高三物理一轮复习 第八章 第3讲 带电粒子在复合场中的运动2.doc

第八章 第3讲 带电粒子在复合场中的运动2 (时间45分钟，满分100分)一、选择题(本题共9小题，每小题7分，共63分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1.图8321场强为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8321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)b.cqed d02(2012咸阳模拟)如图8322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()图8322a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(2012广州模拟)如图8323是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为b和e.平板s上有可让粒子通过的狭缝p和记录粒子位置的胶片a1a2.平板s下方有强度为b0的匀强磁场下列表述错误的是()图8323a质谱仪是分析同位素的重要工具b速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外c能通过狭缝p的带电粒子的速率等于d粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝p，粒子的荷质比越小4.图8324(2013届铜川质检)磁流体发电机可以把气体的内能直接转化为电能，是一种低碳环保发电机，有着广泛的发展前景其发电原理示意图如图8324所示，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，整体上呈电中性)喷射入磁感应强度为b的匀强磁场中，磁场区域有两块面积为s，相距为d的平行金属板与外电阻r相连构成一电路，设气流的速度为v，气体的电导率(电阻率的倒数)为g.则()a两板间电势差为ubdvb上板是电源的正极，下板是电源的负极c流经r的电流强度为id流经r的电流强度为i5.图8325利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域如图8325是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度b垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流i，c、d两侧面会形成电势差ucd，下列说法中正确的是()a电势差ucd仅与材料有关b若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差ucd0c仅增大磁感应强度时，电势差ucd变大d在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平6.图8326如图8326，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)()at1t2t3 bt2t1t3ct1t2t3 dt1t3t27.图8327(2012黄冈模拟)质量为m的带电小球在正交的匀强电场、匀强磁场中做匀速圆周运动，轨道平面在竖直平面内，电场方向竖直向下，磁场方向垂直圆周所在平面向里，如图8327所示，由此可知()a小球带正电，沿顺时针方向运动b小球带负电，沿顺时针方向运动c小球带正电，沿逆时针方向运动d小球带负电，沿逆时针方向运动8如图8328所示，水平放置的平行金属板a、b带有等量异种电荷，a板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动的方向是()图8328a沿竖直方向向下 b沿竖直方向向上c沿水平方向向左 d沿水平方向向右9(2012安康模拟)如图8329所示，a、b是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为b，方向垂直纸面向里，在a、b两板间还存在着匀强电场e.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分为三束，则下列判断正确的是()图8329a这三束正离子的速度一定不相同b这三束正离子的质量一定不相同c这三束正离子的电量一定不相同d这三束正离子的比荷一定不相同二、非选择题(本题共3小题，共37分计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)10.图8330(10分)如图8330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11.图8331(12分)(2013届大连育明高中模拟)质谱仪的工作原理图如图8331所示，a为粒子加速器，加速电压为u1；m为速度选择器，两板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，匀强磁场的磁感应强度为b1，两板间距离为d；n为偏转分离器，内部有与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度为b2.一质量为m，电荷量为q的带正电的粒子由静止经加速器加速后，恰能通过速度选择器，进入分离器后做圆周运动，并打到感光板p上不计粒子重力(1)求粒子经粒子加速器a加速后的速度v的大小及速度选择器m两板间的电压u2；(2)求粒子在偏转分离器n的磁场中做圆周运动的半径r；(3)某同学提出：在其他条件不变的情况下，只减小加速电压u1，就可以使粒子在偏转分离器n的磁场中做圆周运动的半径减小，试分析他的说法是否正确12(15分)(2012浙江高考)如图8332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点图8332(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？答案及解析1.【解析】带电粒子可从左侧或右侧飞出场区，由于洛伦兹力不做功，电场力做功与路径无关，所以从左侧飞出时ek0，从右侧飞出时，ekqed，故选项c、d正确【答案】cd2【解析】欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，则qeqvb，而电子流向上极板偏转，则qeqvb，故应减小e或增大b、v.故a正确，b、c、d错误【答案】a3【解析】粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，最后进入磁场做匀速圆周运动在速度选择器中受力平衡：qeqvb得v，方向由左手定则可知磁场方向垂直纸面向外，b、c选项正确进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，由qvb0，得r，所以荷质比不同的粒子偏转半径不一样，所以，a项正确、d项错【答案】d4.【解析】等离子体喷射入磁场后，在洛伦兹力f1qbv的作用下正离子向上偏，负离子向下偏，则上板是电源的正极，下板是电源的负极，b对；两板间形成向下的电场，正、负离子将受到电场力f2q阻碍其偏转，假设外电路断路，则qbvq，即ubdv为电源电动势，a错电源内阻为r，由闭合电路欧姆定律得i，c、d错【答案】b5.【解析】根据qqbv，得ubdv，所以电势差ucd取决于b、d、v，故a错误，c正确电子带负电，根据左手定则，可确定b正确赤道上方地磁场磁感线方向是水平的，而霍尔元件的工作面需要和磁场方向垂直，故工作面应竖直放置，d错误【答案】bc6.【解析】在复合场中沿直线运动时，带电粒子速度大小和方向都不变，只有电场时，粒子沿初速度方向的分速度不变，故t1t2.只有磁场时，粒子做匀速圆周运动，速度大小不变，方向时刻改变沿初速度方向的分速度不断减小故t1t2t3，c正确【答案】c7.【解析】带电小球在复合场中做匀速圆周运动的条件是电场力和重力平衡，故电场力应竖直向上，则小球带负电，洛伦兹力提供向心力，再根据左手定则可以确定小球沿顺时针方向运动，故b正确【答案】b8【解析】由a板带正电，可知板间场强方向向下，带正电的液滴在板间所受电场力方向向下，重力方向也向下，要使其做直线运动，应使其所受洛伦兹力与重力、电场力的合力等大反向，即洛伦兹力方向应竖直向上，由左手定则可判定液滴的运动方向只能是水平向右，d正确【答案】d9【解析】由带电粒子在金属板中做直线运动知qvbqe，v，表明带电粒子的速度一定相同，而粒子的带电量、电性、质量、比荷的关系均无法确定，在磁场中有r，带电粒子运动半径不同，所以比荷一定不同，d项正确【答案】d10.【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轴正方向且有qeqvb又rvt0则e.(2)仅有电场时，带电粒子在匀强电场中做类平抛运动在y方向位移为yv由式得y设在水平方向位移为x，因射出位置在半圆形区域边界上，于是xr又由xa2得a.【答案】(1)e沿x轴正方向(2)11.【解析】(1)粒子在a中电场力对它做功，由动能定理qu1mv2粒子在m中水平方向受电场力和洛伦兹力，有qqvb1可得v u2b1d (2)粒子在n中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有qvb2m解得r.(3)不正确若其他条件不变，只减小加速电压u1，则粒子经加速后获得的速度减小，进入速度选择器后，粒子受到的电场力和洛伦兹力大小不再相等，粒子无法通过速度选择器进入偏转分离器【答案】(1) b1d (2) (3)不正确12【解析】(1)墨滴在电场区域做匀速直线运动，