湖南省新田一中高中物理专题复习 带电粒子在复合场中的运动2练习.doc

湖南省新田一中高中物理专题复习 带电粒子在复合场中的运动2练习1空间存在一匀强磁场b，其方向垂直纸面向里，另有一个点电荷+q的电场，如图所示。一带电-q的粒子以速度v0从某处垂直电场、磁场入射，初始位置到点电荷的距离为r，则粒子在电、磁场中的轨迹可能为( ) a沿初速度方向的直线 b开始阶段在纸面内向左偏的曲线 c开始阶段在纸面内向右偏的曲线 d以点电荷+q为圆心，以r为半径的在纸面内的圆周2如图所示，p、q是两个电量相等的异种点电荷，其中p带正电，q带负电，它们连线的中点是o，mn是中垂线，两电荷连线与中垂线所在平面与纸面平行，在垂直纸面方向有一磁场，中垂线上一正电荷以速度沿中垂线运动，忽略重力作用，则( ) a磁场的方向垂直纸面向外 b正电荷做匀速直线运动，所受洛仑兹力的大小不变 c正电荷做匀速直线运动，所受洛仑兹力的大小变化 d正电荷做变速直线运动，所受洛仑兹力的大小不变3图示是某离子速度选择器的原理示意图，在一个半径r=10cm的圆柱形筒内有b=110-4t的匀强磁场，方向平行于圆筒的轴线，在圆柱形筒的某直径两端开有小孔，作为入射孔和出射孔。离子束以不同角度入射，最后有不同速度的离子束射出。现有一离子源发射比荷为21011c/的正离子，且粒子束中速度分布连续。当角=45时，出射离子速度的大小是( ) a106 m/s b108 m/s c2108 m/s d2106 m/s 4如图所示，在oyz坐标系所在的空间中，可能存在着匀强电场e或匀强磁场b，也可能两者都存在。现有一质量为m、电荷量为q的正点电荷沿z轴正方向射人此空间，发现它做速度为的匀速直线运动。若不计此点电荷的重力，则下列关于电场强度e和磁感应强度b的分布情况中有可能的是（ ）aeo，b=0，且e沿轴正方向或负方向be=o，bo，且b沿轴正方向或负方向ceo，bo，b沿轴正方向，e沿y轴负方向deo，bo，b沿轴正方向，e沿y轴正方向5.如图所示，带电平行板中匀强电场方向竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里。某带电小球从光滑绝缘轨道上的a点自由滑下，经过轨道端点p进入板间后恰好沿水平方向做直线运动。现使球从稍低些的b点开始滑下，经p进入板间后，在板间运动过程中，下列说法正确是( ) a其动能将会增大 b其电势能将会增大 c小球所受的洛仑兹力将会增大 d小球所受的电场力将会增大6如图所示，匀强电场和匀强磁场相互垂直，现有一束带电粒子(不计重力)以速度沿图示方向恰能直线穿过。以下叙述正确的是 ( )a如果让平行板电容器左极板为正极，则带电粒子必须从下向上以进入该区域才能沿直线穿过b如果带正电粒子速度小于，以沿方向射入该区域时，其电势能越来越小c如果带负电粒子速度小于，仍沿方向射入该区域时，其电势能越来越大d无论带正、负电的粒子，若从下向上以速度可。进入该区域时，其功能都一定增加8如图所示，坐标系xoy在竖直平面内，空间内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为b，在o的空间内有沿轴正方向的匀强电场，场强的大小为e，一个带正电的油滴经过图中轴上的a点，恰好能沿着与水平方向成=30角斜向下的直线做匀速运动，经过y轴上的b点进入o的区域，要使油滴进入o区域后能在竖直平面内做匀速圆周运动，需在o区域内另加一匀强电场。若带电油滴做圆周运动通过轴上的c点，且oa=oc，设重力加速度为g，求：(1)油滴运动速度的大小；(2)在0区域所加电场的大小和方向；带电粒子在复合场中的运动（二）1如图所示，空间存在着由匀强磁场b和匀强电场e组成的正交电磁场，电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向里。有一带负电荷的小球p，从正交电磁场上方的某处自由落下，那么带电小球在通过正交电磁场时( ) a.一定做曲线运动 b.不可能做曲线运动 c.可能做匀速直线运动 d.可能做匀加速直线运动2如图所示，a为带正电的物体，b为不带电的绝缘物块，a、b叠放在粗糙水平地面上。