【导与练】（福建专版）高考物理一轮复习 第四课时带电粒子在复合场中的运动及应用实例课时训练.doc

第课时带电粒子在复合场中的运动及应用实例【测控导航】知识点题号1.带电粒子在组合场中的运动3、5、62.带电粒子在复合场中的运动1、2、4、10、113.运动实例分析7、8、91.(2012杭州月考)有一个带电荷量为+q、重力为g的小球,从两竖直的带电平行板上方h处自由落下,两极板间另有匀强磁场,磁感应强度为b,方向如图所示,则带电小球通过有电场和磁场的空间时,下列说法正确的是(a)a.一定做曲线运动b.不可能做曲线运动c.有可能做匀加速运动d.有可能做匀速运动解析:由于小球的速度变化时,洛伦兹力会变化,小球所受合力变化,小球不可能做匀速或匀加速运动,b、c、d错,a正确.2. (2012三明一中模拟)如图所示,一个质量为m、带电量为+q的小球,以初速度v0自h高度处水平抛出.不计空气阻力.重力加速度为g.若在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场,小球水平抛出后恰沿圆弧轨迹运动, 落地点p到抛出点的距离为3h,则该磁场磁感应强度b的大小为(a)a.2mv03qhb.2mv0qhc.mv03qhd.3mv02qh解析:再加匀强磁场后,小球做圆周运动,洛伦兹力充当向心力,设轨道半径为r,根据几何关系得p点到抛出点的水平距离x=2h,r2=(r-h)2+x2,解得:r=3h2,由qv0b=mv02r,得b=2mv03qh.故选a.3.如图所示,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b2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,且在上方运动半径为r.则(d)a.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2m3qbd.粒子第二次射入x轴上方磁场时,沿x轴前进3r解析:由r=mvqb可知,粒子在x轴上方和下方两磁场中运动的半径之比为12,所以b错误;粒子完成一次周期性运动的时间t=16t1+16t2=m3qb+2m3qb=mqb,所以c错误;粒子第二次射入x轴上方磁场时沿x轴前进l=r+2r=3r,则粒子经偏转不能回到原点o,所以a错误,d正确.4.如图所示,q1、q2带等量正电荷,固定在光滑的绝缘杆的两端,杆上套一带正电的小球,杆所在的区域同时存在一个匀强磁场,方向如图所示,小球的重力不计.现将小球从图示位置由静止释放,在小球运动过程中,下列说法中正确的是(b)a.小球的速度将一直增大b.小球的加速度将不断变化c.小球所受洛伦兹力将一直增大d.小球所受洛伦兹力大小变化,方向不变解析:q1、q2连线上中点处电场强度为零,从中点向两侧电场强度增大且方向都指向中点,故小球所受电场力总是指向中点,又因杆光滑,所以小球将做关于q1、q2连线中点对称的往复运动,中点位置速度最大,两端速度为零,所以洛伦兹力的大小和方向都不断变化.由以上分析可知b项正确.5.一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.6.质谱仪的两大重要组成部分是加速电场和偏转磁场.如图(甲)所示为质谱仪的原理图.设想有一个静止的质量为m、带电荷量为q的带电粒子(不计重力),经电压为u的加速电场加速后垂直进入磁感应强度为b的偏转磁场中,带电粒子打到底片上的p点,设op=x,则在图(乙)中能正确反映x与u之间的函数关系的是(b)解析:带电粒子先经加速电场加速,故qu=12mv2,进入磁场后偏转,op=x=2r=2mvqb,两式联立得,op=x=8mub2qu,所以b正确.7.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(c)a.nebui,m正、n负 b.neaui,m正、n负c.nebui,m负、n正 d.neaui,m负、n正解析: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uae=bev,i=nevs=nevab,得b=nebui.8.(2012哈六中一模)美国物理学家劳伦斯设计的回旋加速器,应用带电粒子在磁场中做圆周运动的特点,能使粒子在较小的空间范围内经过电场的多次加速获得较大的能量,使人类在获得较高能量带电粒子方面前进了一步.如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图,其中盒缝间的加速电场场强大小恒定,且被限制在a、c板间.