高考物理一轮复习 第九章 专题7 带电粒子在复合场中的运动备考典题精炼 粤教版.doc

第九章 专题7 带电粒子在复合场中的运动(课时活页卷)一、单项选择题（创新题）1.如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为e，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为b，方向垂直于纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点()a带有电荷量为的正电荷b沿圆周逆时针运动c运动的角速度为d运动的速率为【答案】c【解析】带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，有mgqe，求得电荷量q，根据电场强度方向和电场力方向判断出粒子带负电，a错由左手定则可判断粒子沿顺时针方向运动，b错由qvbmv得，c正确在速度选择器装置中才有v，故d错（2013.广东肇庆中学月考）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：将一束等离子体喷射入磁场，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的初速度为v，两金属板的板长(沿初速度方向)为l，板间距离为d，金属板的正对面积为s，匀强磁场的磁感应强度为b，方向垂直于离子初速度方向，负载电阻为r，电离气体充满两板间的空间当发电机稳定发电时，电流表的示数为i.那么板间电离气体的电阻率为()a.(r)b.(r)c.(r) d.(r)【答案】a【解析】当发电机稳定时，等离子体做匀速直线运动，所以qvbqeq，即ubdv，由i和r得(r)，故a正确3如图所示，有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子束在区域中不偏转，进入区域后偏转半径又相同，则说明这些正离子具有相同的()a动能b质量c电荷量d比荷【答案】d【解析】设电场的场强为e，由于正离子在区域里不发生偏转，则eqb1qv，得v；当正离子进入区域时，偏转半径又相同，所以r，故选项d正确4一重力不计的带电粒子以水平初速度v0(v0)先后穿过宽度相同且紧邻在一起的有明显竖直边界的匀强电场e和匀强磁场b，如图甲所示，电场和磁场对粒子总共做功w1；若把电场和磁场叠加且边界重合，如图乙所示，该粒子仍以水平初速度v0穿过叠加场区，电场和磁场对粒子总共做功w2，比较w1、w2的大小()a一定是w1w2b一定是w1w2c一定是w1w2d可能是w1w2，也可能是w1w2【答案】b【解析】由题可知，带电粒子穿过叠加场时洛伦兹力小于电场力，二力方向相反，所以沿电场方向偏移的距离比第一次仅受电场力时偏移的距离小，且洛伦兹力不做功，故w1w2.b项正确二、双项选择题（经典题）5不计重力的负粒子能够在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过设产生匀强电场的两极板间电压为u，距离为d，匀强磁场的磁感应强度为b，粒子带电荷量为q，进入速度v，以下说法正确的是()a若同时增大u和b，其他条件不变，则粒子一定能够直线穿过b若同时减小d和增大v，其他条件不变，则粒子可能直线穿过c若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子动能一定减小d若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变【答案】bc【解析】粒子能够直线穿过，则有qqvb，即v，若u、b增大的倍数不同，粒子不能沿直线穿过，a项错，同理b项正确；粒子向下偏，电场力做负功，又w洛0，所以ek0，c项正确，d项错（2013.广东湛江二中月考）6利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场b，当通以图示方向电流i时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为u.已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是()a上表面电势高b下表面电势高c该导体单位体积内的自由电子数为d该导体单位体积内的自由电子数为【答案】bd【解析】画出平面图如图所示，由左手定则可知，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，故b正确，a错误再根据eevb，inesvnebdv得n，故d正确，c错误7如图所示，一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中，现给滑环一个水平向右的瞬时作用力，使其开始运动，则滑环在杆上的运动情况可能的是()a始终做匀速运动b始终做减速运动，最后静止于杆上c先做加速运动，后做匀速运动d先做加速运动，后做减速运动【答案】ab【解析】给滑环一个瞬时作用力，滑环获得一定的速度v，当qvbmg时，滑环将以v做匀速直线运动，故a正确当qvbmg时，滑环受摩擦阻力做减速运动，直到停下来，故b正确当qvbmg时，滑环先做减速运动，当减速到qvbmg后，以速度v做匀速直线运动，由于摩擦阻力作用，环不可能做加速运动，故c、d错（2013.