高考物理一輪復習 專題十 磁場 考點3 帶電粒子在復合場中的運動精練（含解析）試題

帶電粒子在復合場中的運動1.[2020貴州貴陽檢測,多選]一個重力忽略不計的帶電粒子以初速度v0垂直于電場方向向右射入勻強電場區(qū)域,穿出電場后接著又垂直進入勻強磁場區(qū)域.電場和磁場區(qū)域有明確的分界線,且分界線與電場強度方向平行,如圖中的虛線所示.如下列選項所示的幾種情況中,可能出現(xiàn)的是()2.[2020河南洛陽尖子生第一次聯(lián)考,多選]如圖所示,兩平行線EF和MN將磁場分割為上、下兩部分,磁場的磁感應強度大小為B,方向垂直紙面向里.現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子(不計重力)從EF線上的A點以速度v斜向下射入EF下方磁場,速度與EF成30°角,經(jīng)過一段時間后粒子正好經(jīng)過C點,經(jīng)過C點時速度方向斜向上,與EF也成30°角.已知A、C兩點間距為L,兩平行線間距為d,下列說法正確的是()A.粒子不可能帶負電B.磁感應強度大小可能為B=mvC.粒子到達C點的時間可能為7πm3D.粒子的速度可能為v=BqL3.[2020吉林梅河口模擬]如圖甲是回旋加速器的原理示意圖,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(磁感應強度大小恒定),并分別與高頻電源相連,加速時某帶電粒子的動能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,則下列判斷正確的是()A.高頻電源的變化周期應該等于tn-tn-1B.在Ek-t圖象中,t4-t3=t3-t2=t2-t1C.粒子加速次數(shù)越多,粒子獲得的最大動能一定越大D.不同粒子獲得的最大動能都相同4.[2020山西太原名校定時檢測,多選]如圖所示,不計重力的帶正電粒子,以某一速度從兩帶電極板間左端中點處垂直磁感線水平射入磁場,恰能勻速穿過磁場.下列情況中,粒子也能勻速穿過磁場的是()A.粒子變?yōu)閹ж撾?其他條件不變B.將粒子從兩極板間右端中點處水平射入磁場,其他條件不變C.粒子的速度變?yōu)樵瓉淼囊话?其他條件不變D.粒子的電荷量變?yōu)樵瓉淼膬杀?其他條件不變5.[2019山東師范大學附屬中學四模]如圖所示,一帶電液滴在相互垂直的勻強電場和勻強磁場中剛好做勻速圓周運動,其軌道半徑為R.已知電場的電場強度為E,方向豎直向下;磁場的磁感應強度為B,方向垂直紙面向里,不計空氣阻力,重力加速度為g,則()A.液滴帶正電B.液滴荷質(zhì)比qm=C.液滴順時針運動D.液滴運動的速度大小v=Rg6.[2020湖北襄陽模擬,10分]如圖甲所示,與紙面垂直的豎直面MN的左側(cè)空間中存在豎直向上的場強大小為E=2.5×102N/C的勻強電場(上、下及左側(cè)無界).一個質(zhì)量為m=0.5kg、電荷量為q=2.0×10-2C的可視為質(zhì)點的帶正電小球,在t=0時刻以大小為v0的水平初速度向右通過電場中的一點P,當t=t1時刻在電場所在空間中加上一如圖乙所示隨時間周期性變化的磁場,使得小球能豎直向下通過D點,D為電場中小球初速度方向上的一點,P、D間距為L,D到豎直面MN的距離DQ為Lπ.設(shè)磁場方向垂直紙面向里時磁感應強度為正值.(g=10m/s2(1)如果磁感應強度B0為已知量,為使小球能豎直向下通過D點,求磁場每一次作用時間t0的最小值(用題中所給物理量的符號表示);(2)如果磁感應強度B0為已知量,試推出滿足條件的時刻t1的表達式(用題中所給物理量的符號表示);(3)若小球能始終在電磁場所在空間做周期性運動,則當小球運動的周期最大時,求出磁感應強度大小B0及運動的最大周期T(用題中所給物理量的符號表示).7.