的b點垂直于y軸方向進(jìn)入電場,并經(jīng)過x軸上x=2L處的c點、不計粒子重力、求：如下向的勻強磁感應(yīng)強度B的大??；電場強度E的大小；r=⑶粒子在磁場和電場中的運動時間之比、解析：(1)粒子的運動軌跡如下列圖、由幾何知識可得r+rsin30=L解得粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑r=2l粒子在磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力由牛頓第二定律得qvo由牛頓第二定律得qvoB=m*2,解得B=3mvo2qL(2)粒子在電場中做類平拋運動，水平方向：2L=vot豎直方向:L=?at豎直方向:L=?at2= ■，解得E=mv022qL2nr4n〔3〕粒子在磁場中做圓周運動的周期 t=花=4nL由幾何知識可知，粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的圓心角0=180°—60°=120°粒子在磁場中做圓周運動的時間：=0 _120°4n_=4jLtl=360°t=360°3V0=9V02L粒子在電場中的運動時間t2=2L4nL粒子在磁場和電場中的運動時間之比ti=9v0=2nt2=IL=~9粒子在磁場和電場中的運動時間之比V0答案:(1)3mvo2q答案:(1)3mvo2qmv02⑵mvr2nXXX■xjm