高二物理带电粒子在复合场中运动

1、高二物理带电粒子在复合场中运动1. 2013·台州高二检测(多选)1930年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，下列说法正确的是()A离子由加速器的中心附近进入加速器B离子由加速器的边缘进入加速器C离子从磁场中获得能量D离子从电场中获得能量答案：AD解析：回旋加速器的两个D形盒间隙分布有周期性变化的电场，不断地给带电粒子加速使其获得能量；而D形盒处分布有恒定不变的磁场，具有一定速度的带电粒子在D形盒内受到磁场的洛伦兹力提供的向心力而做圆周运动；洛伦兹力不做功，故不能使离子获得能量，C错；离子源在回旋加速器的中心附近

2、，所以正确选项为A、D.2. (多选)如图所示，有一混合正离子束先后通过正交电磁场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子束在区域中不偏转，进入区域后偏转半径R相同，则它们具有相同的A电荷量 B质量C速度 D比荷答案：CD解析：正交电磁场区域实际上是一个速度选择器，这束正离子在区域中均不偏转，说明它们具有相同的速度在区域中半径相同，R，所以它们应具有相同的比荷正确选项为C、D.3带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，能够达到的最大高度为h1；若加上水平方向的匀强磁场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h2，若加上水平方向的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3，如练图83

3、11所示，不计空气阻力，则()练图8311Ah1h2h3 Bh1h2h3Ch1h2h3 Dh1h3h2解析加电场时，小球在竖直方向上的运动与不加任何场时相同，故h1h3，加匀强磁场时，粒子做曲线运动，在最高点具有水平速度，由机械能守恒可知h2h1，故D项对答案D4(多选题)(2013·江苏模拟)如练图8312所示为一个质量为m、电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是下图中的()练图8312解析由左手定则可判断洛伦兹力方向向上，圆环受到竖直向下的重力

4、、垂直杆的弹力及向左的摩擦力，当洛伦兹力初始时刻小于重力时，弹力方向竖直向上，圆环向右减速运动，随着速度减小，洛伦兹力减小，弹力越来越大，摩擦力越来越大，故做加速度增大的减速运动，直到速度为零而处于静止状态，选项中没有对应图象；当洛伦兹力初始时刻等于重力时，弹力为零，摩擦力为零，故圆环做匀速直线运动，A项正确；当洛伦兹力初始时刻大于重力时，弹力方向竖直向下，圆环做减速运动，速度减小，洛伦兹力减小，弹力减小，在弹力减小到零的过程中，摩擦力逐渐减小到零，故做加速度逐渐减小的减速运动，摩擦力为零时，开始做匀速直线运动，D项正确答案AD5. （2012·安徽理综）如图所示，圆形区域内有垂直于

5、纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿 直径AOB方向射入磁场，经过t时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角。现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为A. t B.2tC. t D.3t2【答案】B【考点定位】此题考查带电粒子在匀强磁场中的圆周运动及其相关知识。6如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点a(0，L)一质量为m、电荷量为e的电子从a点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的b点射出磁场，此时速度方向与x轴正方向的夹角为60°.下列说法中正

6、确的是()A电子在磁场中运动的时间为B电子在磁场中运动的时间为C磁场区域的圆心坐标为(，)D电子在磁场中做圆周运动的圆心坐标为(0，L)9BD对于带电粒子在磁场中的运动情况分析如图a所示，在图a中离开磁场的速度方向与x轴正向夹角为60°，则弧ab所对应的圆心角为60°，弦ab与x轴夹角为30°.由几何关系得Ob长为L，且ab与x轴夹角为30°，则OOL，D对；在图b中，作弦Oa与弦Ob的垂直平分线，交点O为磁场区域的圆心，C错；电子在磁场中运动的半径r2L，周期T，则运动时间tT，B对7.(多选题)(2013·广东省汕头市期末)如图所示，一束带