地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场，现用恒力f拉b，使a、b一起无相对滑动地向左加速运动，则在加速阶段，a受到b施加的摩擦力方向及大小变化是 ( ) a.向左，变大 b.向左，变小 c.向左，不变 d.先向左后向右，先减小后增大3.如图所示，水平放置的两个平行金属板mn、pq间存在匀强电场和匀强磁场。mn板带正电，pq板带负电，磁场方向垂直纸面向里。一带正电粒子只在电场力和洛仑兹力的作用下，从点由静止开始沿曲线运动，到达k点时速度为零，j是曲线上离mn板最远的点。以下说法正确的是 ( )a粒子在j点受到的电场力大于洛仑兹力 b粒子在j点的电势能大于在k点的电势能c粒子在工点和k点的加速度相同 d粒子将在jjk曲线上往复运动4导体导电是导体中的自由电荷定向移动，这些可以移动的电荷又叫载流子，例如金属导体的载流子是自由电子。现代广泛应用的半导体材料分成两大类：一类是n型半导体，它的载流子为电子，另一类是p型半导体，它的载流子是“空穴”，相当于带正电的粒子。p型半导体导电，相当于带正电的粒子做定向移动。如果把某种材料制成的长方体放在匀强磁场中，磁场方向如图所示，且与前后侧面垂直，长方体中通有方向水平向右的电流，测得长方体的上、下表面m、n电势分别为和，则有 ( ) a如果是p型半导体，有 b如果是n型半导体，有 c如果是p型半导体，有 d.如果是金属导体，有5如图所示，绝缘水平板mn(固定在地面上)右端固定一块挡板，水平板上方存在水平向右的匀强电场，在虚线右方(on段)还存在磁感应强度为b、方向垂直纸面指向读者的水平匀强磁场。在虚线左边m点有一块质量为、带正电荷+的滑块从静止开始在电场力作用下加速向右运动。om段板面是光滑的，on段板面是粗糙的，滑块跟板面之间的动摩擦因数为。由于摩擦力作用，滑块在进入on段后恰好做匀速运动。当滑块与挡板发生碰撞时，电场立即消失，滑块以碰前一半的速率反弹，又恰好向左做匀速运动。假定滑块在运动过程中带电量没有发生变化，求：(1)滑块碰撞挡板之前的速度大小；(2)匀强电场的场强；(3)o、m之间的距离。6如图所示，一内壁光滑的绝缘细直圆筒竖直放在绝缘水平面上，圆a筒底部有一质量为、电荷量为+的带电小球，圆筒内径略大于小球直径。整个装置处于水平向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场中，已知磁感应强度大小为b，电场强度大小为。当圆筒在瞬间获得水平速度，并以向右做匀速直线运动时，带电小球沿筒壁匀加速上升，离开圆筒时速度方向与水平方向成60角，小球离开圆筒后继续在场中运动。求：(1)圆筒开始运动前，水平面对小球的支持力n；(2)圆筒的高度h；(3)小球运动到最高点时离水平面的高度h。参考答案(一)1bcd 【解析】带负电的粒子受到向左方向的电场力f和向右方向的洛仑兹力。当f 时，粒子向左侧偏转；当f时，粒子向右侧偏转；当时，粒子将围绕q做匀速圆周运动；而即使在初始位置时f=，粒子也不可能做直线运动，因为只要粒子离开初始位置，粒子受到的合外力和速度不在一条直线上，粒子必定做曲线运动。正确的答案为bcd。2c 【解析】因为粒子做匀速直线运动,所以有=0。由于粒子向右运动的过程中，电场力先变大后变小，故磁场的磁感应强度也要先变大后变小，所以正确的答案为c。3d 【解析】由题意作出能够从选择器中射出的正离子在速度选择器中的轨迹示意图，由轨迹图可知，正离子在其中做圆周运动的半径为：cm，由粒子的半径公式可得出射离子的速度大小为106 ms。正确的答案为d。4c 【解析】因为正电荷做匀速直线运动，合力为零。如果如a所述，则电荷只受到电场力作用，将做匀变速直线运动，选项a错误。如果如b所述，电荷受到和速度方向垂直的洛仑兹力作用，而在yoz平面内做匀速圆周运动，选项b错误。如果如c所述，电荷受到沿+y方向的洛仑兹力fb和沿-y方向的电场力fe，当满足时，电荷受到的合外力为零，将做匀速直线运动，选项c正确。如果如d所述，电场力和洛仑兹力都沿+y方向，合力不为零，选项d错误。正确的答案为c。5abc 【解析】带电小球一定带正电荷，从点滑下从p点以速度进入两板间时，电场力和洛仑兹力方向均向上，它们的合力与重力相平衡，因此在板间做匀速直线运动。