人教版高中物理带电粒子在复合场中运动单元测试

1、名校名 推荐【高效演练】1.(2018 山西名校联考)质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具。图中的铅盒A 中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零)，从狭缝S1 进入电压为U 的加速电场区加速后，再通过狭缝S2 从小孔 G 垂直于 MN 射入偏转磁场，该偏转磁场是以直线MN 为切线、磁感应强度为B，方向垂直于纸面向外半径为R 的圆形匀强磁场。现在MN 上的 F 点 (图中未画出)接收到该粒子，且GF 3R。则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)()3U4U6U2UA. R2 B2B.R2B 2C.R2B2D. R2B2【答案】 C2带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向

2、如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将()A 可能做直线运动B可能做匀减速运动C一定做曲线运动D可能做匀速圆周运动1名校名 推荐【答案】 C.【解析】 带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动和匀速圆周运动，C 正确3. 多选 (2018 德州期末 )如图是一个回旋加速器示意图，其核心部分是两个D 形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。现分别加速氘核(1 2H) 和氦核 (24He) ，下列说法中正确的是()A 它们

3、的最大速度相同B它们的最大动能相同C两次所接高频电源的频率相同D仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能【答案】 AC4(多选 )质量为 m、电荷量为q 的微粒以速度v 与水平方向成角从 O 点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，下列说法中正确的是()A 该微粒一定带负电荷B微粒从O 到 A 的运动可能是匀变速运动C该磁场的磁感应强度大小为mgqvcos D该电场的场强为Bvcos 【答案】 AC.2名校名 推荐【解析】 若微粒带正电荷，它受竖直向下的重力mg、水平向左的电场力qE 和斜向右下方的洛伦兹力qv

4、B ，知微粒不能做直线运动，据此可知微粒应带负电荷，它受竖直向下的重力mg 、水平向右的电场力qE 和斜向左上方的洛伦兹力qvB，又知微粒恰好沿着直线运动到A，可知微粒应该做匀速直线运动，则选项A 正确， B 错误；mg由平衡条件有：qvB cos mg， qvBsin qE，得磁场的磁感应强度 B ，电场的场强 E Bvsin ，故选 qvcos 项 C 正确， D 错误5. 多选 (2018 湖南衡阳第一次联考)如图所示，某带电粒子由静止开始经电压为U 1 的电场加速后，射入水平放置、电势差为U 2 的两块平行导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂

5、直于磁场方向射入边界线竖直、磁感应强度为B 的匀强磁场中，设粒子射入磁场和射出磁场的M 、 N两点间的距离为s(不计重力，不考虑边缘效应)。下列说法正确的是()A 若仅将水平放置的平行板间距增大，则s 减小B若仅增大磁感应强度B，则 s 减小C若仅增大U 1，则 s 增大D若仅增大U 2，则 s 增大【答案】 BC6 (多选 )如图所示，已知一带电小球在光滑绝缘的水平面上从静止开始经电压U 加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E 和匀强磁场B 的复合场中 (E 和 B 已知 )，小球在此空间的竖直面内做匀速圆周运动，则()3名校名 推荐A 小球可能带正电12UEB小球做匀速圆周运动的半径为r B

6、g2EC小球做匀速圆周运动的周期为T BgD若电压U 增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加【答案】 BC.7 ( 多选 )如图所示，在第二象限中有水平向右的匀强电场，在第一象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场有一重力不计的带电粒子(电荷量为q，质量为m)以垂直于x 轴的速度v0 从 x 轴上的P 点进入匀强电场，恰好与 y 轴正方向成45角射出电场，再经过一段时间又恰好垂直于x 轴进入第四象限已知OP 之间的距离为d，则 ()A 带电粒子通过y 轴时的坐标为(0， d)mv20B电场强度的大小为2qd(3 4)dC带电粒子在电场和磁场中运动的总时间为2mv0D磁感应强度的大小为4qd【答案】 BC

7、.2v04名校名 推荐8 (2018 成都外国语校模拟 )如图所示，在xOy 坐标系的0yd 的区域内分布着沿y 轴正方向的匀强电场，在 dy2d的区域内分布着垂直于xOy 平面向里的匀强磁场，MN 为电场和磁场的交界面，ab 为磁场的上边界。现从原点O 处沿 x 轴正方向发射出速率为v0、比荷 (电荷量与质量之比)为 k 的带正电粒子，粒子运动轨迹恰与ab2相切并返回磁场。已知电场强度E 3v2kd0 ，不计粒子重力和粒子间的相互作用。试求：(1) 粒子第一次穿过 MN 时的速度大小和水平位移的大小；(2) 磁场的磁感应强度 B 的大小。【答案】 (1)2 v02 3d(2) 3v03kd【

