高考物理总复习 课时作业25 带电粒子在复合场中的运动 教科版.doc

课时作业(二十五)带电粒子在复合场中的运动1如图所示，在m、n两极板间有相互正交的匀强电场和匀强磁场，一束离子沿平行于极板方向进入两板间沿直线运动，然后进入磁感应强度为b的偏转磁场内做半径相同的匀速圆周运动，则这束离子必定具有相同的()a速度b电性c动能 d比荷2(2013广州模拟)如图所示，空间某一区域中存在着方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里一个带电粒子在这一区域中运动时动能保持不变，不计粒子的重力，则带电粒子运动的方向可能是()a水平向右 b水平向左c竖直向上 d竖直向下3.回旋加速器是加速带电粒子的装置其主体部分是两个d形金属盒，两金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连接，从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速，如图所示现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是()a增大金属盒的半径b减小狭缝间的距离c增大高频交流电压d减小磁场的磁感应强度4.如图所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，经电压u加速后垂直进入磁感应强度为b的匀强磁场中，粒子打至p点，设opx，能够正确反应x与u之间的函数关系的是()5如图所示，匀强磁场b垂直于纸面向里，带电粒子(重力不计)在垂直于磁场的竖直平面内做以o为圆心的沿顺时针方向的匀速圆周运动，当粒子运动到最低点p时，突然加一个竖直方向的匀强电场，粒子运动到p点，p和o在同一水平面上下列说法中正确的是()a粒子带正电b匀强电场的方向向下c粒子在p点处的速度小于在p点处的速度d粒子在p点处的电势能大于在p点处的电势能6(2013山东烟台)如图甲、乙、丙所示，三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道置于竖直平面内，左右两端点等高，其中乙轨道处在垂直纸面向外的匀强磁场中，丙轨道处在竖直向下的匀强电场中，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点处由静止释放则三个小球通过圆轨道最低点时()a速度相同b所用时间相同c对轨道的压力相同d均能到达轨道右端最高点处7.如图所示，下端封闭且内壁光滑、长度为l的玻璃管竖直放置，管底放置一个质量为m、电荷量为q的带正电小球玻璃管所在空间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b.管口所在的水平面上方有竖直向上的匀强电场，场强大小emg/q.今使玻璃管以速度v0向右沿水平方向匀速运动，管中的带电小球离开管底向上加速运动则带电小球在玻璃管中向上加速运动时对管壁的压力情况和离开管口以后做匀速圆周运动的轨道半径r分别是()a压力为零，轨道半径rmv0/qbb压力为非零定值，轨道半径rmv0/qbc压力逐渐减小，轨道半径rmv0/qbd压力逐渐增大，轨道半径rmv0/qb8.如图所示，匀强磁场b垂直于纸面向里，带电粒子(重力不计)在垂直于磁场的竖直平面内做以o为圆心的沿顺时方向的匀速圆周运动，当粒子运动到最低点p时，突然加一个竖直方向的匀强电场，粒子运动到p点，p和o在同一水平面上下列说法中正确的是()a粒子带正电b匀强电场的方向向下c粒子在p点处的速度小于在p点处的速度d粒子在p点处的电势能大于在p点处的电势能9(2013北京东城区示范校)如图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(带电粒子的重力不计)速度选择器内有互相垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为b.电场的场强为e.挡板s上有可让粒子通过的狭缝p和记录粒子位置的胶片a1a2.挡板s下方有磁感应强度为b0的匀强磁场下列表述正确的是()a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里c能通过狭缝p的带电粒子的速率等于b/ed带电粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝p，带电粒子的比荷越小10(2012重庆理综)有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置，其原理如图所示两带电金属板间有匀强电场，方向竖直向上，其中pqnm矩形区域内还有方向垂直纸面向外的匀强磁场一束比荷(电荷量与质量之比)均为的带正电颗粒，以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线oo进入两金属板之间其中速率为v0的颗粒刚好从q点处离开磁场，然后做匀速直线运动到达收集板重力加速度为g，pq3d，nq2d，收集板与nq的距离为l，不计颗粒间相互作用求：(1)电场强度e的大小；(2)磁感应强度b的大小；(3)速率为v0(1)的颗粒打在收集板上的位置到o点的距离11.