高三物理一轮复习 8.3带电粒子在复合场中的运动精品练习 新人教版.doc

第三讲带电粒子在复合场中的运动1.水平放置的平行金属板a、b带有等量电荷，a板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电的粒子在两板间做直线运动，粒子的重力不计关于粒子在两板间运动的情况，正确的是()a可能向右做匀加速直线运动b可能向左做匀加速直线运动c只能是向右做匀速直线运动d只能是向左做匀速直线运动解析受力分析可知电场力向下，洛伦兹力必向上，则速度向右；洛伦兹力与速度大小有关，因此只能为匀速直线运动答案c2如图所示，真空中有正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，三个等量同种电荷的油滴a、b、c处于此区域中，a静止，b向右做匀速直线运动，c向左做匀速直线运动则它们质量之间的关系是()amambmc bmbmamccmcmbma dmambmc解析首先对a受力分析，可判定a、b、c带负电，且mageq.对b、c分别受力分析，对b有eqmbgf洛，对c有eqf洛mcg，由此mbmaekcek，则下列说法中错误的是()a液滴一定做匀速直线运动b液滴一定带正电c电场线方向一定斜向上d液滴有可能做匀变速直线运动解析要保证做直线运动有两种情况：合力为零或者合力与速度共线；带电液滴要考虑它的重力，洛伦兹力与速度有关，若合力与速度共线，速度大小就要变化，则洛伦兹力就要变化，无法保证合力总是与速度共线，所以只能是匀速直线运动；所以a选项正确，d选项错误；受力分析知若粒子带负电，无论场强方向如何合力都不会为零，因此b选项正确；若电场线方向斜向下，则合力必不为零，c选项正确答案d9如图所示，一束粒子(不计重力，初速度可忽略)缓慢通过小孔o1进入极板间电压为u的水平加速电场区域，再通过小孔o2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域，其中磁场的方向如图所示，磁感应强度大小可根据实际要求调节，收集室的小孔o3与o1、o2在同一条水平线上则收集室收集到的是()a具有特定质量的粒子b具有特定比荷的粒子c具有特定速度的粒子 d具有特定动能的粒子解析粒子在加速电场中由动能定理可得qumv2v ，粒子沿直线o1o2o3运动，则在相互正交的恒定匀强电场、磁场区域中必定受力平衡，可得qebqvv为某一定值故选项b、c正确答案bc10.地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直纸面向里，一个带电油滴能沿一条与竖直方向成角的直线mn运动(mn在垂直于磁场方向的平面内)，如图所示则以下判断中正确的是()a如果油滴带正电，它是从m点运动到n点b如果油滴带正电，它是从n点运动到m点c如果电场方向水平向左，油滴是从m点运动到n点d如果电场方向水平向右，油滴是从m点运动的n点解析带电油滴能够沿直线运动，分析可得带电油滴一定是匀速直线运动，因为若做变速直线运动，则洛伦兹力大小就发生变化，从而无法保证重力、电场力、洛伦兹力大小就发生变化，从而无法保证重力、电场力、洛伦兹力三力的合力总是与速度共线如果油滴带正电，受力分析可得只有从m点运动到n点，电场水平向左，三力的合力才有可能为零，a选项正确，b选项错误；如果带电油滴带负电，同理可得c选项正确，d选项错误答案ac11某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动，如图所示，材料表面上方矩形区域ppnn充满竖直向下的匀强电场，宽为d；矩形区域nnmm充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b，长为3s，宽为s；nn为磁场与电场之间的薄隔离层一个电荷量为e、质量为m、初速为零的电子，从p点开始被电场加速经隔离层垂直进入磁场，电子每次穿越隔离层，运动方向不变，其动能损失是每次穿越前动能的10%，最后电子仅能从磁场边界mn飞出，不计电子所受重力(1)求电子第二次与第一次圆周运动半径之比；(2)求电场强度的取值范围；(3)a是mn的中点，若要使电子在a、m间垂直于am飞出，求电子在磁场区域中运动的时间解析(1)设圆周运动的半径分别为r1、r2、rn、rn1，第一和第二次圆周运动速率分别为v1和v2，动能分别为ek1和ek2.由ek20.81ek1，r1，r2，ek1mv，ek2mv得r2r10.9.(2)设电场强度为e，第一次到达隔离层前的速率为v.由eedmv2,0.9mv2mv，r1，r1s得e又由rn0.9n1r1,2r1(10.90.920.9n)3s得ee.(3)设电子在匀强磁场中，圆周运动的周期为t，运动的半圆周个数为n，运动总时间为t.由题意，有rn13s，r1s，rn10.9nr1，rn1得n2又由t得t.答案(1)0.9(2)e(3)12扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆其简化模型如图：、两处的条形匀强磁场区边界竖直，相距为l，磁场方向相反且垂直于纸面一质量为m、电荷量为q、重力不计的粒子，从靠近平行板电容器mn板处由静止释放，极板间电压为u，粒子经电场加速后平行于纸面射入区，射入时速度与水平方向夹角 30.(1)当区宽度l1l、磁感应强度大小b1b0时，粒子从区右边界射出时速度与水平方向夹角也为30，求b0及粒子在区运动的时间t.(2)若区宽度l2l1l、磁感应强度大小b2b1b0，求粒子在区的最高点与区的最低点之间的高度差h.(3)若l2l1l，b1b0，为使粒子能返回区，求b2应满足的条件(4)若b1b2、l1l2，且已保证了粒子能从区右边界射出为使粒子从区右边界射出的方向与从左边界射入的方向总相同，求b1、b2、l1、l2之间应满足的关系式解析(1)如图所示，设粒子射入磁场区的速度为v，在磁场区中做圆周运动的半径为r1，由动能定理和牛顿第二定律得qumv2 qvb1m 由几何知识得l2r1sin 联立式，代入数据得b0 . 设粒子在磁场区中做圆周运动的周期为t，运动的时间为tt tt 联立式，代入数据得t . (2)设粒子在磁场区做圆周运动的半径为r2，由牛顿第二定律得qvb2m 由几何知识可得h(r1r2)(1cos)ltan联立式，代入数据得hl. (3)如图所示，为使粒子能再次回到区，应满足r2(1sin) . (4)如图(或图)所示，设粒子射出磁场区