8、解析】 (1) 根据动能定理，得qEd1mv21mv02，22解得 v 2v0粒子在电场中做类平抛运动，有F qE， a F ， d1at12， x v0t1m2解得 t1 2 3d， x 2 3d。3v035名校名 推荐9. 如图所示，在直角坐标系xOy 平面内，虚线MN 平行于 y 轴， N 点坐标为 ( L,0) ， MN 与 y 轴之间有沿y轴正方向的匀强电场，在第四象限的某区域有方向垂直于坐标平面的矩形有界匀强磁场(图中未画出 )现有一质量为 m、电荷量为 e 的电子，从虚线MN 上的 P 点，以平行于 x 轴正方向的初速度v0 射入电场，并从 y 轴上点0， 0.5L)射出电场，射

9、出时速度方向与y 轴负方向成 30 角，进入第四象限后，经过矩形磁场区域，电子过点A (3Q 6 L ， L ，不计电子重力，求：(1) 匀强电场的电场强度 E 的大小；(2) 匀强磁场的磁感应强度B 的大小和电子在磁场中运动的时间t；(3) 矩形有界匀强磁场区域的最小面积Smin .【答案】 (1)3mv02(2)6mv0L(3)3L2eLeL9v018【解析】 (1) 设电子在电场中运动的加速度为a，时间为t，离开电场时，沿y 轴方向的速度大小为vy，则 L v0teEa mvy atv0vy tan 306名校名 推荐23mv0解得： E(2) 设轨迹与 x 轴的交点为 D ， OD 距

10、离为 xD ，则xD 0.5Ltan 30 3L6所以， DQ 平行于 y 轴，电子在磁场中做匀速圆周运动的轨道的圆心在DQ 上，电子运动轨迹如图所示(3) 以切点 F 、 Q 的连线长为矩形的一条边，与电子的运动轨迹相切的另一边作为其FQ 的对边，有界匀强磁场区域面积为最小Smin 3rr23L2得 Smin 1810 如图所示，圆柱形区域的半径为R，在区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场；对称放置的三个相同的电容器，极板间距为d，板间电压为U，与磁场相切的极板，在切点处均有一小孔，一带电粒子，质量为 m，带电荷量为q，自某电容器极板上的M 点由静止释放， M 点在小孔 a

11、 的正上方，若经过一段时间后，带电粒子又恰好返回M 点，不计带电粒子所受重力求：7名校名 推荐(1) 带电粒子在磁场中运动的轨道半径；(2) U 与 B 所满足的关系式；(3) 带电粒子由静止释放到再次返回M 点所经历的时间【答案】 (1)3R (2) B 12mUR3q(3) R3m 6d2m2qU| | |X|X|KqU(3) 根据运动电荷在磁场中做匀速圆周运动的周期2m 2R3m，T qB2qU依题意分析可知粒子在磁场中运动一次所经历的时间为3mR2qU， .1T，故粒子在磁场中运动的总时间t1 31T 66而粒子在匀强电场中所做运动类似竖直上抛运动，设每次上升或下降过程经历的时间为t2

12、，则有K12d 2at2，8名校名 推荐qUa md，2m解得t2 dqU，粒子在电场中运动的总时间为t3 6t2 6d2mqU.带电粒子由静止释放到再次返回M 点所经历的时间为tt1 t3 R3m 6d2m2qUqU.11 如图所示，在xOy 平面第一象限内有平行于y 轴的匀强电场和垂直于xOy 平面的匀强磁场，匀强电场电场强度为 E.一带电荷量为 q 的小球从 y轴上离坐标原点距离为L 的 A 点处，以沿 x 正向的初速度进入第一象限，如果电场和磁场同时存在，小球将做匀速圆周运动，并从x 轴上距坐标原点L的 C 点离开磁场如果只撤去磁2场，并且将电场反向，带电小球以相同的初速度从A 点进入

13、第一象限，仍然从x 轴上距坐标原点 L的 C 点离开电2场求：(1) 小球从 A 点出发时的初速度大小；(2) 磁感应强度 B 的大小和方向【答案】 (1) 1gL4E gL ，垂直于 xOy 平面向外2(2) 5gL9名校名 推荐(2) 带电小球做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有| | mv02得 B mv0qv0B RqR2L 22由圆周运动轨迹分析得(L R)2 R5LR 8代入得 B4E gL5gL由左手定则得，磁感应强度垂直于xOy 平面向外12 如图甲所示，建立Oxy 坐标系两平行极板P、 Q 垂直于 y 轴且关于 x 轴对称，极板长度和板间距均为l .在第一、四象限有磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于Oxy 平面向里位于极板左侧的粒子源沿x 轴向右连续发射质量为m、电荷量为 q、速度相同、重力不计的带电粒子在0 3t 0 时间内两板间加上如图乙所示的电压 (不考虑极板边缘的影响)已知 t0时刻进入两板间的带电粒子恰好在t0 时刻经极板边缘射入磁场上述m、q、 l、 t0、 B 为已知量 (不考虑粒子间相互影响及返回极板间的情况)(1