1-4带电粒子在复合场中的运动

1、（练速度.练规范.练能力！）（时间：60分钟 满分：100分）命题报告（教师用书独具）考占题号带电粒子在组合场中的运动6、8、9带电粒子在叠加场中的运动1、2、5电、磁场的实际应用问题3、4组合场和叠加场的比较7带电粒子在交变场中的运动10-选择题（本题共8小题，每小题7分，共56分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项 前的字母填在题后的括号内）1如图所示，空间的匀强电场和匀强磁场相互垂直，电场方向竖直向上， 磁场方向垂直纸面向里，一带电微粒a处于静止状态，下列操作能使微粒做匀速 圆周运动的是（）A. 只撤去电场B. 只撤去磁场C. 给a个竖直向下的初速度D. 给a个垂直纸面向里的初速度解析

2、：只撤去电场，微粒在重力与洛伦兹力作用下做变速曲线运动，重力与 洛伦兹力的合力并不沿半径指向圆心；只撤去磁场，重力与静电力依然平衡，微 粒将保持静止，因此，选项A、B均错；给a个竖直向下的初速度，由于重力 与静电力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，选项C正确；给a 个垂直纸面向里的初速度，微粒运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，只受 重力和静电力，且二力平衡，微粒做匀速直线运动，选项D错误.答案：C2如图所示，在Oyyz坐标系所在的空间中，可能存在匀强电场或匀强磁场 ，也可能两者都存在或都不存在.现有一质量为加、电荷量为彳的带正电粒子沿Z轴正方向射入此空间中，发现它做速度为的匀速直线

3、运动，不计粒子重力. 以和3分别表示电场强度和磁感应强度，电场和磁场的分布有可能是（）A. E=S 3H0, 的方向与x轴平行，B的大小可任意B. EHO, B=0, E的方向与z轴平行，E的大小可任意C. EHO, BHO, B和E的方向都平行于xOy平面，且互相垂直D. EH0, BHO, 3和E的方向都平行于）Oz平面，且互相垂直解析：当B的方向与x轴平行时，方向沿y轴方向，带电粒子所受合力不为零，所以A不正确；当B不存在时，粒子只受静电力，也不能满足合力为零, 所以B不正确；带电粒子在濮场中运动受到的洛伦兹力的方向与速度方向及该 场方向均垂直，带电粒子受到的静电力的方向沿电场线方向，由

4、此可判断当B 和E的方向都平行于xOy平面，且互相垂直时，可满足qvB = qE,粒子做匀速直 线运动，C正确；当3和E的方向都平行于平面，且互相垂直时，不能满足 粒子所受合力为零，D错误.答案：C3. （多选）利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等 领域.如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度3垂直于霍尔元件的工 作面向下，通入图示方向的电流/, C、D两侧面会形成电势差，下列说法中正 确的是（）A若元件的载流子是自山电子，则D侧面电势高于C侧面电势B. 若元件的载流子是自由电子，则C侧面电势高于D侧面电势C. 在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直D.

5、在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平解析：自由电子定向移动方向与电流方向相反，由左手定则可判斷电子受洛 伦兹力作用使其偏向C侧而，则C侧而电势会低于D侧面.A正确，B错.地球赤道上方的地磁场方向水平向北，霍尔元件的工作而应保持竖直才能让地黴场 垂直其工作而，C正确，。错答案：AC4. （多选）如图是医用回旋加速器示意图，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.现分别加速氛核（1H）和氨核He）下列说法中正确的是（）线朿电源7T、o形盒离子源A. 它们的最大速度相同B. 它们的最大动能相同C. 它们在D形盒中运动的周期相同D. 仅增大高频电源的

6、频率可增大粒子的最大动能解析：设D形盒半径为被加速的粒子的质量为7,所带电荷量为,最大速度为，则qvB=nr=m（）2R, 解得=晋乎,271111可见在B、R 一定的情况下，粒子的最大速度D和旋转周期厂均只与比荷黑有关，而笊核（2H）和 氮核（3He）的比荷相同，故选项A、C均正确，B错误；由公式c/U=nv2可知， 使粒子获得动能的是加速电场的电压U,与高频电源的频率无关，故选项D错 误.答案：AC5. 不计重力的负粒子能够在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直 线穿过.设产生匀强电场的两极板间电压为距离为d,匀强磁场的磁感应强 度为3,粒子电荷量为进入速度为Q,以下列说法正确的是（）

