高三物理二轮练习精品练习：8.3带电粒子在复合场中的运动

1、2019 高三物理二轮练习精品练习：8.3 带电粒子在复合场中的运动1. 水平放置的平行金属板 a、b 带有等量电荷， a 板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场， 一个带正电的粒子在两板间做直线运动，粒子的重力不计、 关于粒子在两板间运动的情况， 正确的选项是 ()a、可能向右做匀加速直线运动b、可能向左做匀加速直线运动c、只能是向右做匀速直线运动d、只能是向左做匀速直线运动解析受力分析可知电场力向下， 洛伦兹力必向上，那么速度向右；洛伦兹力与速度大小有关，因此只能为匀速直线运动、答案 c2、如下图，真空中有正交的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，三个等量同种电

2、荷的油滴 a、b、c处于此区域中， a 静止， b 向右做匀速直线运动， c 向左做匀速直线运动、那么它们质量之间的关系是 ()a、mambmcb、mbmamcc、mcmbma d、mambmc解析首先对a 受力分析，可判定a、b、c 带负电，且 mageq.对 b、c 分别受力分析，对 b 有 eqmbgf 洛 ，对 c有 eqf 洛mcg，由此 mbmaekc、ek，那么以下说法中错误的选项是 ()a、液滴一定做匀速直线运动b、液滴一定带正电c、电场线方向一定斜向上d、液滴有可能做匀变速直线运动解析要保证做直线运动有两种情况： 合力为零或者合力与速度共线；带电液滴要考虑它的重力， 洛伦兹力

3、与速度有关， 假设合力与速度共线，速度大小就要变化， 那么洛伦兹力就要变化， 无法保证合力总是与速度共线，所以只能是匀速直线运动；所以 a 选项正确， d选项错误；受力分析知假设粒子带负电， 无论场强方向如何合力都不会为零，因此 b选项正确；假设电场线方向斜向下， 那么合力必不为零，c选项正确、答案 d9、如下图，一束粒子 ( 不计重力，初速度可忽略 ) 缓慢通过小孔 o1 进入极板间电压为 u的水平加速电场区域， 再通过小孔 o2 射入相互正交的恒定匀强电场、 磁场区域， 其中磁场的方向如下图， 磁感应强度大小可根据实际要求调节， 收集室的小孔 o3 与 o1、o2 在同一条水平线上、那么收

4、集室收集到的是 ()a、具有特定质量的粒子b、具有特定比荷的粒子c、具有特定速度的粒子d、具有特定动能的粒子1解析粒子在加速电场中由动能定理可得qu2mv2? v2qum ，粒子沿直线 o1o2o3 运动，那么在相互正交的恒定匀强电场、e磁场区域中必定受力平衡，可得qebqv? vb为某一定值、应选项 b、c 正确、答案 bc10. 地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里， 一个带电油滴能沿一条与竖直方向成 角的直线 mn运动 ( mn在垂直于磁场方向的平面内 ) ，如下图、那么以下判断中正确的选项是 ()a、如果油滴带正电，它是从m点运动到 n点b、如果油滴带

5、正电，它是从n点运动到 m点c、如果电场方向水平向左，油滴是从 m点运动到 n点d、如果电场方向水平向右，油滴是从 m点运动的 n点解析带电油滴能够沿直线运动， 分析可得带电油滴一定是匀速直线运动，因为假设做变速直线运动，那么洛伦兹力大小就发生变化，从而无法保证重力、 电场力、洛伦兹力大小就发生变化， 从而无法保证重力、电场力、洛伦兹力三力的合力总是与速度共线、 如果油滴带正电，受力分析可得只有从 m点运动到 n点，电场水平向左， 三力的合力才有可能为零， a 选项正确， b 选项错误；如果带电油滴带负电，同理可得 c选项正确， d选项错误、答案 ac11、某 器用 和磁 来控制 子在材料表面

6、上方的运 ， 如下 ，材料表面上方矩形区域 ppnn充 直向下的匀 ，宽为 d；矩形区域 nnmm充 垂直 面向里的匀 磁 ，磁感 度 b， 3s， s；nn 磁 与 之 的薄隔离 、一个 荷量 e、 量 m、初速 零的 子，从 p 点开始被 加速 隔离 垂直 入磁 ， 子每次穿越隔离 ， 运 方向不 ， 其 能 失是每次穿越前 能的 10%，最后 子 能从磁 界 mn 出，不 子所受重力、(1) 求 子第二次与第一次 周运 半径之比；(2) 求 度的取 范 ；(3) a是 mn的中点，假 要使 子在 a、m 垂直于 am 出，求 子在磁 区域中运 的 、解析 (1) 周运 的半径分 r1、r

7、2、 rn、rn1，第一和第二次 周运 速率分 v1 和 v2， 能分 ek1 和 ek2 .mv1mv21122由 ek20.81 ek1 ，r1 be，r2 be，ek12mv1，ek22mv2得 r2r10.9.(2) 度 e，第一次到达隔离 前的速率 v.111mv2,2210.9由 eed2mv2mv2mv， r eb，rs 得 e111nn 11,10.92n又由 r0.9r 2r(1 0.9 0.9 )3 s5b2es29mdb2es2得 e80mdb2es25b2es2e.80md9md(3) 子在匀 磁 中， 周运 的周期 t，运 的半 周个数为 n，运动总时间为t .2r1

8、10.9 n由题意，有10.9rn13s，r1s，rn 10.9 nr1，rn1s 2得 n22m又由 t eb5m得 t 2eb.答案 (1)0.9b2es25b2es2(2)e80md9md5m(3) 2eb12、扭摆器是同步辐射装置中的插入件， 能使粒子的运动轨迹发生扭摆、其简化模型如图：、两处的条形匀强磁场区边界竖直，相距为 l，磁场方向相反且垂直于纸面、一质量为 m、电荷量为 q、重力不计的粒子，从靠近平行板电容器 mn板处由静止释放，极板间电压为 u，粒子经电场加速后平行于纸面射入区，射入时速度与水平方向夹角 30.(1) 当区宽度 l1l、磁感应强度大小 b1b0 时，粒子从区右

9、边界射出时速度与水平方向夹角也为 30，求 b0 及粒子在区运动的时间 t .(2) 假设区宽度 l2l1l、磁感应强度大小 b2b1b0，求粒子在区的最高点与区的最低点之间的高度差 h.(3) 假设 l2l1l，b1b0，为使粒子能返回区，求 b2 应满足的条件、(4) 假设 b1b2、l1 l2，且已保证了粒子能从区右边界射出、为使粒子从区右边界射出的方向与从左边界射入的方向总相同，求 b1、b2、l1 、l2 之间应满足的关系式、解析 (1) 如图所示，设粒子射入磁场区的速度为 v，在磁场区中做圆周运动的半径为 r1，由动能定理和牛顿第二定律得12qu2mvv2qvbm 1r1由几何知识得l2r1sin 联立式，代入数据得1 2mub0 lq . 设粒子在磁场区中做圆周运动的周期为t，运动的时间为t2r1tv2t 2t联立式，代入数据得lmt 32qu. (2) 设粒子在磁场区做圆周运动的半径为r2，由牛顿第二定律得v2qvbm 2r2由几何知识可得h( r1r2)(1 cos) ltan 联立式，代入数据得2h 233 l. r(1 sin(3) 如图所示，为使粒子能再次回到区，应满足2 )2q或2l2q. ?2lb(4) 如图 ( 或图 ) 所示，设粒子射出磁场区时速度与水平方向的夹角为 ，由几何知识可得l1 r1(s