高三物理一轮复习14带电粒子在复合场中的运动练习题

1、高考水准小试 TOC o 1-5 h z （本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！）. （2009年高考北京理综）如右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O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由r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留电场不变，另一个同样的粒子b（不计重力）仍以相同初速度由 O点 1射入，从区域右边界穿出，则粒子 b（ ）A.穿出位置一定在 O点下方B.穿出位置一定在O点上方C.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【解析】由左手定则判定带电

2、粒子a所受洛伦兹力的方向， 可知最初时刻粒子所受洛伦兹力与电场力方向相反，若qEwqvB,则洛伦兹力将随着粒子速度方向和大小的不断改变而改变.粒子所受电场力qE和洛伦兹力qvB的合力不可能与速度方向在同一直线上，而做直线运动，既然在复合场中粒子做直线运动，说明qE=qvB, OO 连线与电场线垂直，当撤去磁场时，粒子仅受电场力，做类平抛运动，电场力一定做正功， 电势能减少，动能增加, 故选C. TOC o 1-5 h z 【答案】C.不计重力的负粒子能够在如右图所示的正交匀强电场和匀强、十十 A磁场中匀速直线穿过.设产生匀弓II电场的两极板间电压为U,距离 qiK P X X J为d,匀强磁场

3、的磁感应强度为B,粒子电荷量为q,进入速度为v,以下说法正确的是（）A.若同时增大 U和B,其他条件不变，则粒子一定能够直线穿过.若同时减小d和增大v,其他条件不变，则粒子可能直线穿过C.若粒子向下偏能够飞出极板间，则粒子动能一定减小D.若粒子向下偏能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变【解析】粒子能够直线穿过则有q/qvB,即v = M若U、B增大的倍数不同，粒子不能沿直线穿过， A项错，同理B项正确；粒子向下偏，电场力做负功，又W洛=0,所以AEk=0, C项正确.【答案】BC电场线与水平方向成 a角,l做直线运动，l与水平方因速度变化洛伦兹力变.如右图所示，实线表示在竖直平面内匀强电场的

4、电场线， 水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线 向成3角，且&则下列说法中错误的是（）A.液滴一定做匀变速直线运动液滴一定带正电C.电场线方向一定斜向上D.液滴一定做匀速直线运动【解析】 在电磁场复合区域粒子一般不会做匀变速直线运动, 化，合外力一般也变化.【答案】 A4.如右图所示，带电平行金属板相互正对水平放置，两板间存在 匚_ _ _三3着水平方向的匀强磁场.一带电液滴a沿垂直于电场和磁场的方向进出入板间后恰好沿水平方向做直线运动，在它正前方有一个静止在绝缘 支架上不带电的液滴 b.带电液滴a与液滴b发生正碰，在极短的时间x k工乂 x x内复合在一起形成带电液滴 c

5、,若不计支架对液滴 c沿水平方向的作1. * * * 用力，则液滴离开支架后 （）一定做曲线运动B.可能做直线运动C.可能做匀速圆周运动D.电场力对它做正功【解析】 根据题意可知液滴 a受重力、电场力、洛伦兹力处于平衡状态，由电场和磁 场的方向可知，液滴一定带正电.带电液滴a与液滴b发生正碰形成带电液滴 c后向下的重 力增大而向上的洛伦兹力减小，且电场力大小不变，所以合力应向下，所以液滴c离开支架后向下偏转做曲线运动.只有 A项正确.【答案】 A5.如右图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和水平方向（垂直纸面向里）的匀强磁场，一粒子在电场力和洛伦兹力共同作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，

6、到达B点时速度为零，C为运 动的最低点，不计重力，则以下说法不正确的是（）A.该粒子必带正电A、B两点位于同一高度C.粒子到达C点时的速度最大D.粒子达到B点后将沿原路返回 A点【解析】在不计重力情况下，粒子从 A点静止开始向下运动，说明粒子受向下的电场力，带正电，选项 A正确.整个过程中只有电场力做功，而 A、B两点粒子速度都为零, 所以A、B在同一等势面上， 选项B正确.运动到C点时粒子在电场力方向上发生的位移最 大，电场力做功最多，粒子速度最大，选项 C正确.粒子从B点向下运动时受向右的洛伦 兹力，将向右偏，故选项 D错.【答案】D.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如右图所示，它的核

