专题二十五 带电粒子在复合电场中的运用.doc

专题二十五 带电粒子在复合电场中的运用一、选择题(本大题共4小题，每小题6分，共24分，每小题有一个或多个选项符合题意。全部选对的得6分，选对但不全的得4分，错选或不答的得0分)1.如图所示，虚线间空间存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球(电荷量为+q，质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球一定沿直线通过下列的哪个电磁复合场?( ) 2. 如图所示，在同时存在匀强电场和匀强磁场的空间中取正交坐标系Oxyz，一质量为m，电荷量为q的带正电粒子从原点O以速度v沿x轴正方向出发，下列说法正确的是( )A若电场、磁场分别沿z轴正方向和x轴正方向，粒子只能做曲线运动B. 若电场、磁场均沿z轴正方向，粒子有可能做匀速圆周运动C. 若电场、磁场分别沿z轴负方向和y轴负方向，粒子有可能做匀速直线运动D.若电场、磁场分别沿y轴负方向和z轴正方向，粒子有可能做平抛运动3. 如图所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。在该区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球。O点为圆环的圆心，a、b、c、d为圆环上的四个点，a点为最高点，c点为最低点，b、O、d三点在同一水平线上。已知小球所受电场力与重力大小相等。现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是( )A小球能越过d点并继续沿环向上运动B当小球运动到c点时，所受洛伦兹力最大C小球从a点运动到b点的过程中，重力势能减小，电势能增大D小球从b点运动到c点的过程中，电势能增大，动能先增大后减小4. 如图所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场。一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O点(图中未标出)穿出。若撤去该区域内的磁场而保持电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由点射入，从区域右边界穿出，则粒子b（ ）A穿出位置一定在点下方 B穿出位置一定在点L方D. 运动时，在电场中的电势能一定减小D在电场中运动时，动能一定减小二、（本大题共3小题，共40分）5. (19分)如图甲所示，两平行金属板间接有如图乙所示的随时间t变化的交流电压u，金属板间电场可看做均匀，且两板外无电场，板长L=0.2m，板间距离d=0.1m，在金属板右侧有一边界为MN的足够大的匀强磁场区域，MN与两板中线垂直，磁感应强度B=510-3T，方向垂直纸面向里。现有带正电的粒子流沿两板中线连续射入电场中，已知每个粒子的初速度v0=105m/s，比荷=108C/kg，重力忽略不计，在每个粒子通过电场区域的极短时间内，电场可视为恒定不变。求：(1)带电粒子刚好从极板边缘射出时两金属板间的电压；(2)带电粒子进入磁场时粒子最大速度的大小；(3)证明：任意时刻从电场射出的带电粒子，进入磁场时在MN上的入射点和出磁场时在MN上的出射点间的距离为定值，并计算两点间的距离。 6. (19分)如图甲，在x0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于xOy平面向里的匀强磁场，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B。一质量为m，带电荷量为q(q0)的粒子从坐标原点O处，以初速度v0沿x轴正方向射入，粒子的运动轨迹见图甲，不计粒子的重力。(1)求该粒子运动到y=h时的速度大小v；(2)现只改变入射粒子初速度的大小，发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹(y-x曲线)不同，但具有相同的空间周期性，如图乙所示；同时，这些粒子在y轴方向上的运动(y-t关系)是简谐运动，且都有相同的周期。I. 求粒子在一个周期T内，沿x轴方向前进的距离s；. 当入射粒子的初速度大小为v0时，其y-t图象 如图丙所示，求该粒子在，轴方向上做简谐运动的振幅Ay，并写出y-t的函数表达式。 7.（19分）在如图所示的直角坐标系中，x轴的上方存在与x轴正方向成45角斜向右下方的匀强电场，场强的大小为E=l04V/m，x轴的下方有垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B=210-2T。把一个比荷为=2108C/kg的正点电荷从坐标为(0，1)的A点处由静止释放，电荷所受的重力忽略不计。(1)求电荷从释放到第一次进入磁场时所用的时间；(2)求电荷在磁场中做圆周运动的半径(保留两位有效数字)；(3)当电荷第二次到达x轴上时，电场立即反向，而场强大小不变，试确定电荷到达y轴时的位置坐标。 8.（19分）如图所示，x轴上方有一个匀强磁场，磁感应强度的方向垂直于纸面向里，大小为B，x轴下方有一匀强电场，电场强度的大小为E，方向与y轴的夹角为45且斜向上方。现有一质量为m带电量为q的正离子，以速度v0由y轴上的A点沿y轴正方向射入磁场，该离子