高三物理一輪復習鞏固練習：帶電粒子在復合場中的運動

帶電粒子在復合場中的運動鞏固練習一、選擇題1．(多選)如圖所示，一帶電小球在一正交電場、磁場區(qū)域里做勻速圓周運動，電場方向豎直向下，磁場方向垂直紙面向里，則下列說法正確的是()A．小球一定帶正電B．小球一定帶負電C．小球的繞行方向為順時針D．改變小球的速度大小，小球將不做圓周運動2.(2020·福建省漳州市模擬)(多選)如圖，空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場，電場方向水平向右，磁場方向垂直于紙面向外。已知在該區(qū)域內，一個帶電小球在豎直面內做直線運動。下列說法正確的是()A．若小球帶正電荷，則小球的電勢能減小B．若小球帶負電荷，則小球的電勢能減小C．無論小球帶何種電荷，小球的重力勢能都減小D．小球的動能恒定不變3.(多選)如圖所示，空間中存在一水平方向的勻強電場和一水平方向的勻強磁場，磁感應強度大小為B，垂直紙面向里，電場強度大小為E＝eq\f(\r(3)mg,q)，水平向左。在正交的電磁場空間中有一固定的粗細均勻的足夠長粗糙絕緣桿，與電場正方向成60°夾角且處于豎直平面內，一質量為m、電荷量為q(q>0)的小球套在絕緣桿上，當小球沿桿向下的初速度為v0時，小球恰好做勻速直線運動。已知重力加速度大小為g，小球電荷量保持不變，則下列說法正確的是()A．小球的初速度v0＝eq\f(mg,2qB)B．若小球沿桿向下的初速度v＝eq\f(mg,qB)，小球將沿桿做加速度不斷增大的減速運動直到停止C．若小球沿桿向下的初速度v＝eq\f(3mg,qB)，小球將沿桿做加速度不斷減小的減速運動直到停止D．若小球沿桿向下的初速度v＝eq\f(4mg,qB)，則從開始運動至穩(wěn)定，小球克服摩擦力做功為eq\f(6m3g2,q2B2)4.(2020·吉林省吉林市高三二調)(多選)質譜儀是用來分析同位素的裝置，如圖為質譜儀的示意圖，其由豎直放置的速度選擇器、偏轉磁場構成。由三種不同粒子組成的粒子束以某速度沿豎直向下的方向射入速度選擇器，該粒子束沿直線穿過底板上的小孔O進入偏轉磁場，最終三種粒子分別打在底板MN上的P1、P2、P3三點，已知底板MN上下兩側的勻強磁場方向均垂直紙面向外，且磁感應強度的大小分別為B1、B2，速度選擇器中勻強電場的電場強度的大小為E。不計粒子的重力以及它們之間的相互作用，則()A．速度選擇器中的電場方向水平向右，且三種粒子均帶正電B．三種粒子的速度大小均為eq\f(E,B2)C．如果三種粒子的電荷量相等，則打在P3點的粒子質量最大D．如果三種粒子電荷量均為q，且P1、P3的間距為Δx，則打在P1、P3兩點的粒子質量差為eq\f(qB1B2Δx,2E)5.(2020·江蘇省啟東市高三下期初考試)(多選)2019年底，我省啟動“263”專項行動，打響碧水藍天保衛(wèi)戰(zhàn)。暗訪組在某化工廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計，測量管由絕緣材料制成，其長為L、直徑為D，左右兩端開口，勻強磁場方向豎直向下，在前后兩個內側面a、c固定有金屬板作為電極。污水充滿管口從左向右流經測量管時，a、c兩端電壓為U，顯示儀器顯示污水流量Q(單位時間內排出的污水體積)。則()A．a側電勢比c側電勢高B．污水中離子濃度越高，顯示儀器的示數(shù)將越大C．若污水從右側流入測量管，顯示儀器示數(shù)為負值，將磁場反向則示數(shù)為正值D．污水流量Q與U成正比，與L、D無關6．(2020·北京市朝陽區(qū)高三上期末)在光滑水平面上，細繩的一端拴一帶正電的小球，小球繞細繩的另一端O沿順時針做勻速圓周運動，水平面處于豎直向下的足夠大的勻強磁場中，如圖所示(俯視)。某時刻細繩突然斷裂，則下列推斷正確的是()A．小球將離圓心O越來越遠，且速率越來越小B．小球將離圓心O越來越遠，且速率保持不變C．小球將做勻速圓周運動，運動周期與繩斷前的周期一定相等D．小球將做勻速圓周運動，運動半徑與繩斷前的半徑可能相等二、非選擇題7．一個質量為m、電荷量為q的粒子，從容器A下方的小孔S1飄入電勢差為U的加速電場，其初速度幾乎為0，然后經過S3沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片D上。(1)求粒子進入磁場時的速率；(2)求粒子打在照相底片D上的點到S3的距離。8.(2020·廣東省汕頭市高三一模)如圖，在y>0的區(qū)域存在方向垂直于xOy平面向外的勻強磁場，磁感應強度大小為B，在y<0的區(qū)域存在方向沿x軸負方向的勻強電場。