【师说】高考物理一轮复习 带电粒子在复合场中的运动课后练习（新题含解析）(1).doc

课时训练25带电粒子在复合场中的运动一、选择题1.如图所示为“滤速器”装置示意图a、b为水平放置的平行金属板，其电容为c，板间距离为d，平行板内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为b.a、b板带上电荷量，可在平行板内产生匀强电场，且电场方向和磁场方向互相垂直一带电粒子以速度v0经小孔o进入正交电磁场可沿直线oo运动，由o射出，粒子所受重力不计，则a板所带电荷量情况是()a带正电，其电荷量为b带负电，其电荷量为c带正电，其电荷量为cbdv0d带负电，其电荷量为解析对带电粒子受力分析，a极板带正电，带电粒子受力平衡，qv0bq，u，可得电荷量为qcbdv0，所以答案选c.答案c2.如图所示，质量为m、带电荷量为q的带电粒子，以初速度v0垂直进入相互正交的场强为e的匀强电场和磁感应强度为b的匀强磁场中，从p点离开该区域，此时侧向位移为y，粒子重力不计，则()a粒子在p点所受的电场力一定比磁场力大b粒子在p点的加速度为(qeqv0b)/mc粒子在p点的动能为mvqeyd粒子在p点的动能为mvqeyqv0by解析由左手定则，带电粒子刚进入该区域时所受洛伦兹力向上，向下偏转说明此时电场力大于洛伦兹力，速度要增大，洛伦兹力也增大，从p点离开时，电场力不一定大于洛伦兹力，a错粒子在p点的速度大于v0，洛伦兹力大于qbv0，b错由于洛伦兹力不做功，由动能定理可知c对d错答案c3.如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场e和匀强磁场b，有一个带正电的小球(电荷量为q，质量为m)从电磁复合场上方的某一高度处自由落下那么，带电小球可能沿直线通过的电磁复合场是()解析a图中，由于重力的加速，水平方向f洛与f电不能平衡，不能直线通过a图；b图中f洛垂直纸面向外，小球受的重力和电场力在竖直方向，不可能直线下落；c图中只要斜向上的电场力和重力的合力与洛伦兹力等大反向，即可匀速直线穿过；d图中，重力和电场力在竖直方向与速度平行，且不受洛伦兹力，可直线穿过答案cd4.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b垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流i，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由电子，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，由左手定则可判断电子受洛伦兹力作用使其偏向c侧面，则c侧面电势会低于d侧面，a正确，b错地球赤道上方的地磁场方向水平向北，霍尔元件的工作面应保持竖直才能让地磁场垂直其工作面，c正确，d错答案ac5.如图所示，abc为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中ab为倾斜直轨道，bc为与ab相切的圆形轨道，并且圆形轨道处在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里质量相同的甲、乙、丙三个小球中，甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电现将三个小球在轨道ab上分别从不同高度处由静止释放，都恰好通过圆形轨道的最高点，则()a经过最高点时，三个小球的速度相等b经过最高点时，甲球的速度最小c甲球的释放位置比乙球的高d运动过程中三个小球的机械能均保持不变解析由于洛伦兹力不做功，轨道的支持力也不做功，小球的机械能守恒，故d正确经过最高点时，甲球由于带正电，在最高点由重力与竖直向下的洛伦兹力的合力提供向心力，其速度最大，在最高点处的机械能最大，释放位置最高；乙球带负电，在最高点由重力与竖直向上的洛伦兹力的合力提供向心力，速度最小，释放位置最低；丙不带电，重力提供向心力，故a、b错误，c正确答案cd6. 磁流体发电是一项新兴技术如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场图中虚线框部分相当于发电机把两个极板与用电器相连，则()a用电器中的电流方向从a到bb用电器中的电流方向从b到ac若只增强磁场，发电机的电动势增大d若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大解析由左手定则，正离子受力向上偏，上极板带正电，用电器中的电流方向从a到b，故a对，b错；由于磁流体发电机产生的电动势，可等效成长为板间距离l的导体切割磁感线产生的电动势eblv，故c、d对答案acd7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()a小球可能带正电b小球做匀速圆周运动的半径为r c小球做匀速圆周运动的周期为td若电压u增大，则小球做匀速圆周运动的周期增加解析因小球做匀速圆周运动，所以重力的电场力二力平衡，合外力等于洛伦兹力且提供向心力，小球只能带负电，a错误；由bvq，uqmv2，t及eqmg，可得r ，t，b、c正确，由t可知，电压u增大，小球做匀速圆周运动的周期不变，所以d错误答案bc8.