高考物理二輪復(fù)習(xí)測(cè)試 專(zhuān)題三第3講課堂帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1.(2012·江蘇調(diào)研)如圖3－3－3所示，在MN、PQ間同時(shí)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面水平向外，電場(chǎng)在圖中沒(méi)有標(biāo)出。一帶電小球從a點(diǎn)射入場(chǎng)區(qū)，并在豎直面內(nèi)沿直線運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)，則小球()A．一定帶正電圖3－3－3B．受到電場(chǎng)力的方向一定水平向右C．從a到b過(guò)程，克服電場(chǎng)力做功D．從a到b過(guò)程中可能做勻加速運(yùn)動(dòng)解析：選C無(wú)論電場(chǎng)方向沿什么方向，粒子帶正電還是負(fù)電，電場(chǎng)力與重力的合力是一定的，且與洛倫茲力等大反向，故要使粒子做直線運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力恒定不變，其速度大小也恒定不變，故D錯(cuò)誤；只要保證三個(gè)力的合力為零，因電場(chǎng)方向沒(méi)確定，故粒子電性也不確定，A、B均錯(cuò)誤；由WG＋W電＝0可知，重力做功WG>0，故W電<0，粒子一定克服電場(chǎng)力做功，C正確。2．如圖3－3－4所示，從離子源發(fā)射出的正離子，經(jīng)加速電壓U加速后進(jìn)入相互垂直的電場(chǎng)(E方向豎直向上)和磁場(chǎng)(B方向垂直紙面向外)中，發(fā)現(xiàn)離子向上偏轉(zhuǎn)。要使此離子沿直線通過(guò)電磁場(chǎng)，需要()圖3－3－4A．增加E，減小B B．增加E，減小UC．適當(dāng)增加U D．適當(dāng)減小B解析：選C離子所受的電場(chǎng)力F＝qE，洛倫茲力F洛＝qvB，qU＝eq\f(1,2)mv2，離子向上偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力大于洛倫茲力，故要使離子沿直線運(yùn)動(dòng)，可以適當(dāng)增加U，增加速度，洛倫茲力增大，C正確；也可適當(dāng)減小E或增大B，電場(chǎng)力減小或洛倫茲力增大，D錯(cuò)誤。3.利用如圖3－3－5所示的方法可以測(cè)得金屬導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n，現(xiàn)測(cè)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(chǎng)B，當(dāng)通以圖示方向電流I時(shí)，在導(dǎo)體上、下表面間用電壓表可測(cè)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3－3－5①上表面電勢(shì)高②下表面電勢(shì)高③該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為eq\f(I,edb)④該導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為eq\f(BI,eUb)A．①③ B．②④C．②③ D．①④解析：選B畫(huà)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(shì)高，故選項(xiàng)②正確，①錯(cuò)誤。再根據(jù)eeq\f(U,d)＝evB，I＝neSv＝nebdv得n＝eq\f(BI,eUb)，故選項(xiàng)④正確，③錯(cuò)誤。4.如圖3－3－6所示，在豎直虛線MN和M′N(xiāo)′之間區(qū)域內(nèi)存在著相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一帶電粒子(不計(jì)重力)以初速度v0由A點(diǎn)垂直MN進(jìn)入這個(gè)區(qū)域，帶電粒子沿直線運(yùn)動(dòng)，并從C點(diǎn)離開(kāi)場(chǎng)區(qū)。如果撤去磁場(chǎng)，該粒子將從B點(diǎn)離開(kāi)場(chǎng)區(qū)；如果撤去電場(chǎng)，該粒子將從D點(diǎn)離開(kāi)場(chǎng)區(qū)。則下列判斷正確的是()A．該粒子由B、C、D三點(diǎn)離開(kāi)場(chǎng)區(qū)時(shí)的動(dòng)能相同圖3－3－6B．該粒子由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B、C、D三點(diǎn)的時(shí)間均不相同C．勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E與勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B之比eq\f(E,B)＝v0D．若該粒子帶負(fù)電，則電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外解析：選C由Eq＝Bv0q可得，eq\f(E,B)＝v0，C正確；若電場(chǎng)方向豎直向下，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向外，則無(wú)論從左側(cè)入射的是正電荷還是負(fù)電荷，電場(chǎng)力與洛倫茲力方向均一致，故D錯(cuò)誤；如果撤去磁場(chǎng)，粒子由B點(diǎn)射出時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)粒子做正功，粒子動(dòng)能比入場(chǎng)時(shí)增大了，A錯(cuò)誤；粒子由C、B射出過(guò)程中，水平方向均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，但在磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)過(guò)程中粒子運(yùn)動(dòng)的速率是v0；運(yùn)動(dòng)時(shí)間增大了，故B錯(cuò)誤。5.美國(guó)物理學(xué)家勞倫斯于1932年發(fā)明的回旋加速器，應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)電場(chǎng)的多次加速獲得較大的能量，使人類(lèi)在獲得高能量帶電粒子方面前進(jìn)了一步。如圖3－3－7為一種改進(jìn)后的回旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，且被限制在A、C板間，如圖所示。帶圖3－3－7電粒子從P0處以速度v0沿電場(chǎng)線方向射入加速電場(chǎng)，經(jīng)加速后再進(jìn)入D形盒中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。對(duì)于這種改進(jìn)后的回旋加速器，下列說(shuō)法正確的是()A．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速兩次B．帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周P1P2＝P2P3C．加速粒子的最大速度與D形盒的尺寸有關(guān)D．加速電場(chǎng)方向需要做周期性的變化解析：選C由題圖可以看出，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周被加速一次，A錯(cuò)誤。由R＝eq\f(mv,qB)和Uq＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12可知，帶電粒子每運(yùn)動(dòng)一周，電場(chǎng)力做功都相同，動(dòng)能增量都相同，但速度的增量不相同，故粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑增加量不相同，B錯(cuò)誤。由v＝eq\f(qBR,m)可知，加速粒子的最大速度與D形盒的半徑R有關(guān)，C正確；由圖可知，粒子每次都是從A板進(jìn)入電場(chǎng)加速，所以加速電場(chǎng)方向不需改變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.(2012·泰州模擬)如圖3－3－8所示，質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子以某一初速度從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿x軸正方向進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，若場(chǎng)區(qū)僅存在平行于y軸向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子通過(guò)P(d，d)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為5Ek；若場(chǎng)區(qū)僅存在垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，質(zhì)子也能通過(guò)P點(diǎn)。不計(jì)質(zhì)子的重力。設(shè)上述勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E、勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則下圖3－3－8列說(shuō)法中正確的是()A．E＝eq\f(3Ek,ed) B．E＝eq\f(5Ek,ed)C．B＝eq\f(\r(mEk),ed) D．B＝eq\f(\r(2mEk),ed)解析：選D設(shè)質(zhì)子的初速度為v0，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知d＝v0t，d＝eq\f(vy,2)t，得：vy＝2v0又5Ek＝eq\f(1,2)mv02＋eq\f(1,2)mvy2，Eed＝5Ek－eq\f(1,2)mv02可解得：E＝eq\f(4E