【三维设计】高三物理第一轮复习 带电粒子在复合场中的运动名师备选题库（含解析）.doc

教师备选题库： 带电粒子在复合场中的运动1关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列结论中正确的是()a只与加速器的半径有关，半径越大，能量越大b与加速器的磁场和半径均有关，磁场越强、半径越大，能量越大c只与加速器的电场有关，电场越强，能量越大d与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大2有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域和匀强磁场区域，如图1所示，如果这束正离子流在区域中不偏转，进入区域后偏转半径r相同，则它们一定具有相同的()图1速度；质量；电荷量；比荷a bc d3.如图2所示的空间中存在着正交的匀强电场和匀强磁场，从a点沿ab、ac方向绝缘地抛出两带电小球，关于小球的运动情况，下面说法中正确的是()a沿ab、ac抛出的小球都可能做直线运动b只有沿ab抛出的小球才可能做直线运动 图2c做直线运动的小球带正电，而且一定是做匀速直线运动d做直线运动的小球机械能守恒4.如图3所示，某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，已知一离子在电场力和磁场力作用下，从静止开始沿曲线acb运动，到达b点时速度为零，c点为运动的最低点，则()a离子必带负电 图3ba、b两点位于同一高度c离子在c点速度最大d离子到达b点后将沿原曲线返回a点5.目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度。磁强计的原理如图4所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为i的电流。已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。两电极m、n均与金属导体的 图4前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为u，则磁感应强度的大小和电极m、n的正负为()a.，m正、n负b.，m正、n负c.，m负、n正d.，m负、n正6如图5所示，虚线间空间存在由匀强电场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下列的哪个电磁混合场()图57.如图6所示为磁流体发电机的原理图：将一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块金属板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， 图6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)8.如图7所示，质量为m、电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落，进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，磁感应强度为b，电场强度为e。已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周运动的半径r为()a. b. c. d. 图79.如图8所示，在x轴上方存在垂直纸面向里的磁感应强度为b的匀强磁场，x轴下方存在垂直纸面向外的磁感应强度为的匀强磁场。一带负电的粒子从原点o以与x轴成30角斜向上射入磁场，且在上方磁场中运动半径为r，则() 图8a粒子经偏转一定能回到原点ob粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为21c粒子完成一次周期性运动的时间为2m/3qbd粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进3r10.在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为q、质量为m的带电球体，管道半径略大于球体半径。整个管道处于磁感应强度为b的水平匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直。现给带电球体一个水平速度v0，则在整个运动过程中，带电球体克服摩擦力所做的功 图9可能为()a0 b.m()2c.mv d.mv()211.如图10所示，在xoy直角坐标系中，第象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场。初速度为零、带电荷量为q、质量为m的粒子经过电压为u的电场加速后，从x轴上的a点垂直x轴进入磁场区域，经磁场偏转后过y轴上的p点且垂直y轴进入电场区域，在电场中偏转并击中x轴上的c点。已知oaocd。求电场强度e和磁感应强度b的大 图10小(粒子的重力不计)。12如图11所示的平行板器件中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度b10.40 t，方向垂直纸面向里，电场强度e2.0105 v/m，pq为板间中线。紧靠平行板右侧边缘xoy坐标系的第一象限内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度b20.25 t，磁场边界ao和y轴的夹角aoy45。一束带电荷量q8.01019 c的正离子从p点射入平行板间，沿中线pq做直线运动，穿出平行板后从y轴上坐标为(0,0.2 m)的q点垂直y轴射入磁场区，离子通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角在4590之间。则：图11(1)离子运动的速度为多大？(2)离子的质量应在什么范围内？(3)现只改变aoy区域内磁场的磁感应强度大小，使离子都不能打到x轴上，磁感应强度大小b2应满足什么条件？详解答案1解析：回旋加速器中的带电粒子旋转半径与能量有关，速度越大，半径越大。达到最大速度v时，半径增大到最大r，能量最大。粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，满足qvb，则v，故ekmv2。r越大，能量越大；b越大，能量越大，a错误，b正确；ek与加速器的电场无关，c不正确；质量m变大时，ek变小，d错。答案：b2解析：在区域，运动的正离子受到竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力，且eqbqv，离子以速度v匀速穿过区域，进入区域，离子做匀速圆周运动，轨道半径r，因经区域的选择v相同，当v相同时，必有q/m相同。答案：c3解析：小球运动过程中受重力、电场力、洛伦兹力作用，注意小球做直线运动一定为匀速直线运动；正电荷沿ab才可能做直线运动，做直线运动时电场力做正功，机械能增加，b、c正确。答案：bc4解析：依题意可知离子只受电场力f和磁场力f洛，根据f和f洛产生的条件，静止的离子应先受到电场力的作用，产生向下的加速度进而获得速度。由于速度方向垂直于磁场方向，还受到垂直于速度方向的磁场力f洛。根据左手定则判断离子应带正电。又由于洛伦兹力f洛不做功，电场力f做功与路径无关，只与两点间的电势差有关，所以离子到达最低点c时，电场力做正功最多，获得的动能最大，到达b点时，动能为零，电场力做的功为零，表明a、b位于同一高度。当离子到b点后是否沿原路径返回，不能只从能量守恒的观点看，关键要看物体做什么运动，由受力和初速度情况决定，由以上分析知离子在b点的受力及运动状态与在a点时相同，故其将向右下开始做一轨迹和acb曲线同样形状的运动。故正确答案为b、c。答案：bc5解析：由左手定则知，金属中的电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集，故m负，n正。由f电f洛即ebev，inevsnevab，得b。答案：c6解析：带电小球进入复合场时受力情况如图所示：a图中由于小球所受合力不为零，所以洛伦兹力不恒定，因此水平方向合力不可能保持为零，所以a图不正确；b图中垂直纸面向外的方向上只有一个洛伦兹力，所以这种情况下小球也不能沿竖直方向运动；c图中小球所受三个力的合力如果为零，小球就可以沿竖直线运动；d图中小球只受竖直方向两个力作用，一定沿竖直线运动。答案：cd7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。答案：a8解析：液滴进入复合场的速度v，液滴在重力、电场力、洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，满足mgqe，qvbm，可得a、c选项正确。答案：ac9解析：由r可知，r1r2b2b112，b错误；粒子完成一次周期性运动的时间tt1t2，c错误；粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进的距离为r1r23r，d正确。答案：d10解析：若带电球体所受的洛伦兹力qv0bmg，带电球体与管道间没有弹力，也不存在摩擦力，故带电球体克服摩擦力做的功为0，a正确；若qv0bmg，则带电球体开始时受摩擦力的作用而减速，当速度达到v时，带电球体不再受摩擦力的作用，所以克服摩擦力做的功为mv()2，d正确。答案：acd11解析：设带电粒子经电压为u的电场加速后速度为v，qumv2带电粒子进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律：qbv依题意可知：rd联立可解得：b带电粒子在电场中偏转，做类平抛运动，设经时间t从p点到达c点，由dvtdt2联立可解得：e。答案：12解析：(1)设正离子的速度为v，由于沿中线pq做直线运动，则有qeqvb1，代入数据解得v5.0105 m/s(2)设离子的质量为m，如图所示，当通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角为45时，由几何关系可知运动半径r10.2 m当通过x轴时的速度方向与x轴正方向夹角为90时，由几何关系可知运动半径r20.1 m由牛顿第二定律有qvb2m