重难强化训练4　带电粒子在磁场或复合场中的运动

1、.重难强化训练四带电粒子在磁场或复合场中的运动40分钟90分一、选择题此题共10小题，每题6分，共60分.16题为单项选择，710题为多项选择1两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同，方向平行速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子，从较强磁场区域进入较弱的磁场区域后，粒子的【导学号：52592127】A轨道半径减小，角速度增大B轨道半径减小，角速度增大C轨道半径增大，角速度增大D轨道半径增大，角速度减小D带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，由牛顿第二定律可知：qvBm，解得：r，从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后B减小，所以r增大，线速度、角速度的关系为：vr，因洛伦兹力不

2、做功，线速度v的大小不变，因半径r增大，所以角速度减小，故D正确，A、C、D错误2如图8所示，在xOy平面内，匀强电场的方向沿x轴正向，匀强磁场的方向垂直于xOy平面向里一电子在xOy平面内运动时，速度方向保持不变那么电子的运动方向沿图8Ax轴正向Bx轴负向Cy轴正向Dy轴负向C电子受电场力方向一定程度向左，所以需要受向右的洛伦兹力才能做匀速运动，根据左手定那么进展判断可得电子应沿y轴正向运动3质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场如图9所示为质谱仪的原理图设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子不计重力，经电压为U的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为B的偏转磁场中，带电粒子打到

3、底片上的P点，设OPx，那么在以下图中能正确反映x与U之间的函数关系的是图9B带电粒子先经加速电场加速，故qUmv2，进入磁场后偏转，OPx2r，两式联立得，OPx，所以B为正确答案4半径为r的圆形空间内，存在着垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子不计重力从A点以速度v0垂直磁场方向射入磁场中，并从B点射出AOB120°，如图10所示，那么该带电粒子在磁场中运动的时间为 【导学号：52592128】图10A.B.C. D.D从弧所对应的圆心角60°，知tT.但题中条件不够，没有此选项，另想方法找规律表示t.由匀速圆周运动t，从题图分析有Rr，那么：R·r

4、5;r，那么t，故D正确5.地面附近空间中存在着程度方向的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，一个带电油滴沿着一条与竖直方向成角的直线MN运动，如图11所示，由此可以判断图11A油滴一定做匀速直线运动B油滴可以做变速直线运动C假如油滴带正电，它是从N点运动到M点D电场的方向一定是程度向右A油滴受重力、电场力和洛伦兹力作用，因为重力和电场力均为恒力，根据物体做直线运动条件可知，粒子所受洛伦兹力亦为恒力据FqvB可知，粒子必定做匀速直线运动，故A正确，B错误根据做直线运动的条件，油滴受力如下图：假如油滴带正电，由左手定那么判断可知，油滴的速度方向由M指向N，故油滴从M点运动到N点，C错误电场

5、力方向一定向左，假设带正电荷，那么电场方向是程度向左，假设带负电荷，那么电场方向是程度向右，D错误图126如图12所示，匀强电场和匀强磁场中，有一带负电的小球穿在绝缘光滑的竖直圆环上，小球在圆环的顶端由静止释放，假如小球受到的电场力和重力的大小相等，那么当它在圆环上滑过的弧长对应的圆心角为以下何值时，小球受到的洛伦兹力最大 【导学号：52592129】A. B.C.DC根据FqvB知，小球速度最大时，所受洛伦兹力最大由于qEmg，假设重力、电场力的合力与程度方向的夹角为，那么tan 1，.由于洛伦兹力不做功，根据动能定理知，小球沿圆环运动的圆心角为时，速度最大，洛伦兹力最大C正确7如图13所示