当小球从较低的点滑下到达p点时的速度，则有,带电小球轨迹将向下弯曲，重力做正功，电场力做负功，磁场力不做功。由于，则带电小球的动能增大，选项a正确。由于电场力做负功，所以电势能将增大，选项b正确。小球所受电场力大小和方向都不会改变，选项d错误。而由于动能增大，则小球所受磁场力将会增大，选项c正确。正确答案为abc。6abd 【解析】根据题意所述，这个空间电场方向原本水平向左，电容器右极板为正。无论带正、负电荷的粒子，只要从上向下以进入该区域，均满足电场力与洛仑兹力大小相等、方向相反，是一对平衡力。若速度小于，则有，粒子做变速曲线运动，电场力做正功，其电势能必减小，所以选项b正确，选项c错误。如果让带电粒子从下向上进入此区域，则受力与方向一致，粒子一定做变速曲线运动，电场力做正功，磁场力不做功，其动能必增加，选项d正确。若让粒子从下向上进入此区域仍能沿直线穿过，则必须将电场或者磁场调转方向，才能仍有电场力与洛仑兹力二力平衡的关系，所以选项a正确。正确答案为abd。7【解析】(1)小物块a在n、p两点受力情况如图(a)、(b)所示,a从m到n做变加速运动，到达n时洛仑兹力与电场力大小相等,物块离开壁在竖直平面内做复杂的曲线运动通过p。故从m到n过程有: 联立可得：-6.o10-3j(2)对从n到p的过程，由动能定理得: 对物块在p点应用共点力平衡条件可得: ， 联立可得:s=o.6m8【解析】(1)油滴从a运动到b的过程中，油滴受重力、电场力和洛仑兹力作用(图所示)而处于平衡状态，由题设条件可知 联立可得油滴运动速度大小为：(2)使油滴在x0的区域做匀速圆周运动，则油滴的重力与所受的电场力平衡，洛仑兹力提供油滴做圆周运动的向心力。所以有: 又 联立可得：，方向竖直向上。 参考答案（二）1a 【解析】因为小球的电场力、洛仑兹力和重力的合力和速度不在一条直线上，故小球一定做曲线运动。正确答案为a。2b 【解析】因为两物体向左做加速运动，故受到施加的摩擦力方向向左。由于两物体的速度越来越大，所以带电体a受到的向下的洛仑兹力也越来越大，导致b受到地面的摩擦力也越来越大，使得两物体的合外力减小，加速度减小，a受到b施加的摩擦力变小。正确答案为b。3c 【解析】因为粒子带正电，在最低点j，电场力f向下，洛仑兹力向上，而粒子向上偏转，必有f，选项a错误。从j运动到k的过程，电场力做负功，电势能增加，故选项b错误。在i、k两点，粒子的速度为零，都只受到电场力作用，加速度必然相同，选项c正确。粒子到了k后将重复从ijk形式的运动，选项d错误。正确答案为c。4c 【解析】对p型半导体,“空穴”在向右运动的过程中，受到向下的洛仑兹力作用而在下表面n上发生堆集,使得n表面带正电,m表面带负电,所以有即，选项a错误，选项c正确。如果是n型半导体,则是自由电子向左移动形成电流，电子在移动的过程中,受到向下的洛仑兹力作用而在n表面堆集,使得n带负电,m带正电，所以有，选项b错误。如果是金属导电，机理和n型半导体导电类似，也有，选项d也错误。正确答案为c。5【解析】(1)设与挡板碰撞前滑块速率是，则碰撞后速率为0.5。由左手定则判定滑块向左运动时受到洛仑兹力方向向上。依题意，此时滑块受到摩擦力必须为零，因此： ，解得 (2)滑块在on向右匀速运动时，受力如图所示，则: 解得： (3)在从om段电场力对滑块做正功，摩擦力为零。设om=s，则： 联立上述方程可得：6【解析】(1)圆筒开始运动前，洛仑兹力为零，小球只受到重力mg和电场力qe作用，因为=o，所以圆筒开始运动前，水平面对小球的支持力n=o。(2)圆筒匀速运动时，小球受到向上的洛仑兹力恒定为： 小球上升的加速度大小为：由题意得小球出圆筒时的竖直速度： 圆筒的高度为： (1)(3)小球出圆筒后，受力如图(2)所示，其中重力利电功力平衡，洛仑兹力提供做向心力。小球的合速度大小为： 轨道半径为： 最大高度为：7【解析】(1)如图，设p点的坐标为(x，y)，从p到q电子做类平抛运动，经过q点时速度与轴正方向的夹角为，,=60。电子在q点y轴负方向的分速度。在电场中电子运动的加速度。若电子由p点到q点的时间为，则：，