2019版高考物理一轮复习第九章第3讲带电粒子在复合场中的运动练习鲁科版

1、第 3 讲 带电粒子在复合场中的运动单独成册方便使用基础题组、单项选择题1.如图所示，空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，图中虚线 为匀强电场的等势线，一不计重力的带电粒子在M点以某一初速度垂直等势线进入正交电磁场中，运动轨迹如图所示（粒子在N点的速度比在M点的速度大），则下列说法正确的是（）A. 粒子一定带正电B. 粒子的运动轨迹一定是抛物线C. 电场线方向一定垂直等势面向左D.粒子从M点运动到N点的过程中电势能增大解析：根据粒子在电、磁场中的运动轨迹和左手定则可知，粒子一定带负电，选项A 错误;由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直，故粒子受到的合力是变力， 而物体只有在恒力作用下做曲线运动

2、时，轨迹才是抛物线，选项 B 错误； 由于空间只存在电场和磁场，粒子的速度增大，说明在此过程中电场力对带电粒子做正功，则电场线方向一定垂直等势面向左，选项C 正确；电场力做正功，电势能减小，选项D 错误.答案：C2.（2018 湖南长沙高三调考）如图所示，某种带电粒子由静止开始 经电压为U的电场加速后，射入水平放置、电势差为Ua 的两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，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的N两点间的距离d随着U和U2的变化情况为（不计重力，不考虑边缘效应 ）（）A. d随U变化，、d与U2无关-/ / 丿

3、C. d随U变化，d随lb变化B. d与U无关，d随lb变化D. d与U无关，d与12无关解析：带电粒子在电场中做类平抛运动，可将射出电场的粒子速度v分解成初速度方向与加速度方向，设出射速度与水平夹角为0，则有-=cos0而在磁场中做匀速圆周运动，设课时作业- - / TUd运动轨迹对应的半径为R,由几何关系得，半径与直线MN夹角正好等于0,则有2= cos0,R2Rvomv2mv2（2mU所以d=，又因为半径公式R=Bq,则有d=Bq=B -q.故d随U变化，d与12无 关，故 A 正确；B、C D 错误.答案：A3. 如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场

4、和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转设两极板间电场强度为E,磁感应强度为B欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是（ ）A. 适当减小电场强度EB. 适当减小磁感应强度 BC. 适当增大加速电场极板之间的距离D. 适当减小加速电压 U解析：要使电子在复合场中做匀速直线运动，有Eq=qvB.根据左手定则可知电子所受的洛Ci伦兹力的方向竖直向下， 故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力，所以要么增大洛伦兹力，要么减小电场力.适当减小电场强度 E,即可以减小电场力，选项 A 正确；适当 减小磁感应强度 B,可以减小洛伦兹力，选项 B 错误；适当增大加速电场极板之间的距离

5、，12/2eU、根据eU=gmv可得v= m,由于两极板间的电压没有变化，所以电子进入磁场的速率没有变化，因此没有改变电场力和洛伦兹力的大小，选项 C 错误；同理，适当减小加速电压 U,可以减小电子进入复合场中的速度v,从而减小洛伦兹力，选项 D 错误.答案：A4.在空间中有水平方向的匀强电场和垂直纸面方向的匀强磁场，一质量为m重力不可忽略）的带电微粒沿与水平方向成 45角的直线斜向右上方以速度v运动，由此可知（）A. 带电微粒一定带正电荷B. 匀强磁场方向一定垂直纸面向里C. 带电微粒可能做变速直线运动BjfjFD.带电微粒所受的洛伦兹力大小一定为,2mg解析：带电微粒沿与水平方向成45角的

6、直线斜向右上方以速度v运动，分析可知微粒受到竖直向下的重力、水平向右的电场力和垂直运动方向的斜向左上方的洛伦兹力.若微粒带正电荷，则电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里；若微粒带负电荷，则电场方向水平向左，磁场方向垂直纸面向外，选项A、B 错误.由于洛伦兹力与速度大小有关，且与速度方向垂直，若速度大小变化，洛伦兹力大小将随之变化， 带电微粒所受的合外力将不为零且 方向不沿运动方向， 因此只要微粒做直线运动，就一定做匀速直线运动，选项C 错误.根据平衡条件可知，带电微粒所受的洛伦兹力大小一定为Q2mg选项 D 正确.答案：D二、多项选择题5. 如图是磁流体发电机的装置，a、b组成一对平行电极，