7、电粒子以一定的初速度沿直线通过由相互正交的匀强磁场(B)和匀强电场(E)组成的速度选择器，然后粒子通过平板S上的狭缝P，进入另一匀强磁场(B)，最终打在A1A2上下列表述正确的是()A粒子带负电B所有打在A1A2上的粒子，在磁场B中运动时间都相同C能通过狭缝P的带电粒子的速率等于D粒子打在A1A2上的位置越靠近P，粒子的比荷越大解析粒子在匀强磁场B中向左偏转，根据左手定则可知粒子带正电，选项A错误；打在A1A2上的粒子的运动时间t，与粒子的比荷有关，粒子的比荷不同，在磁场B中运动时间不同，选项B错误；粒子在复合场中做直线运动，EqBvq，所以v，选项C正确；粒子打在A1A2上的位置越靠近P，粒

8、子在磁场B中做圆周运动的轨道半径r越小，根据r可得，所以粒子的比荷越大，选项D正确答案CD8(多选题)(2013·云南省昆明市质检)如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，两平行金属板间有匀强磁场开关S闭合后，当滑动变阻器滑片位于图示位置时，一带电粒子恰好以速度v匀速穿过两板若不计重力，以下说法正确是()A如果将开关断开，粒子将继续沿直线运动B保持开关闭合，将a极板向下移动一点，粒子可能向上偏转C保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出D保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，粒子将可能从下极板边缘射出解析如果将开关断开，粒子将在洛伦兹力作用下偏转，选项A错误保

9、持开关闭合，将a极板向下移动一点，电容增大，电容器充电，两极板之间电场强度增大，粒子所受电场力增大，粒子可能向上偏转，选项B正确保持开关闭合，将滑片P向上滑动一点，平行金属板间电压降低，粒子所受电场力小于洛伦兹力若粒子带负电，粒子将可能从下极板边缘射出，选项C正确保持开关闭合，将滑片P向下滑动一点，平行金属板间电压升高，粒子所受电场力大于洛伦兹力若粒子带正电，粒子将可能从下极板边缘射出，选项D正确答案BCD9空间存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，图中的正方形为其边界一细束由两种粒子组成的粒子流沿垂直于磁场的方向从O点入射这两种粒子带同种电荷，它们的电荷量、质量均不同，但其比荷相同，且都包含不同

10、速率的粒子不计重力下列说法正确的是()A入射速度不同的粒子在磁场中的运动时间一定不同B入射速度相同的粒子在磁场中的运动轨迹可能不同C在磁场中运动时间相同的粒子，其运动轨迹一定相同D在磁场中运动时间越长的粒子，其轨迹所对的圆心角一定越大解析：选D.带电粒子进入磁场后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据qvB得轨道半径r，粒子的比荷相同，故不同速度的粒子在磁场中运动的轨道半径不同，轨迹不同，相同速度的粒子，轨道半径相同，轨迹相同，故B错误带电粒子在磁场中做圆周运动的周期T，故所有带电粒子的运动周期均相同，若带电粒子从磁场左边界出磁场，则这些粒子在磁场中运动时间是相同的，但不同速度轨迹不同，故A

11、、C错误根据得t，所以t越长，越大，故D正确10(单选)如图10所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成角(0<<)以速率v发射一个带正电的粒子(重力不计)，则下列说法正确的是()图10A若一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短B若一定，v越大，则粒子在磁场中运动的角速度越大C若v一定，越大，则粒子在磁场中运动的时间越短D若v一定，越大，则粒子在离开磁场的位置距O点越远解析粒子运动周期T，当一定时，粒子在磁场中运动时间tTT，.由于t、均与v无关，故选项A、B错误，选项C正确当v一定时，由r知，r一定当从0变至的过

12、程中，越大，粒子离开磁场的位置距O点越远；当大于时，越大，粒子离开磁场的位置距O点越近，故选项D错误答案C图211带电粒子(不计重力)以初速度v0从a点进入匀强磁场，如图2所示运动中经过b点，.若撤去磁场加一个与y轴平行的匀强电场，仍以v0从a点进入电场，粒子仍能通过b点，那么电场强度E与磁感强度B之比为()Av0 B1C2v0 D.解析在磁场中粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得qv0B，故r；在电场中粒子类平抛运动，水平方向有rv0t，竖直方向有rt2，联立可得2v0，选项C正确答案C12(多选题)练图839如练图839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

