【优化指导】高考物理总复习 活页作业25 带电粒子在复合场中的运动及应用实例 新人教版.doc

活页作业(二十五)带电粒子在复合场中的运动及应用实例1.(2012海南高考)如图，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变()a粒子速度的大小b粒子所带电荷量c电场强度d磁感应强度2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，带电小球可能沿直线通过下列的哪个电磁混合场()解析：带电小球进入复合场时受力情况如图所示：a图中由于小球所受合力不为零，所以洛伦兹力不恒定，因此水平方向合力不可能保持为零，所以a图不正确；b图中垂直纸面向外的方向上只有一个洛伦兹力，所以这种情况下小球也不能沿竖直方向运动；c图中小球所受三个力的合力如果为零，小球就可以沿竖直线运动；d图中小球只受竖直方向两个力作用，一定沿竖直线运动答案：cd3一重力不计的带电粒子以初速度v0(v0)先后穿过宽度相同且相邻的有明显边界的匀强电场e和匀强磁场b，如图甲所示，电场和磁场对粒子总共做功w1；若把电场和磁场正交叠加，如图乙所示，粒子仍以v0的初速度穿过叠加场区，电场和磁场对粒子总共做功w2，比较w1、w2的大小()a一定是w1w2b一定是w1w2c一定是w1w2d可能是w1w2，也可能是w1w24如图所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的电场强度为e，方向竖直向下，磁场的磁感应强度为b，方向垂直于纸面向里，一质量为m的带电粒子，在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动，则可判断该带电质点()a带有电荷量为的正电荷b沿圆周逆时针运动c运动的角速度为d运动的速率为5.(2013福州模拟)如图所示，在平行线mn、pq之间存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面的磁场(未画出)，磁场的磁感应强度从左到右逐渐增大一带电微粒进入该区域时，由于受到空气阻力作用，恰好能沿水平直线oo通过该区域带电微粒所受的重力忽略不计，运动过程带电量不变下列判断正确的是()a微粒从左到右运动，磁场方向向里b微粒从左到右运动，磁场方向向外c微粒从右到左运动，磁场方向向里d微粒从右到左运动，磁场方向向外解析：由微粒恰好能沿水平直线oo通过该区域说明洛伦兹力qvb与电场力qe平衡，微粒受到空气阻力作用，速度逐渐减小，沿运动方向磁场的磁感应强度必须逐渐增大因此微粒从左到右运动；磁场方向向外，选项b正确答案：b6.如图所示， 某一真空室内充满竖直向下的匀强电场e，在竖直平面内建立坐标系xoy，在y0的空间里有与场强e垂直的匀强磁场b，在y0的空间内，将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放，此液滴则沿y轴的负方向，以加速度a2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动，当液滴运动到坐标原点时，被安置在原点的一个装置瞬间改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变)，随后液滴进入y0的空间运动液滴在y0在的空间内的运动过程中()a重力势能一定不断减小b电势能一定先减小后增大c动能不断增大d动能保持不变解析：带电液滴在y0的空间内以加速度a2g做匀加速直线运动，可知液滴带正电，且电场力等于重力，当液滴运动到坐标原点时变为负电荷，液滴进入y0的空间内运动，电场力等于重力，液滴做匀速圆周运动，重力势能先减小后增大，电场力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，动能保持不变，故选d.答案：d7.(2013南昌一模)劳伦斯和利文斯设计的回旋加速器工作原理如图所示，置于高真空中的d形金属半径为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质子离开回旋加速器时的最大动能与交流电频率f成正比d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解析：质子被加速后的最大速度不可能超过2rt2rf，选项a正确质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压u无关，与交流电频率f无关，选项b、c错误；质子第2次和第1次经过两d形盒间狭缝后其动能之比等于21，轨道半径之比为1，选项d错误答案：a8.在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为q、质量为m的带电球体，管道半径略大于球体半径整个管道处于磁感应强度为b的水平匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直现给带电球体一个水平速度v0，则在整个运动过程中，带电球体克服摩擦力所做的功可能为()a0b.m2c.mvd.m解析：若带电球体所受的洛伦兹力qv0bmg，带电球体与管道间没有弹力，也不存在摩擦力，故带电球体克服摩擦力做的功为0，a正确；若qv0bmg，则带电球体在摩擦力的作用下最终停止，故克服摩擦力做的功为mv，c正确；若qv0bmg，则带电球体开始时受摩擦力的作用而减速，当速度达到v时，带电球体不再受摩擦力的作用，所以克服摩擦力做的功为m，d正确答案：acd9.目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度磁强计的原理如图所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为i的电流已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动两电极m、n均与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为u，则磁感应强度的大小和电极m、n的正负为()a.，m正、n负b.，m正、n负c.，m负、n正d.，m负、n正解析：由左手定则知，金属中的电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集，故m负，n正由f电f洛即ebev，inevsnevab，得b.答案：c10(2013莱芜模拟)如图所示，真空中有一以(r,0)为圆心、半径为r的圆柱形匀强磁场区域，磁场的磁感强度大小为b，方向垂直纸面向里磁场的上方有两等大的平行金属板mn，两板间距离为2r.从o点向不同方向发射速率相同的质子，质子的运动轨迹均在纸面内当质子进入两板间时两板间可立即加上如图所示的电压，且电压从t0开始变化，电压的最大值为，已知质子的电荷量为e，质量为m，质子在磁场中的偏转半径也为r，不计重力，求：(1)质子进入磁场时的速度大小；(2)若质子沿x轴正方向射入磁场，到达m板所需的时间；(3)若质子沿与x轴正方向成某一角度的速度射入磁场时，粒子离开磁场后能够平行于金属板进入两板间，求的范围以及质子打到m板时距坐标原点o的距离解析：(1)由牛顿第二定律：evb解得：v.(2)如图：质子在磁场运动周期，tt进入mn间在0到时间内，质子不受电场力t2在到t时间内，质子受的电场力fauxat2rt3因此tt1t2t3t.答案：(1)(2)t11.(2013眉山模拟)如图所示，在平面直角坐标系xoy中的第一象限内存在磁感应强度大小为b、方向垂直于坐标平面向内的有界圆形匀强磁场区域(图中未画出)；在第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场一粒子源固定在x轴上坐标为(l,0)的a点粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为v的电子，电子恰好能通过y轴上坐标为(0,2l)的c点，电子经过磁场偏转后恰好垂直通过第一象限内与x轴正方向成15角的射线on(已知电子的质量为m，电荷量为e，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用)求：(1)匀强电场的电场强度e的大小；(2)电子离开电场时的速度方向与y轴正方向的夹角；(3)圆形磁场的最小半径rm.解析：(1)从a到c的过程中，电子做类平抛运动，有：lat2，eema2lvt联立解得：e.(2)设电子到达c点的速度大小为vc，方向与y轴正方向的夹角为.由动能定理，有mvmv2eel解得vcv.cos v/vc/2得45.(3)画轨迹如图所示电子在磁场中做匀速圆周运动的半径r电子在磁场中偏转120后垂直于on射出磁场最小半径为：rmpq/2rsin 60，得：rm.答案：(1)(2)45(3)12(2013兰州检测)如图所示，第四象限内有互相正交的匀强电场e与匀强磁场b1，e的大小为1.5103 v/m，b1大小为0.5 t；第一象限的某个矩形区域内，有方向垂直纸面的匀强磁场，磁场的下边界与x轴重合一质量m11014 kg.电荷