带电粒子在电磁场中运动(届高s二轮)

1、带电粒子在电磁场中的运动班级姓名一、选择题1.如图所示，真空中有两个等量异种点电荷AB，M、N、0是AB连线的垂线上的点，且A0OB一带负电的试探电荷仅受电场力作用，运动轨迹如图中实线所示，设MN两点的场强大小分别EmE，电势分别为Mn.下列判断中正确的是)B点电荷一定带正电Em小于EnA.B.C.D.2.M大于N此试探电荷在M处的电势能小于N处的电势能如图2所示，某点0处固定点电荷+Q,个带电为-qi的点电荷以q2，它们之间的静电引力和万有引力均可忽略，设-qi、y先后经过P点时速度大小分别为V、V2,加速度大小分别为ai、a?,下述关系式正确的是A.ai=a2B.ai“D.Vi=M3.如图

2、所示，两个等量同种点电荷分别固定于光滑绝缘水平面上放，仅受电场力作用，沿着AB中垂线从运动的v-t图像中可能正确的是)ai、C点运动到D点C、A、B两点。一个带电粒子由静止释D是关于AB对称的两点)。下列关于粒子第8题图如图所示，A、B带等量异种电荷，粒子从M点以一定的初速度V射入，示，不考虑粒子所受的重力。则：(该粒子带负电该粒子的速率先增大后减小该粒子的电势能先增大后减小该粒子做的是匀变速运动MN为A、B连线的中垂线，现有一带电开始一段时间内的轨迹如图中实线所A.B.C.D.我国第21次南极科考队在南极观看到了美丽的极光，极光是由来自太阳的高能量带电粒子流高速冲进高空稀薄大气层时，被地球磁

3、场俘获，从而改变原有运动方向，向两极做螺旋运动，如图所示这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦从而激发大气分子射向地球的帶电粒子或原子，使其发岀有一定特征的各种颜色的光地磁场的存在，使多数宇宙粒子不能达到地面而向人烟稀少的两极偏移，为地球生命的诞生和维持提供了天然的屏障，科学家发现并证实，向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的，这主要与下列哪些因素有关）A.洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小B.空气阻力做负功，使其动能减小C.南北两极的磁感应强度增强D太阳对粒子的引力做负功二、计算题6.真空中有一匀强电场，方向沿Ox正方向，若一带电粒子质量为m,电荷量为q，从0点

4、以初速度V。沿Oy方向进入电场，经t时间到达A点.此时速度大小也为Vo，方向为Ox轴正方向，如图所示，试求：1从0到A的时间t及0A连线与Ox轴的夹角9;2）该匀强电场的电场强度E;7.如图a）所示，水平放置的平行金属板AB间的距离d=0.1m，板长L=0.3m|在金属板的左端竖直放置一带有小孔的挡板，小孔恰好位于AB板的正中间.距金属板右端x=0.5m处竖直放置一足够大的荧光屏现在AB板间加如图b）所示的方波形电压，已知U=1.0X1O2V在挡板的左侧，有大量带正电的相同粒子以平行于金属板方向的速度持续射向挡板，粒子的质量m=1.0X10-710-2C,速度大小均为V0=1.0 x104m/

5、s带电粒子的重力不计求：1）在t=0时刻进入的粒子射出电场时竖直方向的速度；2）荧光屏上岀现的光带长度；3）若撤去挡板，同时将粒子的速度均变为v=2.0X104m/s，则荧光屏上出现的光带又为多长？8.如图甲所示的平面坐标系，整个区域内存在匀强磁场，磁感应强度二随时间t的变化关系如图乙所示，开始时刻磁场的方向垂V0a)U00L1-U0X10-5s23456b)0沿轴正方向进入磁场，初0沿轴正方向进入磁场，初直于纸面向内，t=0时刻，有一个带正电的粒子不计重力）从坐标原点速度为一I，已知带电粒子的比荷为I，试求:1）时刻，粒子的位置坐标；2）粒子从开始时刻起经过多长时间到达轴；3）粒子能否返回坐

6、标原点？若可以则经过多长时间返回坐标原点？9.如图所示，K与虚线MN之间是加速电场。虚线MN与PQ之间是匀强电场，虚线PQ与荧光屏之间是匀强磁场，且MNPQ与荧光屏三者互相平行.电场和磁场的方向如图所示。图中A点与O点的连线垂直于荧光屏。一带正电的粒子从A点离开加速电场，速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场，在离长，加速电场电压与偏转电场的场强关系为开偏转电场后进入匀强磁场，最后恰好垂直地打在荧光屏上。已知电场和磁场区域在竖直方向足够U=*Ed,式中的d是偏转电场的宽度，磁场的磁感应强度B与偏转电场的电场强度E和带电粒子离开加速电场的速度vo关系符合表达式vo=_，若题中只有偏转电场的宽度d

