【志鸿优化设计】（广东专用）高考物理第一轮复习 第九章第三节带电粒子在复合场中的运动练习.doc

课时作业28带电粒子在复合场中的运动一、单项选择题（共4道小题，每题4分，共16分）1如图，空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由a点进入这个区域沿直线运动，从c点离开区域；如果这个区域只有电场，则粒子从b点离开场区；如果这个区域只有磁场，则粒子从d点离开场区；设粒子在上述三种情况下，从a到b点、a到c点和a到d点所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2和t3的大小，则有（粒子重力忽略不计）（）at1t2t3bt2t1t3ct1t2t3 dt1t3t22（2012南京模拟）如图所示，从s处发出的热电子经加速电压u加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转。设两极板间电场强度为e，磁感应强度为b。欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是（）a适当减小电场强度eb适当减小磁感应强度bc适当增大加速电场极板之间的距离d适当减小加速电压u3质谱仪是测带电粒子的质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子（不计重力）经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量，其工作原理如图所示，虚线为某粒子运动轨迹，由图可知（）a此粒子带负电b下极板s2比上极板s1电势高c若只增大加速电压u值，则半径r变大d若只增大入射粒子的质量，则半径r变小4（2012海南高考）如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里，一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板，若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变（）a粒子速度的大小b粒子所带的电荷量c电场强度d磁感应强度二、双项选择题（共5道小题，每题6分，共30分）5（2012广东东莞一中模拟）某空间存在水平方向的匀强电场（图中未画出），带电小球沿如图所示的直线斜向下由a点沿直线向b点运动，此空间同时存在由a指向b的匀强磁场，则下列说法正确的是（）a小球一定带正电b小球可能做匀速直线运动c带电小球一定做匀加速直线运动d运动过程中，小球的机械能增大6电场强度为e的匀强电场与磁感应强度为b的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d，竖直方向足够长，如图所示。现有一束带电荷量为q、质量为m的粒子以各不相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的粒子的动能增量ek可能为（）adq（eb） bcqed d07（2012广东梅州一中模拟）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个d形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两d形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，要增大带电粒子射出时的动能，则下列说法正确的是（）a增大电场的加速电压b增大d形金属盒的半径c减小狭缝间的距离d减小磁场的磁感应强度8（2012江苏南京四校联考）如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a（不计重力）以一定的初速度由左边界的o点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的o点（图中未标出）穿出。若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由o点射入，从区域右边界穿出，则粒子b（）a穿出位置一定在o点下方b穿出位置一定在o点上方c运动时，在电场中的电势能一定减小d在电场中运动时，动能一定增大9如图所示，质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以初速度v0垂直射入相互正交的匀强电场e和匀强磁场b，从p点离开该区域的速率为vp，此时侧移量为s，下列说法中正确的是（）a在p点带电粒子所受磁场力有可能比电场力大b带电粒子的加速度大小恒为c带电粒子到达p点的速度vpd带电粒子到达p点的速率vp三、非选择题（共3道小题，每题18分，共54分）10如图所示，一个质量为m2.01011 kg，电荷量q1.0105 c的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经u1100 v电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场，偏转电场的电压u2100 v。金属板长l20 cm，两板间距d10cm。求：（1）微粒进入偏转电场时的速度v0大小；（2）微粒射出偏转电场时的偏转角；（3）若该匀强磁场的宽度为d10 cm，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度b至少多大？11（2012中山模拟）如图所示，相距为d、板间电压为u的平行金属板m、n间有垂直纸面向里、磁感应强度为b0的匀强磁场；在poy区域内有垂直纸面向外、磁感应强度为b的匀强磁场；pox区域为无场区。一正离子沿平行于金属板、垂直磁场射入两板间并做匀速直线运动，从h（0，a）点垂直y轴进入第象限。（1）求离子在平行金属板间的运动速度；（2）若离子经op上某点离开磁场，最后垂直x轴离开第象限，求离子在第象限磁场区域的运动时间；（3）要使离子一定能打在x轴上，则离子的荷质比应满足什么条件？12（2012课标全国理综）如图，一半径为r的圆表示一柱形区域的横截面（纸面）。在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的粒子沿图中直线在圆上的a点射入柱形区域，在圆上的b点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直。圆心o到直线的距离为r。现将磁场换为平行于纸面且垂直于直线的匀强电场，同一粒子以同样速度沿直线在a点射入柱形区域，也在b点离开该区域。若磁感应强度大小为b，不计重力，求电场强度的大小。参考答案1c2a3c解析：粒子从s3小孔进入磁场中，速度方向向下，粒子向左偏转，由左手定则可知粒子带正电。带正电的粒子在s1和s2两板间加速，则要求电场强度的方向向下，那么s1板的电势高于s2板的电势。粒子在电场中加速，由动能定理有mv2qu，在磁场中偏转，则有r，联立两式解得r，由此式可以看出只增大u或只增大m时，粒子的轨道半径都变大。4b解析：粒子能水平通过电容器则qeqvb，则改变电荷量不会打破平衡使粒子的运动轨迹发生改变。5cd6cd7bd8cd解析：a粒子要在电场、磁场的复合场区内做直线运动，则该粒子一定沿水平方向做匀速直线运动，故对粒子a有：bqveq，即只要满足ebv，无论粒子带正电还是负电，粒子都可以沿直线穿出复合场区；当撤去磁场只保留电场时，粒子b由于电性不确定，故无法判断从o点的上方或下方穿出，故选项a、b错误；粒子b在穿过电场区的过程中必然受到电场力的作用而做类平抛运动，电场力做正功，其电势能减小，动能增大，故c项正确，d项正确。9ac10答案：（1）1.0104 m/s（2）30（3）0.346 t解析：（1）微粒在加速电场中由动能定理得：qu1mv/2解得v01.0104 m/s（2）微粒在偏转电场中做类平抛运动，有：aqu2/md，vyatal/v0飞出电场时，速度偏转角的正切为：tan vy/v0u2l/2du1解得30（3）进入磁场时微粒的速度是：vv0/cos 轨迹如图，由几何关系有：drrsin 洛伦兹力提供向心力：bqvmv2/r由联立得：bmv0（1sin ）/qdcos 代入数据解得：b0.346 t所以，为使微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度b至少为0.346 t。11答案：（1）v（2）ttt（3）（1）解析：（1）离子在平行板内做匀速直线运动，因此有qvb0qe又e解得离子在平行板内的速度为v（2）如图为离子在第象限磁场区域内运动的轨迹图，由几何关系得，轨迹半径为r轨迹对应的圆心角为运动周期为t运动时间为ttt（3）要使离子一定能打在x轴上，离子在磁场b中运动的最小半径如图所示由几何关系r2r2a得r2由qvbm得（1）即必须小于（1）12答案：解析：粒子在磁场中做圆周运动。设圆周的半径为r，由牛顿第二定律和洛伦兹力公式得qvbm式中v为粒子在a点的速度。过b点和o点作直线的垂线，分别与直线交于c和d点。由几何关系知，线段、和过a、b两点的