湖北省高考物理一轮复习 25《带电粒子在复合场中的运动》试题.doc

第25单元带电粒子在复合场中的运动1.如图所示，空间内有一磁感应强度为b、方向垂直纸面向里的匀强磁场，一个正点电荷q固定于磁场中的某一点.另有一带电粒子-q从a处、以初速度v0射出，射出方向与a、q连线垂直，a、q之间的距离为r.若不计重力，则粒子-q的运动轨迹可能为（ ）a.以点电荷q为圆心、以r为半径，在纸面内的圆周b.开始阶段为纸面内偏向v0右侧的曲线c.开始阶段为纸面内偏向v0左侧的曲线d.沿初速度v0方向的直线2.目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机.如图所示表示了它的发电原理：将一束等离子体垂直于磁场方向喷入磁场，在磁场中有两块金属板a、b，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压.如果射入的等离子体速度均为v，两金属板的板长为l，板间距离为d，板平面的面积为s，匀强磁场的磁感应强度为b，方向垂直于速度方向，负载电阻为r，等离子体充满两板间的空间.当发电机稳定发电时，电流表示数为i，那么板间等离子体的电阻率为（ ）a. b.c. d.3.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，水平进入由互相垂直的匀强电场e和匀强磁场b构成的复合场中(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rc.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4.医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度.电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极n和s构成,磁极间的磁场是均匀的.使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示.由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差.在达到平衡时,血管内部的电场可看做是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零.在某次监测中,两触点间的距离为3.0mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160v,磁感应强度的大小为0.040t.则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()a.1.3m/s,a正、b负b.2.7m/s,a正、b负c.1.3m/s,a负、b正d.2.7m/s,a负、b正5.(2014浙江温州高三八校联考)如图所示,真空中存在竖直向上的匀强电场和水平方向的匀强磁场,一质量为m、带电荷量为q的物体以速度v在竖直平面内做半径为r的匀速圆周运动,假设t=0时刻物体在轨迹最低点且重力势能为零,电势能也为零,则下列说法不正确的是()a.物体带负电且做逆时针转动b.物体运动的过程中,机械能与电势能之和保持不变且大小为mv2c.物体运动的过程中,重力势能随时间的变化关系是ep=mgr(1-cos)d.物体运动的过程中,电势能随时间的变化关系是ep=mgr(cos-1)6.如图所示,空间的某一区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一个带电粒子以某一初速度由a点进入这个区域沿直线运动,从c点离开区域;如果将磁场撤去,其他条件不变,则粒子从b点离开场区;如果将电场撤去,其他条件不变,则这个粒子从d点离开场区.已知bc=cd,设粒子在上述三种情况下,从a到b、从a到c和从a到d所用的时间分别是t1、t2和t3,离开三点时的动能分别是ek1、ek2、ek3,粒子重力忽略不计,以下关系正确的是()a.t1=t2t3b.t1ek2=ek3d.ek1=ek2ek37.(2014重庆卷)如图所示，在无限长的竖直边界ns和mt间充满匀强电场，同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于nstm平面向外和向内的匀强磁场，磁感应强度大小分别为b和2b，kl为上下磁场的水平分界线，在ns和mt边界上，距kl高h处分别有p、q两点，ns和mt间距为1.8h，质量为m，带电量为q的粒子从p点垂直于ns边界射入该区域，在两边界之间做圆周运动，重力加速度为g.(1)求电场强度的大小和方向.(2)要使粒子不从ns边界飞出，求粒子入射速度的最小值.(3)若粒子能经过q点从mt边界飞出，求粒子入射速度的所有可能值.8.(2013安徽卷)如图所示的平面直角坐标系xoy,在第象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴正方向;在第象限的正三角形abc区域内有匀强磁场,方向垂直于xoy平面向里,正三角形边长为l,且ab边与y轴平行.