(2012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为均为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？12(2012江苏单科)如图所示，待测区域中存在匀强电场和匀强磁场，根据带电粒子射入时的受力情况可推测其电场和磁场图中装置由加速器和平移器组成，平移器由两对水平放置、相距为l的相同平行金属板构成，极板长度为l、间距为d，两对极板间偏转电压大小相等、电场方向相反质量为m、电荷量为q的粒子经加速电压u0加速后，水平射入偏转电压为u1的平移器，最终从a点水平射入待测区域不考虑粒子受到的重力(1)求粒子射出平移器时的速度大小v1；(2)当加速电压变为4u0时，欲使粒子仍从a点射入待测区域，求此时的偏转电压u.(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待测区域，刚进入时的受力大小均为f.现取水平向右为x轴正方向，建立如图所示的直角坐标系oxyz.保持加速电压为u0不变，移动装置使粒子沿不同的坐标轴方向射入待测区域，粒子刚射入时的受力大小如下表所示射入方向yyzz受力大小ffff请推测该区域中电场强度和磁感应强度的大小及可能的方向详解答案课时作业(二十五)1ad离子进入的速度满足v时，离子在两板间一定做直线运动，而与离子的电性和质量无关，a正确，b错由r可知，当这些具有相同速度的离子进入偏转磁场b后做半径相同的圆周运动时，其荷质比一定相同，c错，d正确2c带电粒子所受的洛伦兹力一定对它不做功，而粒子的动能又保持不变，所以可以判断所受的电场力对它也没有做功，粒子一定沿电场中的等势面移动，即竖直方向，若是竖直向上运动，不论是正电荷还是负电荷，洛伦兹力与电场力一定方向相反，可能平衡而做匀速直线运动，粒子的动能保持不变；若是竖直向下运动，不论是正电荷还是负电荷，洛伦兹力与电场力一定方向相同，在两力的作用下做曲线运动，电场力做功，粒子的动能将发生变化，故只有c正确3a粒子最后射出时的旋转半径为d形盒的最大半径r，r，ekmv2.可见，要增大粒子射出时的动能，应增大磁感应强度b和增大d形盒的半径r，故正确答案为a.4b带电粒子在电场中做加速运动，由动能定理有：qumv2，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动有：，整理得：x2u，故b正确5cd由左手定则可知粒子带负电，a错；在p点粒子受到洛伦兹力的方向竖直向上，粒子受到电场力后做离心运动，则电场力方向向下，故电场方向向上，b错；粒子从p点运动到p的过程电场力做负功，动能减小，故粒子在p点处的速度小于在p点处的速度，c正确；电场力做负功，电势能增加，d正确6d图甲、乙中只有重力做功，图丙除重力做功外，还有电场力做功，所以三个小球到最低点时，速度不同，时间不同，结合牛顿第二定律可判断，三个小球对轨道的压力不同，a、b、c错误；根据能量守恒可知，三个小球均能到达轨道右端最高点处，d正确7d带电小球的速度方向和洛伦兹力方向如图所示随着小球竖直分速度的增加，合速度v在增大，洛伦兹力qvb在增大，同时方向逆时针转动，洛伦兹力在水平方向的分量也在增大故对管壁的压力逐渐增大小球离开管口时的速度为水平分速度v0与竖直分速度vy的矢量和，大于v0，故选d.8cd由左手定则可知粒子带负电，a错；在p点粒子受到洛伦兹力的方向竖直向上，粒子受到电场力后做离心运动，则电场力方向向下，故电场方向向上，b错；粒子从p点运动到p的过程电场力做负功，动能减小，故粒子在p点处的速度小于在p点处的速度，c正确；电场力做负功，电势能增加，d正确9a在加速电场中粒子所受电场力向下，即粒子带正电，在速度选择器中，电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外，b错误；经过速度选择器时满足qeqvb，可知能通过狭缝p的带电粒子的速率等于，c错误；带电粒子进入磁场做匀速圆周运动，则有r，可见当v相同时，r，所以可以用来区分同位素，且r越小，比荷就越大，d错误10解析：(1)设带电颗粒的电荷量为q，质量为m.有eqmg将代入，得ekg.(2)如图甲所示，有qv0br2(3d)2(rd)2得b.(3)如图乙所示，有qv0bmtan y1r1y2ltan yy1y2得yd(5).答案：见解析11解析：(1)墨滴在电场区域做匀速直线运动，有qmg由式得：q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qv0bm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rd由、式得b(3)根据题设，墨滴运动轨迹如图，设圆周运动半径为r，有qv0bm由图示可得：r2d2(r)2得rd联立、式可得：b答案：(1)负电荷(2)(3)12解析：(1)设粒子射出加速器的速度为v0由动能定理有qu0mv由题意得v1v0，即v1 .(2)在第一个偏转电场中，设粒子的运动时间为t加速度的大小a在离开时，竖直分速度vyat竖直位移y1at2水平位移lv1t粒子在两偏转电场间做匀速直线运动，经历时间也为t竖直位移y2vyt由题意知，粒子竖直总位移y2y1y2解得y则当加速电压为4u0时，u4u1.(3)(a)由沿x轴方向射入时的受力情况可