高三物理一轮 8.4带电粒子在复合场中的运动及应用实例课后巩固训练（含解析）.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、103.运动实例分析7、8、917题为单选题;89题为多选题1.(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,选项b、c、d错,选项a正确.故选a.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. (2013广元模拟)为了诊断病人的心脏功能和动脉血液黏稠情况,需测量血管中血液的流量,如图所示为电磁流量计示意图,将血管置于磁感应强度为b的磁场中,测得血管两侧a、b两点间电压为u,已知血管的直径为d,则血管中血液的流量q(单位时间内流过的体积)为(c)a.ubdb.dubc.du4bd.d2u4b解析:设血液的流速为v,则u=bdv,q=d22v,联立解得q=du4b,选项c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.由以上分析可知选项b正确.5.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.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下方有磁感应强度为b0的匀强磁场.下列表述正确的是(a)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2e/bd.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝p,粒子的比荷越小解析:由加速电场可见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,则洛伦兹力水平向左,故速度选择器中磁场方向垂直纸面向外,选项b错误;粒子经过速度选择器时满足qe=qvb,可知能通过狭缝p的带电粒子的速率等于e/b,选项c错误.带电粒子进入下方磁场做匀速圆周运动则有r=mvqb0,可见当v相同时,rmq,所以可以用来区分同位素,且r越小,比荷就越大,选项d错误.6. (2013乐山模拟)如图,质量为m、电荷量为e的电子的初速度为零,经电压为u的加速电场加速后进入磁感应强度为b的偏转磁场(磁场方面垂直纸面),其运动轨迹如图所示.以下说法中正确的是(d)a.加速电场的场强方向向上b.偏转磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里c.电子在电场中运动和在磁场中运动时,加速度都不变,都是匀变速运动d.电子在磁场中所受的洛伦兹力的大小为f洛=ebm2eum解析:电子带负电荷,其在电场中受到的电场力竖直向上,所以场强方向肯定竖直向下,选项a错误;根据左手定则可知,偏转磁场的磁感应强度方向垂直纸面向外,选项b错误;电子在电场中运动的加速度不变,做的是匀变速运动,而在磁场中运动时,加速度大小不变,方向时刻改变,所以做的是非匀变速运动,选项c错误;设电子进入磁场时的速度大小为v,则eu=12mv2,f洛=bve,联立解得f洛=ebm2eum,选项d正确.本题答案为d.7.(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.8.(2013巴中模拟)磁流体发电是一项新兴技术,它可以把物体的内能直接转化为电能,如图是它的示意图.平行金属板a、b之间有一个很强的磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)喷入磁场,a、b两板间便产生电压.如果把a、b和一电阻连接,a、b就是一个直流电源的两个电极.设a、b两板间距为d,磁感应强度为b,等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入a、b两板之间,则下列说法正确的是(bc)a.a是直流电源的正极b.b是直流电源的正极c.电源的电动势为bdvd.电源的电动势为qvb解析:根据左手定则,正电荷受到的洛伦兹力方向向下,负电荷受力向上,所以正电荷向下偏转打到电极b上,负电荷打到电极a上,即a负、b正,选项a错误,b正确;在达到平衡时,eq=bvq,u=ed,所以u=bdv,选项c正确,d错误.9.(2013攀枝花模拟)如图所示,、是竖直平面内三个相同的半圆形光滑轨道,k为轨道最低点,处于匀强磁场中,和处于匀强电场中,三个完全相同的带正电小球a、b、c从轨道最高点自由下滑至第一次到达最低点k的过程中,下列说法中正确的有(bc)a.在k处球b速度最大b.在k处球c对轨道压力最大c.球b需时最长d.球c机械能损失最多解析:三个球的重力做功相同,a球所受的洛伦兹力不做功,b球所受的电场力做负功,c球所受的电场力做正功,根据动能定理可知,在k处球c速度最大,选项a错误;设小球在k处的速度大小为v,则小球对轨道的压力大小为f=mg+mv2r,因为在k处球c速度最大,所以在k处球c对轨道压力最大,选项b正确;三个小球运动的路程相等,根据动能定理,运动到相同位置处时球b的速率最小,所以球b需时最长,选项c正确;除重力外,其他力所做的功等于机械能的改变量,显然,a球的机械能守恒,b球的机械能减小,c球的机械能增加,所以球b机械能损失最多,选项d错误.10.(2013济宁市一模)如图所示,k与虚线mn之间是加速电场.p、q是两平行极板,提供偏转电场,极板间的距离及板长均为d,右侧紧挨匀强磁场,磁场宽度为2d,最右侧是荧光屏.图中a点与o点的连线垂直于荧光屏.一带正电的粒子由静止被加速,从a点离开加速电场,垂直射入偏转电场,离开偏转电场后进入匀强磁场,最后恰好垂直地打在图中的荧光屏上.已知加速电压为u1,偏转电压u2=2u1,磁场区域在竖直方向足够长,磁感应强度为b,不计粒子的重力.求:(1)粒子穿出偏转电场时的速度偏