广东阳春一中月考）8真空中存在竖直向上的匀强电场和水平方向的匀强磁场，如图所示，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t0时刻物体在轨迹最低点且重力势能为零，电势能也为零，那么，下列说法正确的是()a物体带正电且逆时针转动b物体运动的过程中，机械能守恒，且机械能为emv2c物体运动的过程中，重力势能随时间的变化关系为epmgr(1cost)d物体运动的过程中，电势能随时间的变化关系为epmgr(1cost)【答案】ac【解析】物体在竖直平面内做匀速圆周运动，如图所示，必为重力与电场力平衡，故物体必带正电，洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断出物体必逆时针转动，a正确物体运动过程中电场力对物体做功，机械能不守恒，b错物体从最低点转过角，则epmg(rrcos )mgr(1cost)，c正确由于电势能与重力势能大小相等且电势能是负值，故d错误（创新题）9环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如图所示，正、负离子由静止经过电压为u的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为b.两种带电粒子将被局限在环状空腔内，沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞为维持带电粒子在环状空腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是()a对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度b越大b对于给定的加速电压，带电粒子的比荷越大，磁感应强度b越小c对于给定的带电粒子，加速电压u越大，粒子运动的周期越小d对于给定的带电粒子，不管加速电压u多大，粒子运动的周期都不变【答案】bc【解析】在加速器中qumv2，在环状空腔内做匀速圆周运动的半径r，即r，所以在半径不变的条件下越大，b越小，选项b正确；粒子在空腔内的周期t，故加速电压越大，粒子的速率v越大，其周期越小，选项c正确三、非选择题10某塑料球成型机工作时，可以喷出速度v010 m/s的塑料小球，已知喷出小球的质量m1.0104 kg，并且在喷出时已带了q1.0104 c的负电荷，如图所示，小球从喷口飞出后，先滑过长d1.5 m的水平光滑的绝缘轨道，而后又过半径r0.4 m的圆弧形竖立的光滑绝缘轨道今在水平轨道上加上水平向右的电场强度为e的匀强电场，小球将恰好从圆弧轨道的最高点m处水平飞出；若再在圆形轨道区域加上垂直于纸面向里的匀强磁场后，小球将恰好从圆形轨道上与圆心等高的n点脱离轨道落入放在地面上接地良好的金属容器内，g取10 m/s2，求：(1)所加电场的电场强度e.(2)所加磁场的磁感应强度b.【答案】(1)32 v/m(2)5 t【解析】(1)设小球在m点的速率为v1，只加电场时对小球在m点由牛顿第二定律得：mgm在水平轨道上，对小球由动能定理得：qedmvmv联立解得：e32 v/m(2)设小球在n点速率为v2，在n点由牛顿第二定律得：qv2bm从m到n点，由机械能守恒定律得：mgrmvmv解得：b5 t.11如图所示，mn是一段在竖直平面内半径为1 m的光滑的圆弧轨道，轨道上存在水平向右的匀强电场轨道的右侧有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b10.1 t现有一带电荷量为1 c、质量为100 g的带正电小球从m点由静止开始自由下滑，恰能沿np方向做直线运动，并进入右侧的复合场(np沿复合场的中心线)已知ab板间的电压为uba2 v，板间距离d2 m，板的长度l3 m，若小球恰能从板的边沿飞出，g取10 m/s2.求：(1)小球运动到n点时的速度v.(2)水平向右的匀强电场的电场强度e.(3)复合场中的匀强磁场的磁感应强度b2.【答案】(1)10 m/s(2)4 n/c(3)0.2 t【解析】(1)小球沿np做直线运动，由平衡条件可得：mgqvb1解得v10 m/s.(2)小球从m点到n点的过程中，由动能定理得：mgrqermv2代入数据解得：e4 n/c.(3)在板间复合场中小球受电场力1 n，与重力平衡故小球做匀速圆周运动设运动半径为r，由几何知识得：r2l2(r)2解得：r5 m由qvb2解得：b20.2 t.12.(2011安徽高考)如图所示，在以坐标原点o为圆心、半径为r的半圆形区域内，有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度为b，磁场方向垂直于xoy平面向里一带正电的粒子(不计重力)从o点沿y轴正方向以某一速度射入，带电粒子恰好做匀速直线运动，经t0时间从p点射出(1)求电场强度的大小和方向(2)若仅撤去磁场，带电粒子仍从o点以相同的速度射入，经时间恰从半圆形区域的边界射出求粒子运动加速度的大小(3)若仅撤去电场，带电粒子仍从o点射入，但速度为原来的4倍，求粒子在磁场中运动的时间【答案】(1)沿x轴正方向(2)(3)t0【解析】(1)设带电粒子的质量为m，电荷量为q，初速度为v，电场强度为e.可判断出粒子受到的洛伦兹力沿x轴负方向，于是可知电场强度沿x轴正方向