2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專練 專題8.3 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動（含解析）.doc

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專題8.3帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動 1.有一個帶電荷量為＋q、重力為G的小球，從兩豎直的帶電平行板上方h處自由落下，兩極板間另有勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示，則帶電小球通過有電場和磁場的空間時(shí)，下列說法正確的是 (　　) A．一定做曲線運(yùn)動 B．不可能做曲線運(yùn)動 C．有可能做勻加速運(yùn)動 D．有可能做勻速運(yùn)動 答案：A 解析：由于小球在下落過程中速度變化，洛倫茲力會變化，小球所受合力變化，故小球不可能做勻速或勻加速運(yùn)動，B、C、D錯，A正確。 2．如圖所示，從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)，不考慮電子本身的重力。設(shè)兩極板間電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是 (　　) A．適當(dāng)減小電場強(qiáng)度E B．適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B C．適當(dāng)增大加速電場的寬度 D．適當(dāng)減小加速電壓U 答案：A 3．如圖所示，在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域內(nèi)，電場的場強(qiáng)為E，方向豎直向下，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，一質(zhì)量為m的帶電粒子，在場區(qū)內(nèi)的一豎直平面做勻速圓周運(yùn)動，則可判斷該帶電質(zhì)點(diǎn) (　　) A．帶有電量為的正電荷 B．沿圓周逆時(shí)針運(yùn)動 C．運(yùn)動的角速度為 D．運(yùn)動的速率為 答案：C 4．如圖所示，某種帶電粒子由靜止開始經(jīng)電壓為U1的電場加速后，射入兩水平放置、電勢差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)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(qiáng)磁場中，則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng)) (　　) A．d隨U1變化，d與U2無關(guān) B．d與U1無關(guān)，d隨U2變化 C．d隨U1變化，d隨U2變化 D．d與U1無關(guān)，d與U2無關(guān) 答案：A 解析：設(shè)帶電粒子剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度為v，與水平方向夾角為θ。粒子在磁場中運(yùn)動過程，qvB＝m，R＝，M、N兩點(diǎn)間距離d＝2Rcosθ＝＝。對粒子在加速電場中運(yùn)動過程：qU＝mv，聯(lián)立可看出d隨U1變化，與U2無關(guān)。 5．如圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場和豎直向下的勻強(qiáng)電場。一帶電粒子a(不計(jì)重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場、電場區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O′(圖中未標(biāo)出)穿出，若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場而保留電場不變，另一個同樣的粒子b(不計(jì)重力)仍以相同初速度由O點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b (　　) A．穿出位置一定在O′點(diǎn)下方 B．穿出位置一定在O′點(diǎn)上方 C．運(yùn)動時(shí)，在電場中的電勢能一定減小 D．在電場中運(yùn)動時(shí)，動能一定減小 答案：C 增大，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤。 14.如圖所示，空間存在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，圖中虛線為勻強(qiáng)電場的等勢線，一不計(jì)重力的帶電粒子在M點(diǎn)以某一初速度垂直等勢線進(jìn)入正交電磁場中，運(yùn)動軌跡如圖所示(粒子在N點(diǎn)的速度比在M點(diǎn)的速度大)．則下列說法正確的是(　　) A．粒子一定帶正電 B．粒子的運(yùn)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(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中電勢能增大 15．如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，電場和磁場相互垂直．在電磁場區(qū)域中，有一個光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個帶正電的小球．O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心，a、b、c為圓環(huán)上的三個點(diǎn)，a點(diǎn)為最高點(diǎn)，c點(diǎn)為最低點(diǎn)， bd沿水平方向．已知小球所受電場力與重力大小相等．現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點(diǎn)由靜止釋放，下列判斷正確的是(　　) A．當(dāng)小球運(yùn)動到c點(diǎn)時(shí)，洛倫茲力最大 B．小球恰好運(yùn)動一周后回到a點(diǎn) C．小球從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)，重力勢能減小，電勢能減小 D．小球從b點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)，電勢能增大，動能增大 16．(多選)如圖所示，空間同時(shí)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電場強(qiáng)度為E.