（新课标）2017届高三物理一轮总复习 第8章 磁场 第3节 带电粒子在复合场中的运动考点集训（选修3-1）.doc

第3节带电粒子在复合场中的运动一、选择题：15题为单选，69题为多选1关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力，下列说法正确的是a安培力的方向可以不垂直于直导线b安培力的方向总是垂直于磁场的方向c安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关d将直导线从中点折成直角，安培力的大小一定变为原来的一半2英国物理学家狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布，距离它r处的磁感应强度大小为b(k为常数)，其磁场分布与点电荷的电场分布相似现假设某磁单极子s固定，一带电小球分别在s极附近做匀速圆周运动下列小球可以沿图示方向做匀速圆周运动的有(箭头表示小球在纸面外侧轨迹的运动方向) 3如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小球，质量为1.0104 kg，带4.0104 c的正电荷，小球在棒上可以滑动，将此棒竖直放置在沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，匀强电场的电场强度e10 n/c，方向水平向右，匀强磁场的磁感应强度b0.5 t，方向为垂直于纸面向里，小球与棒间的动摩擦因数为0.2(设小球在运动过程中所带电荷量保持不变，g取10 m/s2)a小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度为10 m/s2b小球由静止沿棒竖直下落最大速度2 m/sc若磁场的方向反向，其余条件不变，小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度为5 m/s2d若磁场的方向反向，其余条件不变，小球由静止沿棒竖直下落的最大速度为45 m/s4如图所示，p、q为相距较近的一对平行金属板，间距为2d，oo为两板间的中线一束相同的带电粒子，以初速度v0从o点射入p、q间，v0的方向与两板平行如果在p、q间加上方向竖直向上、大小为e的匀强电场，则粒子束恰好从p板右端的a点射出；如果在p、q间加上方向垂直纸面向外、大小为b的匀强磁场，则粒子束将恰好从q板右端的b点射出不计粒子的重力及粒子间的相互作用力，如果同时加上上述的电场和磁场，粒子仍能从两板间射出，则a粒子束将沿直线oo运动b粒子束将沿曲线运动，射出点位于o点上方c粒子束将沿曲线运动，射出点位于o点下方d粒子束可能沿曲线运动，但射出点一定位于o点5如图所示，电源电动势为e，内阻为r，滑动变阻器最大阻值为r，g为灵敏电流计，开关闭合，两平行金属板m、n之间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电的粒子恰好以速度v匀速穿过两板，不计粒子重力以下说法中正确的是a保持开关闭合，滑片p向上移动，粒子可能从m板边缘射出b保持开关闭合，滑片p的位置不动，将n板向下移动，粒子可能从m板边缘射出c将开关断开，粒子将继续沿直线匀速射出d在上述三个选项的变化中，灵敏电流计g指针均不发生偏转6如图所示，空间存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场一带电粒子在电场力和洛伦兹力的共同作用下，从静止开始自a点沿曲线acb运动，到b点时速度刚好为零c点是轨迹的最低点，不计粒子的重力下列说法正确的是a粒子带负电ba点和b点位于同一高度c粒子经过c点时速度最大d粒子到b点后，将沿原轨迹返回a点7如图所示，在匀强磁场中，磁感应强度b12b2，当不计重力的带电粒子从b1磁场区域运动到b2磁场区域时，粒子的a速率将加倍b轨迹半径加倍c周期将加倍d做圆周运动的角速度将加倍8如图，为探讨霍尔效应，取一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体， 給金属导体加与侧面垂直的匀强磁场b, 且通以图示方向的电流i时， 用电压表测得导体上、下表面m、n间电压为u. 已知自由电子的电荷量为e. 下列说法中正确的是am板比n板电势高b导体单位体积内自由电子数越多， 电压表的示数越大c导体中自由电子定向移动的速度为vd导体单位体积内的自由电子数为9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和加速电场频率的最大值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答案题号123456789二、计算题10如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面，从喷口连续不断喷出质量均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴调节电源电压至u，墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动；进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的m点已知重力加速度为g.(1)判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量；(2)求磁感应强度b的值11如图甲中所示，m、n为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为d，两板中央各有一个小孔o、o且正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示有一束正离子在t0时垂直于m板从小孔o射入磁场已知正离子质量为m、带电荷量为q，正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为t0，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力求：(1)磁感应强度b0的大小；(2)要使正离子从o孔垂直于n板射出磁场，正离子射入磁场时的速度v0的可能值12如图，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面(xy平面)向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负向在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子，该粒子在(d，0)点沿垂直于x轴的方向进入电场不计重力若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为，求：(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值；(2)该粒子在电场中运动的时间13如图所示，竖直平面xoy内存在水平向右的匀强电场，电场强度大小e10 n/c，在y0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小b0.5 t，一带电量q0.2 c、质量m0.4 kg的小球由长l0.4 m的细线悬挂于p点，小球可视为质点现将小球拉至水平位置a无初速释放，小球运动到悬点p正下方的坐标原点o时，悬线突然断裂，此后小球又恰好能通过o点正下方的n点，g取10 m/s2.求：(1)小球运动到o点时的速度大小；(2)悬线断裂前瞬间拉力的大小；(3)on间的距离第3节带电粒子在复合场中的运动【考点集训】1b2.a3.d4.b5.b6.bc7.bc8.cd9.bcd10【解析】(1)墨滴在电场区域做匀速直线运动，有qmg由式得：q由于电场方向向下，墨滴所受电场力方向向上，可知：墨滴带负电荷(2)墨滴垂直进入电场、磁场共存区域后，重力仍与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力，墨滴做匀速圆周运动，有qv0bm考虑墨滴进入电场、磁场共存区域和下板的几何关系，可知墨滴在该区域恰完成四分之一圆周运动，则半径rd由式得b.11【解析】设垂直纸面向里的磁场方向为正方向(1)正离子射入磁场，洛伦兹力提供向心力b0qv0做匀速圆周运动的周期t0联立两式得磁感应强度b0.(2)要使正离子从o孔垂直于n板射出磁场，v0的方向应如右图所示，两板之间正离子只运动一个周期即t0时，有r，当两板之间正离子运动n个周期即nt0时，有r(n1，2，3)联立求解，得正离子的速度的可能值为v0(n1，2，3)12.【解析】根据带电粒子在匀强磁场和匀强电场中的运动规律解题(1)如图，粒子进入磁场后做匀速圆周运动设磁感应强度的大小为b，粒子质量与所带电荷量分别为m和q，圆周运动的半径为r0.由洛伦兹力公式及牛顿第二定律得qv0bm由题给条件和几何关系可知r0d设电场强度大小为e，粒子进入电场后沿x轴负方向的加速度大小为ax，在电场中运动的时间为t，离开电场时沿x轴负方向的速度大小为vx.由牛顿第二定律及运动学公式得eqmaxvxaxttd由于粒子在电场中做类平抛运动(如图)，有tan 联立式得v0tan2 (2)联立