7、两板间等离干体距为d,板平面的面积为S,内有磁感应强度为B的匀强磁场.现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性），垂直磁场喷入，每个离子的速度为v，负载电阻阻值为R,当发电机稳定发电时，负载中电流为I，则（）A. a板电势比b板电势低B.磁流体发电机的电动势E=BdvC.负载电阻两端的电压大小为Bdv解析：参看磁流体发电机的装置图，利用左手定则可知，正、负微粒通过发电机内部时，带正电微粒向上偏，带负电微粒向下偏，则知a板电势比b板电势高，所以 A 错误；当发电机 稳定发电时，对微粒有F洛=F电，即Bqv= q,得电动势E=Bdv,所以 B 正确；由闭合

8、电路欧姆定律有UR+U=E,又E=Bdv,则负载电阻两端的电压3ro，则刚进入区域n的粒子仍将沿直线通过D.若纳米粒子的半径rro，仍沿直线通过，则区域n的电场与原电场强度之比为v,则有qoU= gmv2,设区域n内电场强度为E,项 A 正确，B 错误；若纳米粒子的半径rro，设半径为r的粒子的质量为m带电荷量为q、r3r212,贝 Um=（仁）仁）m,而q=（仁）仁）qo,由mv=qU,解得v，:：vvv,故洛伦兹力变小，粒子带正电，粒子向左偏转，选项 C 错误；由于v=rv,故洛伦兹力与原来的洛伦兹力之比为号、”，而电场力与洛伦兹力平衡，根据F=qE区q0r域n的电场与原电场的电场强度之比

9、为 /节，选项 D 错误.答案：A10.（多选）（2018 湖南衡阳一中月考）如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成.若 静电分析器通道中心线的半径为R通道内均匀辐射电场由题意可知，洛伦兹力的大小等于电场力，即qvB=qE,联立解得右两极板间的电势差大小U=B2qoUm则区域n的电场与磁场的强度比值为区域n左A.区域n的电B.区域n左右两极板间的电势差大小解析：设半径为ro的粒子加速后的速度为2qoUro:mr被加速后的速度为噬分析器B102B.ER加速电场的电压u=在中心线处的电场强度大小为E磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B方向垂直纸面向外.一

10、质量为m带电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器， 由P点垂直边界进入磁分析器， 最终打到胶片上的Q点.不计粒子重力，下列说法正确的是（A.粒子一定带正电D.2vEq=mR解析：粒子在磁场中由P点运动到Q点，由左手定则可判断粒子带正电，A 正确.由C 1若一群粒子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点，则该群粒子具有相同的比荷1 1和qUmv，可得U ERB 正确由Eq=v2一,口电亠2/ERm，”Bqv=mr，可得PQ=2r=B, C 错误.若一群粒子从静止开始落在胶片上的同一点，即E U B R及PQ间的距离都相同，由质量为m的带正电的粒子，在一x轴上的a点以与

11、一x轴成60角的速度vo射入磁场，从y=L处的b点垂直于y轴方向进入电场，并经过x轴上x=2L处的c点.不计粒子重力.求:（1）磁感应强度B的大小;电场强度E的大小; 粒子在磁场和电场中的运动时间之比.（2）粒子在电场中做类平抛运动，水平方向：2L=vt2C.直径PQ= B qmER以上式子可得q相同，即比荷相同，D 正确.答案：ABD、非选择题解得粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径解析：（1） 粒子的运动轨迹如图所示.由几何知识可得r+rsin 30 =L2r二L粒子在磁场中亠v023mv由牛顿第二定律得qvB=，解得B=11.（2018 四川成都经济技术开发区高三一诊）如图所示,直角坐标中的

12、第一象限中存在沿y轴负方向的匀强电场，在第二象限中存在垂直纸面向外的匀强磁场.一电荷量为q、112mv02竖直方向：L= at=2，解得E=2qL(3)粒子在磁场中做圆周运动的周期2nrT=4nL3V0由几何知识可知，粒子在磁场中转过的圆心角0 18060=120粒子在磁场中做圆周运动的时间：01204nL4nL11Tx一3603603v。9v。2L粒子在电场中的运动时间t2Vo4nL粒子在磁场和电场中的运动时间之比119V02nt2= 2L一9V0宀 3mv mV02 2n答案：却：冠912.如图所示，空间中存在着水平向右的匀强电场，电场强度大小E=5 寸3N/C，同时存在着水平方向的匀强磁

13、场，其方向与电场方向 垂直，磁感应强度大小B= 0.5 T .有一带正电的小球，质量m=1.0 x10一6kg，电荷量q= 2X106C,正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动，当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象)，取g=210 m/s .求:(1) 小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向；(2) 从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t.解析：(1)小球匀速直线运动时受力如图，其所受的三个力在同一平面内，合力为零，有qvB=,q2E2+mg2代入数据解得v= 20 m/s速度v的方向与电场E的方向之间的夹角满足tan0=生生mg代入数据解得 tan0=.3，则0= 60 .(