一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)在將磁場方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)30，同時(shí)給小球一個垂直磁場方向斜向下的速度v，則關(guān)于小球的運(yùn)動，下列說法正確的是(　　) A．小球做勻速圓周運(yùn)動 B．小球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒 C．小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)電勢能增加了 D．小球第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)歷時(shí) 【答案】AD　【解析】小球在復(fù)合電磁場中處于靜止?fàn)顟B(tài)，只受兩個力作用，即重力和電場力且兩者平衡．當(dāng)把磁場順時(shí)針方向傾斜30，且給小球一個垂直磁場方向的速度v，則小球受到的合力就是洛倫茲力，且與速度方向垂直，所以帶電粒子將做勻速圓周運(yùn)動，選項(xiàng)A正確．由于帶電粒子在垂直于紙面的傾斜平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動過程中受到電場力要做功，所以機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)B錯誤．電場力從開始到最低點(diǎn)克服電場力做功為W＝EqRsin 30＝mg＝，所以電勢能的增加量為，選項(xiàng)C錯誤．小球第一次運(yùn)動到低點(diǎn)的時(shí)間為T＝，所以選項(xiàng)D正確．故選AD. 16．如圖所示為研究某種帶電粒子的裝置示意圖，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直線射到熒光屏上的O點(diǎn)，出現(xiàn)一個光斑．在垂直于紙面向里的方向上加一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場后，粒子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿半徑為r的圓弧運(yùn)動，打在熒光屏上的P點(diǎn)，然后在磁場區(qū)域再加一豎直向下，場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場，光斑從P點(diǎn)又回到O點(diǎn)，關(guān)于該粒子(不計(jì)重力)，下列說法正確的是(　　) A．粒子帶負(fù)電 B．初速度為v＝ C．比荷為＝ D．比荷為＝ 17．據(jù)報(bào)道，我國實(shí)施的“雙星”計(jì)劃發(fā)射的衛(wèi)星中放置了一種“磁強(qiáng)計(jì)”，用于測定地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等研究項(xiàng)目．磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖所示：電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)體中通有沿x正方向、大小為I的電流．已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電量為e.金屬導(dǎo)電過程中，自由電子做定向移動可視為勻速運(yùn)動．若測出金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間(z＝a為前側(cè)面，z＝0為后側(cè)面)的電勢差為U，那么(　　) A．前側(cè)面電勢高，B＝ B．前側(cè)面電勢高，B＝ C．后側(cè)面電勢高，B＝ D．后側(cè)面電勢高，B＝ 【答案】C　【解析】電子定向移動形成電流，根據(jù)電流的方向得出電子定向移動的方向，根據(jù)左手定則，判斷出電子的偏轉(zhuǎn)方向，在前后兩側(cè)面間形成電勢差，最終電子在電場力和洛倫茲力的作用下平衡，根據(jù)平衡求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。娮佣ㄏ蛞苿拥姆较蜓豿軸負(fù)向，所以電子向前側(cè)面偏轉(zhuǎn)，則前側(cè)面帶負(fù)電，后側(cè)面失去電子帶正電，后側(cè)面的電勢較高，當(dāng)金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動時(shí)受洛倫茲力作用向前側(cè)面偏轉(zhuǎn)，使得前后兩側(cè)面間產(chǎn)生電勢差，當(dāng)電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時(shí)，前后兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電勢差．因而可得＝Bev，q＝n(abvt)e，I＝＝neabv，由以上幾式解得磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝，故C正確． (1)因?yàn)椋?＝2d所以R＝2d。 第2秒內(nèi)，僅有磁場： qvB0＝m＝m。 第3秒內(nèi)，僅有電場：d＝()2。 所以＝v。粒子帶正電，故磁場方向垂直紙面向外。 (2)Δt＝＝＝＝＝，Δt′＝＝Δt。故第2個粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻為(2＋Δt)s。 23.如圖所示，一帶電粒子以某一速度在豎直平面內(nèi)做直線運(yùn)動，經(jīng)過一段時(shí)間后進(jìn)入一垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出磁場區(qū)域)，粒子飛出磁場后垂直電場方向進(jìn)入寬為L的勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為E，方向豎直向上，當(dāng)粒子穿出電場時(shí)速度大小變?yōu)樵瓉淼谋叮阎獛щ娏Ｗ拥馁|(zhì)量為m，電量為q，重力不計(jì)。粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度如圖所示與水平方向60角，試解答： (1)粒子帶什么性質(zhì)的電？ (2)帶電粒子在磁場中運(yùn)動時(shí)速度多大？ (3)圓形磁場區(qū)域的最小面積為多大？ 答案：(1)負(fù)電　(2)　(3) (3)如圖所示，帶電粒子在磁場中所受到洛倫茲力作為向心力， 設(shè)在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為R，圓形磁場區(qū)域的半徑為r，