13、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小球在复合场中做匀速圆周运动，则小球受的电场力和重力满足mgEq，则小球带负电，A项错误；因为小球做圆周运动的向心力为洛伦兹力，由牛顿第二定律和动能定理可得：Bqv，Uqmv2，联立两式可得：小球做匀速圆周运动的半径r ，由T，可以得出T，所以B、C项正确，D项错误答案BC13.(2013四川泸州一模)如图所示,长方形abcd的长ad=0.6 m,宽ab=0.3

14、m,O、e分别是ad、bc的中点,以e为圆心eb为半径的圆弧和以O为圆心Od为半径的圆弧组成的区域内有垂直纸面向里的匀强磁场(边界上无磁场)磁感应强度B=0.25 T.一群不计重力、质量m=3×10-7 kg、电荷量q=2×10-3 C的带正电粒子以速度v=5×102 m/s沿垂直ad方向且垂直于磁场方向射入磁场区域,则下列判断正确的是(D)A.从Od边射入的粒子,出射点全部分布在Oa边B.从aO边射入的粒子,出射点全部分布在ab边C.从Od边射入的粒子,出射点分布在ab边D.从ad边射入的粒子,出射点全部通过b点解析:带正电粒子做匀速圆周运动的半径r=0.3 m

15、,从Od边射入的粒子,轨迹都与bc相切,出射点都平行bc过b点,故选项A、C错误;从aO射入的粒子,由于圆的半径与磁场半径相同,通过做垂线找圆心,发现圆的半径与磁场半径组成菱形,带正电粒子经过b点射出磁场,故选项B错误,D正确.14.如图所示,在等腰三角形abc区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,d是ac上任意一点,e是bc上任意一点.大量相同的带电粒子从a点以相同方向进入磁场,由于速度大小不同,粒子从ac和bc上不同点离开磁场.不计粒子重力.从c点离开的粒子在三角形abc磁场区域内经过的弧长和运动时间,与从d点和e点离开的粒子相比较(AD)A.经过的弧长一定大于从d点离开的粒子经过的弧长B.经过

16、的弧长一定小于从e点离开的粒子经过的弧长C.运动时间一定大于从d点离开的粒子的运动时间D.运动时间一定大于从e点离开的粒子的运动时间解析: 如图所示,随着速度的增大,其半径r=增大,粒子依次从ac上、c点、cb上射出,由图可知,选项A正确;粒子运动的周期T=相同,与速度大小无关,由图知, 1=2>3,运动时间t,选项D正确.图915如图9所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴一质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动

17、，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向的夹角为.不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)电场强度E的大小和方向(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小(3)A点到x轴的高度h.解析(1)小球在x轴下方的复合场中恰能做匀速圆周运动，静电力与重力平衡Eqmg，得E，因小球带正电，故E的方向竖直向上(2)小球的运动轨迹如图所示，设圆的半径为R，则由几何关系知R，设小球做圆周运动的速率为v，有qvB，得v，故小球抛出的初速度v0vcos .(3)小球经M点时的竖直分速度vyvsin ，在x轴上方小球做平抛运动，故有vygt，hgt2，由上式综合解得h

18、.答案(1)竖直向上(2)(3)16.(2013·山东省潍坊市一模)如图所示，在xOy坐标系中，x轴上N点到O点的距离是12 cm，虚线NP与x轴负向的夹角是30°.第象限内NP的上方有匀强磁场，磁感应强度B1T，第象限有匀强电场，方向沿y轴正向一质量m8×1010 kg、电荷量q1×104 C的带正电粒子，从电场中M(12，8)点由静止释放，经电场加速后从N点进入磁场，又从y轴上P点穿出磁场不计粒子重力，取3，求：(1)粒子在磁场中运动的速度v；(2)粒子在磁场中运动的时间t；(3)匀强电场的电场强度E.解析(1)粒子在磁场中的轨迹如图，由几何关系，得粒子做圆周运动的轨道半径R×12 cm0.08 m由qvBm得v104 m/s.(2)粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角为120°，则有t×1.6×105 s.(3)由qEdmv2得E5&#