第一個帶電粒子先從y軸上的A點以大小為v的速度沿x軸正方向射出，之后從x軸上的C點進入電場時，速度方向與x軸垂直，最后經過y軸上的D點。已知A、C、D三點與原點O的距離都為L，不計重力。(1)求勻強電場的場強大小E；(2)第二個相同的粒子也從A點射出，射出時速度的大小和方向都與第一個粒子不同，結果該粒子從x軸上的P點進入電場，此時速度方向仍與x軸垂直。已知P點與原點O的距離為2L。求該粒子從A點出發(fā)經過多長時間再次到達y軸？(已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)9.(2020·河北省高三4月聯(lián)考)如圖，在xOy平面直角坐標系中，第一象限有一垂直于xOy平面向外的勻強磁場，第二象限有一平行于x軸向右的勻強電場。一重力可忽略不計的帶電粒子，質量為m，所帶電荷量為q，該粒子從橫軸上x＝－d處以大小為v0的速度平行于y軸正方向射入勻強電場，從縱軸上y＝2d處射出勻強電場。(1)求電場強度的大??；(2)已知磁感應強度大小B＝eq\f(mv0,qd)，求帶電粒子從x軸射出磁場時的坐標。10.(2020·黑龍江省大慶中學高三下開學考試)如圖所示，虛線MN沿豎直方向，其左側區(qū)域內有勻強電場(圖中未畫出)和方向垂直紙面向里，磁感應強度為B的勻強磁場，虛線MN的右側區(qū)域有方向水平向右的勻強電場。水平線段AP與MN相交于O點。在A點有一質量為m、電荷量為＋q的帶電質點，以大小為v0的速度在左側區(qū)域垂直磁場方向射入，恰好在左側區(qū)域內做勻速圓周運動，已知A與O點間的距離為eq\f(\r(3)mv0,qB)，虛線MN右側電場強度為eq\f(\r(3)mg,q)，重力加速度為g。求：(1)MN左側區(qū)域內電場強度的大小和方向；(2)帶電質點在A點的入射方向與AO間的夾角為多大時，質點在磁場中剛好運動到O點？并畫出帶電質點在磁場中運動的軌跡；(3)帶電質點從O點進入虛線MN右側區(qū)域后運動到P點時速度的大小vP。11.(2020·河北省唐山市一模)在如圖甲所示直角坐標系xOy中，x軸上方空間分布著豎直向上的勻強電場，場強大小為E＝eq\f(2mg,q)。在第一象限(包括x和y軸的正半軸)存在垂直坐標平面的周期性變化的磁場，磁感應強度的大小B0＝eq\f(πm,2q)，變化規(guī)律如圖乙所示，規(guī)定垂直坐標平面向外為磁場正方向。一帶電荷量為＋q、質量為m的小球P被鎖定在坐標原點，帶電小球可視為質點。t＝0時刻解除對P球的鎖定，1s末帶電小球P運動到y(tǒng)軸上的A點。此后勻強電場方向不變，大小變?yōu)樵瓉淼囊话?。已知重力加速度?0m/s2，求：(題中各物理量單位均為國際單位制的單位)(1)小球P運動到A點時的速度大小和位移大小；(2)定性畫出小球P運動的軌跡(至少在磁場中運動兩個周期)并求出小球進入磁場后的運動周期；(3)若周期性變化的磁場僅存在于某矩形區(qū)域內，區(qū)域左邊界與y軸重合，下邊界與過A點平行于x軸的直線重合。為保證帶電小球離開磁場時的速度方向沿y軸正方向，則矩形磁場區(qū)域的水平及豎直邊長應同時滿足什么條件？12.(2020·江蘇省七市第二次調研)如圖甲所示，一對平行金屬板C、D相距為d，O、O1為兩板上正對的小孔，緊貼D板右側，存在上下范圍足夠大、寬度為L的有界勻強磁場區(qū)，磁場方向垂直紙面向里，MN、GH是磁場的左、右邊界?，F(xiàn)有質量為m、電荷量為＋q的粒子從O孔進入C、D板間，粒子初速度和重力均不計。(1)C、D板間加恒定電壓U，C板為正極板，求板間勻強電場的場強大小E和粒子從O運動到O1的時間t；(2)C、D板間加如圖乙所示的電壓，U0為已知量，周期T是未知量。t＝0時刻帶電粒子從O孔進入，為保證粒子到達O1孔時具有最大速度，求周期T應滿足的條件和粒子到達O1孔的最大速度vm；(3)磁場的磁感應強度B隨時間t′的變化關系如圖丙所示，B0為已知量，周期T0＝eq\f(πm,qB0)。t′＝0時，粒子從O1孔沿OO1延長線方向射入磁場，始終不能穿出右邊界GH，求粒子進入磁場時的速度v應滿足的條件。答案1．BC2.CD3.BD4.ACD5.AC6．D7．(1)eq\r(\f(2qU,m))(2)eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q))8.(1)2vB(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(127,180)π＋\r(2)))eq\f(L,v)9.(1)eq\f(mv\o\al(2,0),2qd)(2)(2d,0)10.(1)eq\f(mg,q)方向豎直向上(2)60