一质量为m、电荷量为q的粒子,从y轴上的p(0,h)点,以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第象限,又经过磁场从y轴上的某点进入第象限,且速度与y轴负方向成45角,不计粒子所受的重力.求: (1)电场强度e的大小.(2)粒子到达a点时速度的大小和方向.(3)abc区域内磁场的磁感应强度b的最小值.9.(2014山西五校联考)如图甲所示,带有小孔的平行极板a、b间存在匀强电场,电场强度为e0,极板间距离为l.其右侧有与a、b垂直的平行极板c、d,极板长度为l,c、d板加不变的电压.c、d板的右侧存在宽度为2l的有界匀强磁场,磁场边界与a、b板平行.现有一质量为m、电荷量为e的电子(重力不计),从a板处由静止释放,经电场加速后通过b板的小孔飞出;经c、d板间的电场偏转后恰能从磁场的左侧边界m点进入磁场区域,速度方向与边界夹角为60,此时磁场开始周期性变化,如图乙所示(磁场从t=0时刻开始变化,且以垂直于纸面向外为正方向),电子运动一段不少于的时间后从右侧边界上的n点飞出,飞出时速度方向与边界夹角为60,m、n连线与磁场边界垂直.(1)求电子在a、b间的运动时间.(2)求c、d间匀强电场的电场强度的大小.(3)写出磁感应强度b0、变化周期t的大小各应满足的表达式.参考答案1.解析：如图所示，在a点，粒子受到的洛伦兹力qv0b向右、库仑力向左.粒子做圆周运动所需要的向心力为.当-qv0b时，粒子做以q为圆心、以r为半径的匀速圆周运动，故选a.当qv0b时，合外力向左，粒子左偏，故选c.当qv0b时，开始粒子沿直线向上运动，与q的距离变大，变小，不能保证所受合外力继续为零，所以不能沿v0方向做直线运动，故不选d.答案：abc2.答案：a3.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，则小球带负电，a错误；因为小球做圆周运动的向心力为洛伦兹力，由牛顿第二定律和动能定理可得：bqv，uq，可得：小球做匀速圆周运动的半径r，b正确；由t，可以得出t，与电压u无关，所以cd错误.答案：b4.解析:根据左手定则,可知a正b负,所以c、d两项错;因为离子在场中所受合力为零,bqv=q,所以v=1.3m/s,a项对,b项错.答案:a5.解析:物体做匀速圆周运动,应有电场力与重力平衡,则物体所受电场力应竖直向上,带正电;洛伦兹力提供向心力,根据左手定则可知,物体应顺时针转动,选项a错误;物体受重力、电场力和洛伦兹力作用,只涉及机械能和电势能,因而二者之和不变,选项b正确;如图所示,设经过时间t,物体位置如图所示,则此时重力势能ep=mgr(1-cos ),而=,得ep=mgr(1-cos),选项c正确;因动能不变,所以电势能的变化与重力势能的变化大小相等,变化情况相反,选项d正确.答案:a6.解析:当电场、磁场同时存在时,粒子做匀速直线运动,此时qe=qvb.当只有电场时,粒子从b点射出,做类平抛运动,由运动的合成与分解可知,水平方向为匀速直线运动,所以 t1=t2;只有磁场时,粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,速度大小不变,但路程变长,有t2t3,因此a项正确.粒子从b点射出时,电场力做功,动能变大,故c项正确.答案:ac7.解析：(1)设电场强度大小为e.由题意有mgqe得e，方向竖直向上.(2)如图1所示，设粒子不从ns边飞出的入射速度最小值为vmin，对应的粒子在上、下区域的运动半径分别为r1和r2，圆心的连线与ns的夹角为.由r.有r1，r2r1.由(r1r2) sin r2，r1r1cos h.vmin.(3)如图2所示，设粒子入射速度为v，粒子在上、下方区域的运动半径分别为r1和r2，粒子第一次通过kl时距离k点为x.由题意有3nx1.8h(n1，2，3).x，x，得r1，n3.5，即n1时，v；n2时，v；n3时，v.答案： (1)e，方向竖直向上 (2) (3) 可能的速度有三个：，8.解析:(1)设粒子在电场中运动的时间为t,则有x=v0t=2h,y=at2=h,qe=ma联立以上各式可得e=.(2)粒子到达a点时沿y轴方向的分速度vy=at=v0所以v=v0方向指向第象限与x轴正方向成45角.(3)粒子在磁场中运动时,有qvb=m当粒子从b点射出时,磁场的磁感应强度为最小值,此时有r=l,所以b=.答案:(1)(2)v0 方向指向第象限与x轴正方向成45角(3)9.解析:(1)电子在a、b间直线加速,加速度a=电子在a、b间的运动时间为t,则l=at2所以t=.(2)设电子从b板的小孔飞出时的速度大小为v0,则电子从平行极板c、d间射出时沿电场方向的速度大小为vy=v0tan30又vy=，v0=at解得c、d间匀强电场的电场强度为e=e0.(3)由题意可知,在磁场变化的半个周期内电子的偏转角为60(如图),所以,在磁场变