7、为已知量，求：1）磁场的宽度L为多少？2）带电粒子在电场和磁场中垂直于vo方向的偏转距离分别是多少?10.如图所示，在直角坐标系的原点O处有一放射源，向四周均匀发射速度大小相等、Kxoy平面交线的两端MN的的轴的匀强电场，要使y轴右侧所有运动的面的带电粒子。在放射源右边有一很薄的挡板，挡板与腰直角三角形。已知带电粒子的质量为m带电量为q,速度为u1）若在y轴右侧加一平行于x粒N!IL：能打方向都平行于纸O正好构成等KB:与原点iHM电场强度Eo的最小值为多大？在电场强度为Eo时，打到板上的粒子动能为多大?Q/OMN上，则2）若在整个空间加一方向垂直纸面向里的匀强磁场，要使板右侧的MN连线上都有

8、粒子打到，磁场的磁感应强度不能超过多少（用mu、q、L表示?若满足此条件，放射源O向外发射出的所有带电粒子中有几分之几能打在板的左边？11.如图所示，在Owxwa、oy速度大小；（2速度方向与y轴正方向夹角正弦。答案6.1)Oy方向)粒Ox方而子0-v2=-gt;V0=/Y/X=tan5.BC从O至UA的运0-v0=2-g)联可得9=45，t=Y/g2）据得qE/m=g该匀强电场的电场强度E=mg/q.3）若设O点为零电势，贝UA点电势为A,在水平方向上只受电场力作用，则电场力做功电势能减少，动能增加qL斗诫得孤二-字由WQ=7.解：1）从t=0时刻进入的带电粒子水平方向速度不变。在电场中运动

9、时间t=L/vo=3X1O-5s，正好等于一个周期1分）竖直方向先加速后减速，加速度大小竖直方向先加速后减速，加速度大小122）无论何时进入电场，粒子射岀电场时的速度均相同偏转最大的粒子偏转量反方向最大偏转量形成光带的总长度I=4.0 xi0-2m3）带电粒子在电场中运动的时间为所示。II形成的光带长度I=di+d+d2=0.15m2分）T/2，打在荧光屏上的范围如图c2分）2分）2分）分）分）2分）2分）8.解：1）粒子进入磁场后在磁场中作匀速圆周运动，设半径为力得：8.解：1）粒子进入磁场后在磁场中作匀速圆周运动，设半径为力得：二，周期为，由洛伦兹力提供向心4分）4分）4分）CTo5严和（

10、7）A点的坐标为4分）2）根据1）中的解读，粒子在第一段磁场变化时间内，运动了卩个周期，对应转过的圆心角为上到达A点；第二段时间内运动寸个周期，对应转过的圆心角为丨至肚B点，第三段时间内运动了个周期，对应转过的圆心角为到达C点，且粒子恰垂直通过F轴，轨迹如图甲所示，故粒子从开始到经过匚轴的时间为：5分）3）粒子在磁场中作周期性运动，根据对称性和周期性，画岀粒子运动的轨迹如图乙所示，其中：-：I构成一个正三角形，故粒子从开始到返回坐标原点的总时间为:s5分）9.1）粒子在加速电场中由动能定理有x.粒子在匀强电场中做类平抛运动，设偏转角为，有旦I:II-I二U=Ed由解得：a=45oqvB=m错误

11、!粒子在磁场中运动，由牛顿第二定律有:在磁场中偏转的半径为，由图可知，磁场宽度L=RSin9=d，由图可知，磁场宽度L=RSin9=d2）带电粒子在偏转电场中距离为在磁场中偏转|距离为8.解读：|1）带电粒子在电场中加速，由动能定理,可得：|带电粒子在磁场中偏转，由牛顿第二定律，可得：由以上两式，可得QQQ是等边三角可见在两磁场区粒子运动半径相同，如图所示，三段圆弧的圆心组成的三角形形，其边长为2R。所以中间磁场区域的宽度为2）在电场中在中间磁场中运动时间在右侧磁场中运动时间则粒子第一次回到0点的所用时间为10.解：由题意知，要使y轴右侧所有运动粒子都能打在MN板上，其临界条件为：沿y轴方向运动的粒子作类平抛运动，且落在M或N点。MO=勺L=utOO=目L=目at2解式得a=11由动能定理知qE0 xL=Ek-_冥|解式得Ek=上由题意知，要使板右侧的MN连线上都有粒子打到，粒子轨迹直径的最小值为MN板的长度L。R=月L=因B0=I放射源O发射出的粒子中，打在MN板上的粒子的临界径迹如图所示。TOMON且OMLON0如OO二u1丄u2放射源O放射出的所有粒子中只有勺打在MN板的左侧。11.解析：设粒子的发射速度为V,粒子做圆周运动的轨道半径