【同步】高中物理魯科版(2019)選擇性必修2：第1章習題課帶電粒子在組合場或疊加場中的運動分層作業(yè)課件

第1章習題課:帶電粒子在組合場或疊加場中的運動1234567891011A級必備知識基礎練1.(多選)一個電子穿過某一空間而未發(fā)生偏轉,則(

)A.此空間一定不存在磁場B.此空間可能有磁場,方向與電子速度方向平行C.此空間可能有磁場,方向與電子速度方向垂直D.此空間可能有正交的磁場和電場,它們的方向均與電子速度方向垂直BD1234567891011解析

由洛倫茲力公式可知:當v的方向與磁感應強度B的方向平行時,運動電荷不受洛倫茲力作用,因此電子未發(fā)生偏轉,不能說明此空間一定不存在磁場,此空間可能有磁場,磁場方向與電子速度方向平行,故選項B正確,選項A、C錯誤。此空間也可能有正交的磁場和電場,它們的方向均與電子速度方向垂直,導致電子所受合力為零,故選項D正確。12345678910112.(多選)如圖所示,勻強磁場方向垂直紙面向里,勻強電場方向豎直向下,有一正離子恰能沿直線從左向右水平飛越此區(qū)域。不計重力,則(

)A.若電子以和正離子相同的速率從右向左飛入,電子也沿直線運動B.若電子以和正離子相同的速率從右向左飛入,電子將向上偏轉C.若電子以和正離子相同的速率從左向右飛入,電子將向下偏轉D.若電子以和正離子相同的速率從左向右飛入,電子也沿直線運動BD1234567891011解析

若電子從右向左飛入,靜電力向上,洛倫茲力也向上,所以電子將向上偏轉,B正確,A錯誤;若電子從左向右飛入,靜電力向上,洛倫茲力向下,由題意知電子受力平衡,將沿直線運動,D正確,C錯誤。12345678910113.CT掃描是計算機X射線斷層掃描技術的簡稱,CT掃描機可用于對多種病情的探測。圖甲是某種CT機主要部分的剖面圖,其中X射線產生部分的示意圖如圖乙所示。圖乙中M、N之間有一電子束的加速電場,虛線框內有勻強偏轉磁場;經調節(jié)后電子束從靜止開始沿帶箭頭的實線所示的方向前進,打到靶上,產生X射線(如圖中帶箭頭的虛線所示);將電子束打到靶上的點記為P點。下列說法正確的是(

)A.M處的電勢高于N處的電勢B.增大M、N之間的加速電壓可使P點左移C.偏轉磁場的方向垂直于紙面向外D.增大偏轉磁場磁感應強度的大小可使P點左移1234567891011甲

乙答案

D123456789101112345678910114.如圖所示,兩平行金屬板P、Q水平放置,上極板帶正電,下極板帶負電,板間存在勻強電場和勻強磁場(圖中未畫出),一個帶電粒子在兩平行板間做勻速直線運動后,從O點垂直進入另一個垂直紙面向外的勻強磁場中,粒子做勻速圓周運動,最后打在擋板MN上的A點。不計粒子重力,下列說法正確的是(

)A.此粒子一定帶負電B.P、Q間的磁場一定垂直于紙面向外C.若另一個帶電粒子在磁場中也能沿相同的軌跡運動,則它一定與該粒子具有相同的比荷D.若另一個帶電粒子在P、Q間也能做勻速直線運動,則它一定與該粒子具有相同的比荷C1234567891011解析

粒子在磁場中做勻速圓周運動,粒子向下偏轉,粒子剛進入MN右側磁場時所受洛倫茲力豎直向下,應用左手定則可知,粒子帶正電,故A錯誤;粒子在復合場中做勻速直線運動,粒子所受合力為零,粒子所受電場力豎直向下,則粒子所受洛倫茲力豎直向上,由左手定則可知,P、Q間的磁場垂直于紙面向里,故B錯誤;粒子在復合場中做勻速直線運動,由平衡條件可知:同,粒子運動軌跡相同,則粒子在磁場中做勻速圓周運動的軌跡半徑r相同,則粒子的比荷相同,故C正確。12345678910115.(多選)(2022廣東卷)如圖所示,磁控管內局部區(qū)域分布有水平向右的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場。電子從M點由靜止釋放,沿圖中所示軌跡依次經過N、P兩點。已知M、P在同一等勢面上,下列說法正確的有(

)A.電子從N到P,電場力做正功B.N點的電勢高于P點的電勢C.電子從M到N,洛倫茲力不做功D.電子在M點所受的合力大于在P點所受的合力BC1234567891011解析

電子所受電場力水平向左,電子從N到P的過程中電場力做負功,選項A錯誤。勻強電場方向水平向右,N點的電勢高于P點的電勢,選項B正確。由于洛倫茲力一直與速度方向垂直,故電子從M到N,洛倫茲力不做功,選項C正確。由于M點和P點在同一等勢面上,故從M到P電場力做功為0,而洛倫茲力不做功,M點速度為0,根據(jù)動能定理可知電子在P點速度也為0,則電子在M點和P點都只受電場力作用,在勻強電場中電子在這兩點電場力相等,即合力相等,選項D錯誤。12345678910116.如圖所示,帶負電荷的擺球在一勻強磁場中擺動。勻強磁場的方向垂直紙面向里。擺球在A、B間擺動過程中,由A擺到最低點C時,擺線拉力大小為F1,擺球加速度大小為a1;由B擺到最低點C時,擺線拉力大小為F2,擺球加速度大小為a2,則F1

