2019版高考物理复习第一部分专题三电场与磁场专题强化练（十）带电粒子在复合场中的运动.docx

专题强化练(十) 带电粒子在复合场中的运动考点1带电粒子在组合场中的运动1如图所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子在磁场中转半个圆后打在P点，设OPx，能够正确反映x与U之间的函数关系的是()解析：设粒子到达O点的速度为v，粒子通过电场的过程中，由动能定理得qUmv2，粒子在磁场中运动，由牛顿第二定律得qvBm，R，由以上三式解得x ，选项B正确，选项A、C、D错误答案：B2.如图所示，在xOy直角坐标系中，第象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第象限内分布着沿y轴负方向的匀强电场初速度为零、带电荷量为q、质量为m的粒子经过电压为U的电场加速后，从x轴上的A点垂直x轴进入磁场区域，重力不计，经磁场偏转后过y轴上的P点且垂直于y轴进入电场区域，在电场中偏转并击中x轴上的C点已知OAOCd.则磁感应强度B和电场强度E可表示为()AB，EBB，ECB，E DB，E解析：设带电粒子经电压为U的电场加速后速度为v，则qUmv2；带电粒子进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，qBv，依题意可知rd，联立可解得B，带电粒子在电场中偏转，做类平抛运动，设经时间t从P点到达C点，由dvt，dt2，联立可解得E，B正确答案：B3.(多选)如图所示，边界MN、PQ间有竖直向下的匀强电场，PQ、EF间有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m，电荷量为q的粒子从边界MN上的O点以水平初速度v0射入电场，结果从PQ上的A点进入磁场，且粒子在磁场中运动的时间为，MN和PQ间、PQ和EF间的距离均为L，O到A的竖直距离为，不计粒子的重力，则下列结论正确的是()A匀强电场的电场强度大小为B粒子进入磁场时速度与水平方向的夹角为45C粒子在磁场中做圆周运动的半径为LD匀强磁场的磁感应强度为解析：粒子在电场中做类平抛运动，水平方向匀速运动Lv0t，竖直方向at2，根据牛顿第二定律qEma, 解得E，故A错误；离开电场时竖直速度vyatv0，进入磁场时速度与水平方向的夹角为，tan 1，45，故B正确；粒子在磁场中的圆心角为，则有tT，根据题意t，得，如图所示，根据几何关系有RL，故C错误；根据半径公式R，得B，故D正确答案：BD4.如图所示，真空中有一以O点为圆心的圆形匀强磁场区域，半径为R，磁场垂直纸面向里，在yR的区域存在沿y方向的匀强电场，电场强度为E，在M点有一粒子源，辐射的粒子以相同的速率v沿不同方向射入第一象限，发现沿x方向射入磁场的粒子穿出磁场进入电场，速度减小到0后又返回磁场，已知粒子的质量为m，电荷量为q，粒子重力不计(1)求圆形磁场区域磁感应强度的大小；(2)求沿x方向射入磁场的粒子，从进入磁场到再次穿出磁场所走过的路程；(3)沿与x方向成60角射入的粒子，最终将从磁场边缘的N点(图中未画出)穿出，不再进入磁场，求N点的坐标和粒子从M点运动到N点的总时间解析：(1)沿x方向射入磁场的粒子穿出磁场进入电场后，速度减小到0，粒子一定是从如图中的P点射出磁场，逆电场线运动，所以粒子在磁场中做圆周运动的半径：rR，根据Bqv，得：B.(2)粒子返回磁场后，经磁场偏转后从H点射出磁场，MH为直径，在磁场中的路程为二分之一圆周长s1R设在电场中路程为s2，根据动能定理Eqmv2，s2，总路程sR.(3)沿与x方向成60角射入的粒子，经分析从C点竖直射出磁场，从D点射入、射出电场，又从C点射入磁场，最后从N点(MN为直径)射出磁场所以N点坐标为(2R，0)C点在磁场中，MC段圆弧对应圆心角30，CN段圆弧对应圆心角150，所以在磁场中的时间为半个周期，t1粒子在CD段做匀速直线运动，由几何关系知CD，t2，粒子在电场中做匀变速直线运动，加速度a，t3，总时间tt1t2t3.答案：(1)(2)R(3)(2R，0)考点2带电粒子在叠加场中的运动5.带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将()A可能做直线运动B可能做匀减速运动C一定做曲线运动D可能做匀速圆周运动解析：带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动和匀速圆周运动，C正确答案：C6.