6、，有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域和匀强磁场区域，假如这束正离子束在区域中不偏转，进入区域后偏转半径R一样，那么它们具有一样的图13A电荷量B质量C速度D比荷CD正交电磁场区域实际上是一个速度选择器，这束正离子在区域中均不偏转，说明它们具有一样的速度在区域中半径一样，R，所以它们应具有一样的比荷，C、D正确8.如图14所示是磁流体发电机的原理示意图A、B两极板间的磁场方向垂直于纸面向里等离子束从左向右进入板间以下表达正确的选项是图14AA极板电势高于B极板BB极板电势高于A极板C负载R中电流向下D负载R中电流向上AC等离子束指的是含有大量正、负离子，整体呈中性的离子流，进入磁场后，正离子

7、受到向上的洛伦兹力向A极板偏转，负离子受到向下的洛伦兹力向B极板偏转，这样正离子聚集在A极板，而负离子聚集在B极板，A极板电势高于B极板，电流方向从ARB.故A、C正确9如图15所示，质量为m、电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落，进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，磁感应强度为B，电场强度为E.液滴在此区域中做匀速圆周运动，那么圆周运动的半径r为图15A. B.C. D.AC设带电液滴进入虚线下方时的速度为v，由机械能守恒定律可得mghmv2，液滴能在下方空间做匀速圆周运动，那么应满足mgEq，Bvqm.由以上三式可求得r，故A、C正确10长为L的程度极板间，有垂直

8、纸面向里的匀强磁场，如图16所示，磁感应强度为B，板间间隔 也为L，极板不带电，现有质量为m，电荷量为q的带正电粒子不计重力，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v程度射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的方法是 【导学号：52592130】图16A使粒子的速度v<B使粒子的速度v>C使粒子的速度v>D使粒子的速度<v<AB如下图，由题意知，假设带正电的粒子从极板左边射出磁场，其在磁场中做圆周运动的半径R<，因粒子在磁场中做圆周运动的洛伦兹力提供向心力，即：qvBm可得粒子做圆周运动的半径：r粒子不从左边射出，那么：<，即：v<带正电的粒子不从极

9、板右边射出磁场，如下图，此时粒子的最大半径为R，由几何知识可知：R2L2可得粒子做圆周运动的最大半径：R又因为粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，粒子从右边射出，那么>，即：v>，故欲使粒子不打在极板上，粒子的速度必须满足v<或v>故A、B正确，C、D错误二、非选择题此题共2小题，共40分1118分如图17所示，在x轴上方有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场x轴下方有磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的匀强磁场一质量为m、电荷量为q的带电粒子不计重力，从x轴上O点以速度v0垂直x轴向上射出求：图171射出之后经多长时间粒子第二次到达x轴？2粒子第二次到达x轴

10、时离O点的间隔 【解析】粒子射出后受洛伦兹力做匀速圆周运动，运动半个圆周后第一次到达x轴，以向下的速度v0进入下方磁场，又运动半个圆周后第二次到达x轴，如下图1粒子在x轴上方时，由牛顿第二定律有qv0Bm，T1，得T1，同理可得粒子在x轴下方磁场中的运动周期T2，粒子第二次到达x轴需时间tT1T2.2粒子在x轴上方时有qv0Bm，可知r1，同理可得粒子在x轴下方磁场中的运动半径r2，粒子第二次到达x轴时离O点的间隔 s2r12r2.【答案】121222分如图18所示，在x轴上方存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外；在x轴下方存在匀强电场，电场方向与xOy平面平行，且与x轴成45°夹角一质量为m、电荷量为qq>0的粒子以初速度v0从y轴上的P点沿y轴正方向射出，一段时间后进入电场，进入电场时的速度方向与电场方向相反；又经过一段时间T0，磁场的方向变为垂直于纸面向里，大小不变不计重力图181求粒子从P点出发至第一次到达x轴时所需时间2假设要使粒子可以回到P点，求电场强度的最大值【解析】1带电粒子在磁场中做圆周运动，运动轨迹如下图，设运动半径为R，运动周期为T，根据洛伦兹力公式及圆周运动规律，有qv0BmT依题意，粒子第一次到达x轴