7、A-若同时增大U和乩 其他条件不变，则粒子一定能够直线穿过B. 若同时减小和增大“其他条件不变，则粒子可能直线穿过C. 若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子的动能一定减小D. 若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变解析：粒子能够直线穿过，则有解得“=昔.若（/、B增大的倍数 不同，粒子不能沿直线穿过，故选项A错误，B正确；若粒子向下偏，静电力 做负功，又W.a=0,所以AkEiB. 一定有E=EiC. 一定有EiE2D. E1AE2、E=E2、EiE2都有可能解析：带电粒子在图甲组合场中运动，静电力对带电粒子做正功，动能增加， 在糜场中洛伦兹力不做功，穿过组合场后该粒子能量的改变

8、量E=qEy.当该粒 子穿过图乙复合叠加场时，则穿越叠加场过程中，同时受静电力和洛伦兹力作用， 且刚进入复合场时静电力与洛伦兹力方向相反，设刚进入复合场时速度为0,则若EqBqO,粒子在竖直方向的合力小于静电力，在电场方向上偏转的位移 E2=qEy2.综上所述EAE2,故A正确.答案：A& （多选）如图所示，在第二象限内有水平向右的匀强电场，电场强度为E ,在第一象限内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B.有一个带 电粒子（重力不计）以垂直于x轴的初速度血从x轴上的P点进入匀强电场，恰好与 轴成45。角射出电场，再经过一段时间乂恰好垂直于x轴进入笫四象限.已知OP之间的距离为d,则带

9、电粒子（）A. 带正电荷B. 在电场中运动的时间为舄C. 在磁场中做圆周运动的半径为承D. 在磁场中运动的时间为鬻解析：根据带电粒子在电场中的偏转方向可知带电粒子带正电荷，A正确； 由恰好与y轴成45。角射出电场”可知，离开电场时vx=vo, v=2vo.在电场 中沿x轴方向上：d=，得带电粒子在电场中运动的吋间为誥，B正确；沿y 轴方向上的位移/=如=2.在磁场中恰好做了圆心角为135。的圆周运动（如图所 示）.由几何关系得带电粒子做圆周运动的半径为R=&l=2&d, C错误；在触 场中运动的时间为辭竽=篇 D正确.答案：ABD（本题共2小题，共44分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演

10、算步骤， 有数值计算的要注明单位）9. （22分）一圆筒的横截面如图所示，其圆心为O.筒内有垂直于纸面向里的匀 强磁场，磁感应强度为圆筒下面有相距为的平行金属板M、N,其中M板带 正电荷，N板带等量负电荷.质量为加、电荷量为g的带正电粒子自M板边缘的P 处曲静止释放，经N板的小孔S以速度e沿半径SO方向射入磁场中.粒子与圆筒 发生两次碰撞后仍从S孔射出，设粒子与圆筒碰撞过程中没有动能损失，且电荷 量保持不变，在不计重力的情况下，求：（1）M、N间电场強度E的大小;（2）圆筒的半径/?；（3）保持M、N间电场强度E不变，仅将M板向上平移cL粒子仍从M板边缘的P处山静止释放，粒子自进入圆筒至从S孔

11、射岀期间，与 圆筒的碰撞次数.解析：（1）设两板间的电压为，由动能定理得qU=mv2由匀强电场中电势差与电场强度的关系得U=Ed 联立式可得E=mv2丽(2)粒子进入磁场后做匀速圆周运动，运用几何关系作出圆心为0 ,圆半径为匚设第一次碰撞点为4,由于粒子与圆筒发生两次碰撞又从S孔射出，因此,由几何关系得r=/?tany粒子运动过程洛伦兹力充当向心力，由牛顿第二定律，得v2联立式得舟2(3)保持M、N间电场强度E不变，M板向上平移亍后，设板间电压为,则Uf设粒子进入S孔时的速度为，,由式看出U；_v2综合式可得v设粒子做圆周运动的半径为F ,则羽mv3qB设粒子从S孔射入到第一次与圆筒碰撞期间的

12、轨迹所对圆心角为0,比较 两式得到F =R,可见0=逾粒子须经过四个这样的圆弧才能从S孔射出，故n = 3答案：晋囁310. (22分)在xOy坐标系内存在按图示规律变化的匀强电场和匀强磁场，电 场沿y轴正方向，场强为Eo.磁场垂直纸面向外，磁感应强度为Bo.质量为加、电 荷量为和勺正粒子，在/=0时刻从y轴上某处沿x轴正方向射入，已知0IX謡 时间内粒子做直线运动.不计粒子重力.求(1) 粒子射入时的速度.(2) 在04X希时间内，粒子沿y轴方向的位移.(3) 若粒子的速度第二次沿x轴负向时，恰好经过x轴.则/=0时粒子的纵坐 标为何值？解析：因在0IX2兀111qBO时间内粒子做直线运动，则有qEo=qvBo解得:v=E0B0在IX赭4X鴛时间内粒子做一圆周运动和=2X赭的类平抛运 qEo=ma z 衿 A 8jt2