如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电荷量为q的某种自由运动电荷导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为b.当通以从左到右的稳恒电流i时，测得导电材料上、下表面之间的电压为u，且上表面的电势比下表面的低由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为()a.，负 b.，正c.，负 d.，正解析假设粒子带正电，根据左手定则可知，粒子受的洛伦兹力向上，上表面聚集正电荷，则上表面电势高，与题意不符，所以粒子带负电；达到稳定状态后，粒子受的电场力与洛伦兹力平衡，qqvb，且in|q|svn|q|abv，解得，n，c项正确答案c9.如图所示，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，其中磁场的方向如图所示，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在同一条水平线上则收集室收集到的是()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解析粒子在加速电场中由动能定理可得：qumv2v ，粒子沿直线o1o2o3运动，则在相互正交的恒定匀强电场、磁场区域中必定受力平衡，可得：qebqvv为某一定值故选项bc正确答案bc10.劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示置于高真空中的d形金属盒，半径为r，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略磁感应强度为b的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为u.若a处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，则下列说法正确的是()a质子被加速后的最大速度不可能超过2rfb质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压u成正比c质子第2次和第1次经过两d形盒间狭缝后轨道半径之比为1d不改变磁感应强度b和交流电频率f，该回旋加速器也能用于粒子(含两个质子，两个中子)加速解析粒子被加速后的最大速度受到d形盒半径r的制约，因v2rf，a正确；粒子离开回旋加速器的最大动能ekmmv2m42r2f22m2r2f2，与加速电压u无关，b错误；根据r，uqmv，2uqmv，得质子第2次和第1次经过两d形盒间狭缝后轨道半径之比为1，c正确；因粒子在磁场中的运动周期t，与带电粒子的比荷有关，故d错误答案ac二、非选择题11.如图，xoy平面内存在着沿y轴正方向的匀强电场，一个质量为m、电荷量为q的粒子从坐标原点o以速度v0沿x轴正方向开始运动当它经过图中虚线上的m(2a，a)点时，撤去电场，粒子继续运动一段时间后进入一个矩形匀强磁场区域(图中未画出)，又从虚线上的某一位置n处沿y轴负方向运动并再次经过m点已知磁场方向垂直xoy平面(纸面)向里，磁感应强度大小为b，不计粒子的重力试求：(1)电场强度的大小；(2)n点的坐标解析(1)粒子从o到m做类平抛运动，设时间为t，则有2av0tat2得e(2)粒子运动到m点时速度为v，与x方向的夹角为，则vytv0vv0tan，即30由题意知，粒子从p点进入磁场，从n点离开磁场，粒子在磁场中以o点为圆心做匀速圆周运动，设半径为r，则qbvm解得粒子做圆周运动的半径为r由几何关系知，pmn30所以n点的纵坐标为ynaa横坐标为xn2a即n点的坐标为12.如图所示，虚线mo与水平线pq相交于o，二者夹角30，在mo左侧存在电场强度为e、方向竖直向下的匀强电场，mo右侧某个区域存在磁感应强度为b、垂直纸面向里的匀强磁场，o点处在磁场的边界上现有一群质量为m、电荷量为q的带电粒子在纸面内以速度v(00)的质点沿轨道内侧运动，经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为na和nb.不计重力，求电场强度的大小e、质点经过a点和b点时的动能解析质点所受电场力的大小为fqe设质点质量为m，经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb，由牛顿第二定律有fnamnbfm设质点经过a点和b点时的动能分别为eka和ekb，有ekamvekamv根据动能定理有ekbeka2rf联立式得e(nbna)eka(nb5na)ekb(5nbna)答案e(nbna)eka(nb5na)ekb(5nbna)14.在科学研究中，可以通过施加适当的电场和磁场来实现对带电粒子运动的控制如图1所示的xoy平面处于匀强电场和匀强磁场中，电场强度e和磁感应强度b随时间t作周期性变化的图象如图2所示x轴正方向为e的正方向，垂直纸面向里为b的正方向在坐标原点o有一粒子p，其质量和电荷量分别为m和q.不计重力在t时刻释放p，它恰能沿一定轨道做往复运动(1)求p在磁场中运动时速度的大小v0；(2)求b0应满足的关系；(3)在t0(0t0)时刻释放p，求p速度为零时的坐标解析(1)做匀加速直线运动，2做匀速圆周运动电场力fqe0加速度a速度v0at，且t解得v0.(2)只有当t2时，p在磁场中做圆周运动结束并开始沿x轴负方向