带电粒子从p0处静止释放,并沿电场线方向射入加速电场,经加速后再进入d形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动.对于这种改进后的回旋加速器,下列说法正确的是(d)a.带电粒子每运动一周被加速二次b.p1p2=p2p3c.加速粒子的最大速度与d形盒的半径无关d.加速电场方向不需要做周期性的变化解析:由题图可以看出,带电粒子每运动一周被加速一次,选项a错误;由r=mvqb和uq=12mv22-12mv12可知,带电粒子每运动一周,电场力做功都相同,动能增量都相同,但速度的增量不相同,故粒子做圆周运动的半径增加量不相同,选项b错误;由v=qbrm可知,加速粒子的最大速度与d形盒的半径r有关,选项c错误;由图可知,粒子每次都是从a板进入电场加速,所以加速电场方向不需改变,选项d正确.带电粒子在回旋加速器中加速,所能达到的最大速度受d形盒半径r的制约,与加速电压u的大小无关.9.如图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)a.sd(bdvi-r)b.sd(blvi-r)c.sl(bdvi-r)d.sl(blvi-r)解析:根据磁流体发电机的原理可推知:a、b板间产生的电动势为e=bdv,a、b板间的等效电阻r=ds,根据闭合电路的欧姆定律得i=er+r,联立可得=sd(bdvi-r),a正确.10.(2012年浙江理综)如图所示,两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上.两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场.将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面.从喷口连续不断喷出质量均为m 、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴.调节电源电压至u,墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动;进入电场、磁场共存区域后,最终垂直打在下板的m点.(1)判断墨滴所带电荷的种类,并求其电荷量;(2)求磁感应强度b的值;(3)现保持喷口方向不变,使其竖直下移到两板中间的位置,为了使墨滴仍能到达下板m点,应将磁感应强度调至b,则b的大小为多少?解析:(1)墨滴在电场区域做匀速直线运动,有qud=mg由式得:q=mgdu由于电场方向向下,电荷所受电场力向上,可知:墨滴带负电荷.(2)墨滴垂直进入电、磁场共存区域,重力仍与电场力平衡,合力等于洛伦兹力,墨滴做匀速圆周运动,有qv0b=mv02r考虑墨滴进入磁场和撞板的几何关系,可知墨滴在该区域恰完成四分之一圆周运动,则半径r=d由式得b=v0ugd2.(3)根据题设,墨滴运动轨迹如图,设圆周运动半径为r,有qv0b=mv02r由图示可得:r2=d2+(r-d2)2得:r=54d联立、式可得:b=4v0u5gd2.答案:见解析.11. 如图所示,匀强电场方向竖直向上,匀强磁场方向水平且垂直纸面向里,有两个带电小球a和b,a恰能在垂直于磁场方向的竖直平面内做半径r=0.8 m的匀速圆周运动,b恰能以v=2 m/s的水平速度在垂直于磁场方向的竖直平面内向右做匀速直线运动.小球a、b质量ma=10 g,mb=40 g,电荷量qa=110-2 c,qb=210-2 c,g=10 m/s2.求:(1)小球a和b分别带什么电?求电场强度e与磁感应强度b的大小.(2)正对着纸面看,小球a做匀速圆周运动绕行方向是顺时针还是逆时针?速度va的大小是多少?(3)设小球b的运动轨迹与小球a的运动轨迹的最低点相切,当小球a运动到最低点时小球b也同时运动到该点,a、b相碰后合为一体,设为c,在相碰结束的瞬间,c的加速度ac的大小为多少?解析:(1)小球a在互相垂直的匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动,电场力和重力的合力为零,电场力方向向上,所以小球a带正电,且有:mag=qae,e=10 n/c,小球b做匀速直线运动,其重力mbg=0.4 n,电场力qbe=0.2 n,合力为零,所以洛伦兹力方向竖直向上,由左手定则知b球带正电,且有mbg=qbvb+qbe,b=5 t.(2)根据左手定则,小球a做匀速圆周运动绕行方向是逆时针方向.由q