F2,a1

a2(均選填“>”“=”或“<”)。

<=1234567891011解析

由于洛倫茲力不做功,所以擺球從B到達C點的速度和從A到達C點的速度大小相等。由

可得a1=a2。當由A運動到C時,以擺球為研究對象,對擺球進行受力分析如圖甲所示,F1+qvB-mg=ma1。當由B運動到C時,對擺球受力分析如圖乙所示,F2-qvB-mg=ma2。由以上兩式可得F1<F2。12345678910117.如圖所示的直角坐標系中,第一象限內存在與x軸成30°角斜向下的勻強電場,電場強度E=400N/C;第四象限內存在垂直于紙面向里的有界勻強磁v0從O點射入磁場,其方向與x軸正方向夾角α=60°,粒子通過磁場后剛好從A點射出,之后進入電場。(1)求粒子進入磁場的速度v0的大小;(2)粒子進入電場后,經過多長時間再次到達x軸上。12345678910111234567891011(2)設粒子進入電場后,經過時間t再次到達x軸上,由幾何知識可知,粒子從A點垂直電場線方向射入電場,則粒子在電場中做類平拋運動,粒子沿垂直電場方向做速度為v0的勻速直線運動,位移為l1,則l1=v0t,粒子沿電場方向做初1234567891011B級關鍵能力提升練8.(多選)如圖所示,粗糙木板MN豎直固定在方向垂直紙面向里的勻強磁場中。t=0時,一個質量為m、電荷量為q的帶正電的物塊(可視為質點)沿MN以某一初速度豎直向下滑動,則物塊運動的v-t圖像可能是(

)ACD1234567891011解析

設初速度為v0,則FN=Bqv0,若滿足mg=Ff=μFN,即mg=μBqv0,物塊向下做勻速運動,選項A正確;若mg>μBqv0,則物塊開始時有向下的加速度,由

可知,隨速度增加,加速度減小,即物塊先做加速度減小的加速運動,最后達到勻速狀態(tài),選項D正確;若mg<μBqv0,則物塊開始時有向上的加速度,做減速運動,由

可知,隨速度減小,加速度減小,即物塊先做加速度減小的減速運動,最后達到勻速狀態(tài),則選項C正確。12345678910119.如圖空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場,電場方向豎直向上(與紙面平行),磁場方向垂直于紙面向里,三個帶正電的微粒a、b、c電荷量相等,質量分別為ma、mb、mc,已知在該區(qū)域內,a在紙面內做勻速圓周運動,b在紙面內向右做勻速直線運動,c在紙面內向左做勻速直線運動。下列選項正確的是(

)A.ma>mb>mc

B.mb>ma>mcC.mc>ma>mb

D.mc>mb>maB1234567891011解析

設三個微粒的電荷量均為q,a在紙面內做勻速圓周運動,說明洛倫茲力提供向心力,重力與電場力平衡,即mag=qE①b在紙面內向右做勻速直線運動,三力平衡,則mbg=qE+qvB②c在紙面內向左做勻速直線運動,三力平衡,則mcg+qvB=qE③比較①②③式可得mb>ma>mc,選項B正確。123456789101110.如圖所示,空間中存在著水平向右的勻強電場,電場強度大小E

N/C,同時存在著水平方向的勻強磁場,其方向與電場方向垂直,磁感應強度大小B=0.5T。有一帶正電的小球,質量m=1×10-6kg,電荷量q=2×10-6C,正以速度v在圖示的豎直面內做勻速直線運動,當經過P點時撤掉磁場(不考慮磁場消失引起的電磁感應現(xiàn)象),g取10m/s2。求:(1)小球做勻速直線運動的速度v的大小和方向;(2)從撤掉磁場到小球再次穿過P點所在的這條電場線經歷的時間t。1234567891011解析

(1)小球勻速直線運動時受力如圖甲所示,其所受的三個力在同一平面內,合力為零,有代入數(shù)據(jù)解得v=20

m/s速度v的方向與電場E的方向之間的夾角θ滿足甲

1234567891011(2)解法一:撤去磁場,小球在重力與靜電力的合力作用下做類平拋運動,設其加速度為a,有設撤掉磁場后小球在初速度方向上的分位移為x,有x=vt乙

1234567891011解法二:撤去磁場后,由于靜電力垂直于豎直方向,它對豎直方向的分運動沒有影響,以P點為坐標原點,豎直向上為正方向,小球在豎直方向上做勻減速運動,其初速度為vy=vsin

θ若使小球再次穿過P點所在的電場線,僅需小球在豎直方向上的分位移為零,則有答案

(1)20m/s,方向與電場方向成60°角斜向上

123456789101111.如圖所示,xOy坐標系第二象限內有水平向右的勻強電場,在第一、第四象限內分別存在勻強磁場,磁感應強度B大小相等,方向如圖所示。現(xiàn)有一個質量為m,電荷量為+q的帶電粒子在該平面內從x軸上的P點,以垂直于x軸的初速度v0進入勻強電場,恰好經過y軸上的Q點且與y軸成45°角射出電場,再經過一段時間又恰好垂直于x軸進入第四象限的磁場