[2020山東統(tǒng)考,14分]如圖所示,在第一象限內(nèi),存在垂直于xOy平面向外的勻強磁場Ⅰ,第二象限內(nèi)存在水平向右的勻強電場.第三、四象限內(nèi)存在垂直于xOy平面向外、磁感應強度大小為B0的勻強磁場Ⅱ,一質(zhì)量為m、電荷量為+q的粒子,從x軸上M點以某一初速度垂直于x軸進入第四象限,在xOy平面內(nèi),以原點O為圓心做半徑為R0的圓周運動;隨后進入電場運動至y軸上的N點,沿與y軸正方向成45°角離開電場;在磁場Ⅰ中運動一段時間后,再次垂直于x軸進入第四象限,不計粒子重力.求:(1)帶電粒子從M點進入第四象限時初速度的大小v0;(2)電場強度的大小E;(3)磁場Ⅰ的磁感應強度的大小B1.8.[2019湖北武漢調(diào)研,13分]如圖甲所示的xOy平面處于變化的勻強電場和勻強磁場中,電場強度E和磁感應強度B隨時間做周期性變化的圖象如圖乙所示,y軸正方向為E的正方向,垂直于紙面向里為B的正方向.t=0時刻,帶負電粒子P(重力不計)由原點O以速度v0沿y軸正方向射出,它恰能沿一定軌道做周期性運動.v0、E0和t0為已知量,圖乙中E0B0=8v0π2,在0~t0時間內(nèi)粒子P(1)粒子P的比荷;(2)t=2t0時刻粒子P的位置;(3)帶電粒子在運動中距離原點O的最遠距離L.考點3帶電粒子在復合場中的運動1.ADA、C選項中粒子在電場中向下偏轉(zhuǎn),所以粒子帶正電,再進入磁場后,A中粒子應逆時針運動,故A正確;C中粒子應順時針運動,故C錯誤;同理可以判斷D正確,B錯誤.2.BCD若粒子帶負電,其運動軌跡可能如圖甲所示,粒子可以經(jīng)過C點,故粒子可能帶負電,A項錯誤;若粒子帶正電,第一次到達EF時經(jīng)過C點,如圖乙所示,由幾何關(guān)系可知,粒子軌跡半徑為L,由qvB=mv2L,可解得v=BqLm,B=mvqL,B、D項正確;若粒子帶正電,其運動軌跡也可能如圖丙所示,它在下方磁場中運動一次的時間t1=T6=πm3qB,在上方磁場中運動一次的時間t2=5πm3Bq,在無磁場區(qū)域中做一次直線運動的時間為t3圖甲圖乙圖丙3.B回旋加速器所加高頻電源的頻率與帶電粒子在磁場中運動的頻率相同,在一個周期內(nèi),帶電粒子兩次通過勻強電場而加速,故高頻電源的變化周期為tn-tn-2,A項錯誤;帶電粒子在勻強磁場中的運動周期與粒子速度無關(guān),分析可知B項正確;粒子加速到做圓周運動的半徑等于加速器半徑時,速度達到最大,有qvmaxB=mvmax2R,則Ekmax=12mv4.AD帶正電的粒子恰能勻速穿過電磁場區(qū)域,說明其所受的電場力和洛倫茲力平衡,若粒子變?yōu)閹ж撾?粒子所受的電場力和洛倫茲力方向都與原來相反,仍能保持平衡,能勻速穿過電磁場區(qū)域,選項A正確;將粒子從兩極板右端中點處水平射入磁場,由左手定則可知洛倫茲力方向向下,電場力方向也是向下,粒子將向下偏轉(zhuǎn),選項B錯誤;粒子的速度變?yōu)樵瓉淼囊话?根據(jù)洛倫茲力公式F洛=qvB可知,帶正電的粒子所受向上的洛倫茲力減小為原來的一半,而電場力大小與方向均不變,二力不平衡,粒子將向下偏轉(zhuǎn),選項C錯誤;粒子的電荷量變?yōu)樵瓉淼膬杀?粒子所受電場力F電=qE變?yōu)樵瓉淼膬杀?所受洛倫茲力F洛=qvB變?yōu)樵瓉淼膬杀?二力平衡,仍能勻速穿過電磁場區(qū)域,選項D正確.【科學思維】5.C液滴在重力場、勻強電場和勻強磁場組成的復合場中做勻速圓周運動,可知,液滴受到的重力和電場力是一對平衡力,重力豎直向下,所以電場力豎直向上,與電場方向相反,故可知液滴帶負電,A錯誤;由mg=qE解得qm=gE,故B錯誤;磁場方向垂直紙面向里,洛倫茲力的方向始終指向圓心,由左手定則可判斷液滴的運動方向