7、心部分是两个 D形金属盒，两盒相距很近， 分别和高频交流电源相连 接，在两盒间的窄缝中形成交变电场，使带电粒子每次通过窄缝都得 到加速.两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在 磁场中做匀速圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到 最大圆周半径时通过特殊装置被引出.如果用同一回旋加速器分别加 速航核（3H）和“粒子（2He）,比较它们所加的高频交流电源的周期和获 得的最大动能的大小，下列说法正确的是（）A.加速瓶核的交流电源的周期较大，瓶核获得的最大动能较大B.加速瓶核的交流电源的周期较大，瓶核获得的最大动能较小 C.加速瓶核的交流电源的周期较小，瓶核获得的最大动能较小 D

8、.加速瓶核的交流电源的周期较小，瓶核获得的最大动能较大【解析】 考查回旋加速器相关知识.对于粒子在匀强磁场中的运动，由D型盒半径，设为 Ro.则Vm粒子最大动能对应最大回旋半径，而最大半径同为回旋加速器qBR012q2B2R2-q2 也凹Ekm=,mvm= 2m .可见 Ekm0cm，所以 TOC o 1-5 h z L2-乎”=e/7m- = 1,所以m、Ekm(D)由丁 = -可知，T与史成正比，故加速瓶核Ekm(扇 4e/4 m 3qBq的交流电源的周期较大，获得的动能较小,【答案】BB正确.电场强度为 E的匀强电场与磁感应强度为 B的匀强磁场正交，复 合场的水平宽度为 d,竖直方向足够

9、长，如右图所示.现有一束带电荷量 为q、质量为m的“粒子以不相同的初速度 Vo沿电场方向射入场区，则 那些能飞出场区的 a粒子的动能增量 AEk可能为（）lxBqEd B. BC. qEd【解析】 功与路径无关,【答案】D. 0 带电粒子可从左侧飞出或从右侧飞出场区,所以从左侧飞出时CDAEk=0,从右侧飞出时,由于洛伦兹力不做功，AEk=Eqd,选项 C、电场力做D正确.A. dq(E + B).真空中存在竖直向上的匀强电场和水平方向的匀强磁场，一质量为m、带电荷量为q的物体以速度v在竖直平面内做半径为 R的匀速圆周运动, 假设t=0时刻物体在轨迹最低点且重力势能为零，电势能也为零，那么，

10、下列说法正确的是（）A.物体带正电且逆时针转动B.物体运动的过程中，机械能守恒，且机械能为E=1v2C.物体运动的过程中，重力势能随时间的变化关系为Ep= mgR 1 cosYtRtD.物体运动的过程中，电势能随时间的变化关系为E，p=m【解析】 质量为m,带电荷量为q的物体在复合场内做半径为 R的匀速圆周运动，重力等于电场力，匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供， 据左手定则判定物体带正电且逆时针转动，选项 A正确；物体运动的过程中除重力做功外还有电场力做功，故机械能不守恒，选项B错误；物体从轨迹最低点开始经时间t上升的高度为h=R, cosRtj,重力做的功为W=一v-cos Rt I,选项

11、C正确；同V 一 一cos Rt J；重力势能的增加量为Ep=理选项D正确.【答案】ACD一带电粒子以初速度 vo沿垂直于电场线和磁感线的方向，先后穿过宽度相同且紧邻 在一起的有明显边界的匀强电场 （场强为E）和匀强磁场（磁感应强度B）,如图甲所示.电场和 磁场对粒子做功为 Wn粒子穿出磁场时的速度为V若把电场和磁场正交叠加，如图乙所示，该粒子仍以初速度 Vo穿过叠加场区，电场和磁场对粒子做功为W2,粒子穿出场区时的速度为V2,比较 Wi和W2、V1和V2的大小（V0 V E/B,不计重力）（）W1W2, Vi V2C. W1VW2, V1VV2甲乙Wi = W2, Vi=V2D. Wi= W2, ViV2由于Vg0)的粒子以平行于x轴的速度从y轴上的P点处射入电场，在 x轴上的Q点处进 入磁场，并从坐标原点 O离开磁场.粒子在磁场中的运动轨迹与y轴交于 M点.已知 OP = l, OQ=23l.不计重力.求：(i)M点与坐标原点 O间的距离；(2)粒子从P点运动到M点所用的时间.【解析】(i)带电粒子在电场中做类平抛运动，在 y轴负方向上做初速度为零的匀加速运动，设加速度的大小为 a,在x轴正方向上做匀速直线运动，设速度为V0,粒子从P点运动到Q点所用的时间为ti,进入磁场时速度方向与x轴正方向