【三维设计】高三物理备考复习 第九章 第3单元 带电粒子在复合场中的运动课下综合提升 新人教版（广东专版） .doc

【三维设计】2013高三物理备考复习 第九章 第3单元 带电粒子在复合场中的运动课下综合提升 新人教版（广东专版） 1.有一带电荷量为q、重为g的小球，从竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间匀强磁场的磁感应强度为b，方向如图1所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时()图1a一定做曲线运动b不可能做曲线运动c有可能做匀速运动d有可能做匀加速直线运动解析：带电小球在重力场、电场和磁场中运动，所受重力、电场力是恒力，但受到的洛伦兹力是随速度的变化而变化的变力，因此小球不可能处于平衡状态，也不可能在电、磁场中做匀变速运动。答案：a2(双选)如图2所示，虚线空间中存在由匀强电场e和匀强磁场b组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球(电荷量为q，质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的是()图2解析：带电小球进入复合场时受力情况：a项，b项，c项，d项。其中只有c、d两种情况下合外力可能为零，所以有可能沿直线通过复合场区域，a项中力qvb随速度v的增大而增大，所以三力的合力不会总保持在竖直方向，合力与速度方向将产生夹角，做曲线运动，所以a错。答案：cd3如图3所示，一束正离子从s点沿水平方向射出，在没有偏转电场、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点o；若同时加上电场和磁场后，正离子束最后打在荧光屏上坐标系的第象限中，则所加电场e和磁场b的方向可能是(不计离子重力及其之间相互作用力)()图3ae向下，b向上be向下，b向下ce向上，b向下 de向上，b向上解析：正离子束打到第象限，相对原入射方向向下，所以电场e方向向下；根据左手定则可知磁场b方向向上，故a正确。答案：a4.如图4所示，一电子束垂直于电场线与磁感应线方向入射后偏向a极板，为了使电子束沿射入方向做直线运动，可采用的方法是()图4a将变阻器滑动头p向右滑动b将变阻器滑动头p向左滑动c将极板间距离适当减小d将极板间距离适当增大解析：电子入射极板后，偏向a板，说明eqbvq，由e可知，减小场强e的方法有增大板间距离，和减小板间电压，故c错误，d正确；而移动滑动头p并不能改变板间电压，故a、b均错误。答案：d5.如图5所示，一块通电金属板放在磁场中，板面与磁场垂直，板内通有如图所示方向的电流，a、b是金属板左、右边缘上的两点，若a、b两点的电势分别为a和b，两点的电势相比有()图5aabbabcab d无法确定解析：由左手定则知，金属板内向下运动的自由电子必受向左的洛伦兹力作用，故最后金属板的左侧面聚集自由电子，电势低；右侧面聚集正电荷，电势高，即ab。答案：c6如图6所示 ，在长方形abcd区域内有正交的电磁场， abl，一带电粒子从ad的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点p射出，若撤去磁场，则粒子从c点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计) ()图6a从b点射出b从b、p间某点射出c从a点射出d从a、b间某点射出解析：由粒子做直线运动可知qv0bqe；撤去磁场后由粒子从c点射出可知qema，v0tl，at2v0，所以撤除电场后粒子运动的半径r，即从a点射出。答案：c7一重力不计的带电粒子以初速度v0(v0w2c一定是w1w2, 也可能是w1w2解析：无论粒子带何种电荷，电场力和洛伦兹力的方向总是相反的，因此，把电场和磁场正交叠加时，粒子在电场力方向上的位移减小了，电场力做的功比原来小了，即w2w1，b项正确。答案：b8.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8所示。由于血液中的正负离子随血液一起在磁场中运动，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3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 v，磁感应强度的大小为0.040 t。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()图8a1.3 m/s，a正、b负 b2.7 m/s，a正、b负c1.3 m/s，a负、b正 d2.7 m/s，a负、b正解析：由于正负离子在匀强磁场中垂直于磁场方向运动，利用左手定则可以判断：a电极带正电，b电极带负电。血液流动速度可根据离子所受的电场力和洛伦兹力的合力为0，即qvbqe得v1.3 m/s。答案：a9环形对撞机是研究高能离子的重要装置，如图9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()图9a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。答案：bc10.利用如图10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()图10上表面电势高下表面电势高该导体单位体积内的自由电子数为该导体单位体积内的自由电子数为a bc d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，故正确，错误。再根据eevb，inesvnebdv得n，故正确，错误。答案：b11如图11所示，一质量为m、电荷量为q的带正电的小球以水平初速度v0从离地高为h的地方做平抛运动，落地点为n，不计空气阻力，求：图11(1)若在空间加一个竖直方向的匀强电场，使小球沿水平方向做匀速直线运动，则场强e为多大？(2)若在空间再加上一个垂直于纸面向外的匀强磁场，小球的落地点仍为n，则磁感应强度b为多大？解析：(1)由于小球受电场力和重力且做匀速直线运动，故qemg，所以e。(2)再加上匀强磁场后，由于重力与电场力平衡，故小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动r由几何关系得：r2x2(rh)2其中xv0tv0由以上几式解得：b.答案：(1)(2)12.如图12所示，真空中有以(r,0)为圆心，半径为r的圆柱形匀强磁场区域，磁场的磁感应强度大小为b，方向垂直于纸面向里，在yr的虚线上方足够大的范围内，有方向水平向左的匀强电场，电场强度的大小为e，从o点向不同方向发射速率相同的质子，质子的运动轨迹均在纸面内，设质子在磁场中的偏转半径也为r，已知质子的电量为e，质量为m，不计重力及阻力的作用，求：图12 (1)质子射入磁场时的速度大小。(2)速度方向沿x轴正方向射入磁场的质子，到达y轴所需的时间。(3)速度方向与x轴正方向成30角(如图所示)射入磁场的质子，到达y轴的位置坐标。解析：(1)质子射入磁场后做匀速圆周运动，由evbm可得v(2)质子沿x轴正方向射入磁场后经圆弧后以速度v垂直于电场方向进入电场，在磁场中运动的时间t1进入电场后做类平抛运动，设到达y轴所用时间为t2，则rt22，因此有t2所求时间为tt1t2(3)由数学知识知，四边形ooco是平行四边形，故质子在磁场中转过120角后从c