(多选)如图所示，区域中有正交的匀强电场和匀强磁场，区域中只有匀强磁场，不同的离子(不计重力)从左侧进入两个区域，在区域中都没有发生偏转，在区域中做圆周运动的轨迹都相同，则关于这些离子说法正确的是()A离子一定都带正电B这些离子进入复合场的初速度相等C离子的比荷一定相同D这些离子的初动量一定相同解析：因为它们通过区域时不偏转，说明受到的电场力与洛伦兹力相等，即EqB1qv，故离子的速度相等，若为正离子，则电场力向下，洛伦兹力向上若为负离子，则电场力向上，洛伦兹力向下，同样能够满足平衡，所以选项A错误，B正确；又因为进入磁场后，其偏转半径相同，由公式R可知，它们的比荷相同，选项C正确；虽然确定初速度相等，但无法判断质量是否相等，所以无法判断初动量是否相等，选项D错误答案：BC7.(多选)如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B的复合场中(E和B已知)，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，则()A小球可能带正电B小球做匀速圆周运动的半径为r C小球做匀速圆周运动的周期为TD若电压U增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加解析：小球在复合场中做匀速圆周运动，则小球受到的电场力和重力满足mgEq，方向相反，则小球带负电，A错误；因为小球做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，由牛顿第二定律和动能定理可得：Bqv，Uqmv2，联立两式可得：小球做匀速圆周运动的半径r，由T，可以得出T，与电压U无关，所以B、C正确，D错误答案：BC8如图，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里一带电荷量为q、质量为m的微粒从原点出发进入复合场中，初速度方向与x轴正方向的夹角为45，正好做直线运动，当微粒运动到A(l，l)时，电场方向突然变为竖直向上(不计电场变化的时间)，微粒继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场不计一切阻力，求：(1)电场强度E的大小；(2)磁感应强度B的大小；(3)微粒在复合场中的运动时间解析：(1)微粒到达A(l，l)之前做匀速直线运动，对微粒受力分析如图甲：由几何关系知Eqmg，得：E.(2)由平衡条件：qvBmg.电场方向变化后，微粒所受重力与电场力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图乙所示：qvBm，由几何知识可得：rl.联立解得：v，B.(3)微粒做匀速运动时间：t1，做匀速圆周运动时间：t2，故微粒在复合场中的运动时间：tt1t2.答案：见解析考点3复合场与现代科技的综合9(多选)(2018哈尔滨模拟)某带电粒子从图中速度选择器左端中点O以速度v0向右水平射出，从右端中点a下方的b点以速度v1射出；若增大磁感应强度，该粒子将从a上方的c点射出，且acab.不计粒子的重力，则()A该粒子带正电B若使该粒子沿Oa方向水平射出，则电场强度和磁感应强度大小应满足v0C第二次射出时的速率仍为v1D第二次射出时的速率为解析：当增加磁感应强度时，洛伦兹力变大，粒子向上偏转，说明洛伦兹力增加到大于电场力，且洛伦兹力向上，由于磁场方向向内，根据左手定则可以判断粒子带正电，故A正确；若使该粒子沿Oa方向水平射出，则电场强度和磁感应强度大小应满足EqqvB，即v0，故B正确；从O到b过程，根据动能定理，有Fymvmv，从O到c过程，根据动能定理，有Fymvmv，由以上两式求解出：v2，故C错误，D正确；故选ABD.答案：ABD10.如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电荷量为q的某种自由运动电荷导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为()A.，负 B.，正C.，负 D.，正解析：因导电材料上表面的电势比下表面的低，故上表面带负电荷，根据左手定则可判断自由运动电荷带负电，则B、D两项均错；设长方体形材料长度为L，总电量为Q，则其单位体积内自由运动电荷数为，当电流I稳恒时，材料内的电荷所受电场力与磁场力相互平衡，则有BIL，故，A项错误，C项正确答案：C11(多选)(2018武汉模拟)回旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直A处粒子源产生质量为m、电荷量为q的粒子，在加速电压为U的加速电场中被加速所加磁场的磁感应强度、加速电场的频率可调，磁场的磁感应强度最大值为Bm，加速电场频率的最大值为fm.则下列说法正确的是()A粒子第n次和第n1次半径之比总是B粒子从静止开始加速到出口处所需的时间为tC若fm，则粒子获得的最大动能为Ekm解析：根据粒子在磁场中半径公式及动能定理，则有nqUmv与Rn(n1)qUmv与Rn1解得RnRn1，故A错误；设粒子到出口处被加速了n圈，