高三物理一轮复习巩固练习：带电粒子在复合场中的运动

带电粒子在复合场中的运动巩固练习一、选择题1．(多选)如图所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是()A．小球一定带正电B．小球一定带负电C．小球的绕行方向为顺时针D．改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动2.(2020·福建省漳州市模拟)(多选)如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向水平向右，磁场方向垂直于纸面向外。已知在该区域内，一个带电小球在竖直面内做直线运动。下列说法正确的是()A．若小球带正电荷，则小球的电势能减小B．若小球带负电荷，则小球的电势能减小C．无论小球带何种电荷，小球的重力势能都减小D．小球的动能恒定不变3.(多选)如图所示，空间中存在一水平方向的匀强电场和一水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，垂直纸面向里，电场强度大小为E＝eq\f(\r(3)mg,q)，水平向左。在正交的电磁场空间中有一固定的粗细均匀的足够长粗糙绝缘杆，与电场正方向成60°夹角且处于竖直平面内，一质量为m、电荷量为q(q>0)的小球套在绝缘杆上，当小球沿杆向下的初速度为v0时，小球恰好做匀速直线运动。已知重力加速度大小为g，小球电荷量保持不变，则下列说法正确的是()A．小球的初速度v0＝eq\f(mg,2qB)B．若小球沿杆向下的初速度v＝eq\f(mg,qB)，小球将沿杆做加速度不断增大的减速运动直到停止C．若小球沿杆向下的初速度v＝eq\f(3mg,qB)，小球将沿杆做加速度不断减小的减速运动直到停止D．若小球沿杆向下的初速度v＝eq\f(4mg,qB)，则从开始运动至稳定，小球克服摩擦力做功为eq\f(6m3g2,q2B2)4.(2020·吉林省吉林市高三二调)(多选)质谱仪是用来分析同位素的装置，如图为质谱仪的示意图，其由竖直放置的速度选择器、偏转磁场构成。由三种不同粒子组成的粒子束以某速度沿竖直向下的方向射入速度选择器，该粒子束沿直线穿过底板上的小孔O进入偏转磁场，最终三种粒子分别打在底板MN上的P1、P2、P3三点，已知底板MN上下两侧的匀强磁场方向均垂直纸面向外，且磁感应强度的大小分别为B1、B2，速度选择器中匀强电场的电场强度的大小为E。不计粒子的重力以及它们之间的相互作用，则()A．速度选择器中的电场方向水平向右，且三种粒子均带正电B．三种粒子的速度大小均为eq\f(E,B2)C．如果三种粒子的电荷量相等，则打在P3点的粒子质量最大D．如果三种粒子电荷量均为q，且P1、P3的间距为Δx，则打在P1、P3两点的粒子质量差为eq\f(qB1B2Δx,2E)5.(2020·江苏省启东市高三下期初考试)(多选)2019年底，我省启动“263”专项行动，打响碧水蓝天保卫战。暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)。则()A．a侧电势比c侧电势高B．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大C．若污水从右侧流入测量管，显示仪器示数为负值，将磁场反向则示数为正值D．污水流量Q与U成正比，与L、D无关6．(2020·北京市朝阳区高三上期末)在光滑水平面上，细绳的一端拴一带正电的小球，小球绕细绳的另一端O沿顺时针做匀速圆周运动，水平面处于竖直向下的足够大的匀强磁场中，如图所示(俯视)。某时刻细绳突然断裂，则下列推断正确的是()A．小球将离圆心O越来越远，且速率越来越小B．小球将离圆心O越来越远，且速率保持不变C．小球将做匀速圆周运动，运动周期与绳断前的周期一定相等D．小球将做匀速圆周运动，运动半径与绳断前的半径可能相等二、非选择题7．一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器A下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为0，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。(1)求粒子进入磁场时的速率；(2)求粒子打在照相底片D上的点到S3的距离。8.(2020·广东省汕头市高三一模)如图，在y>0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在y<0的区域存在方向沿x轴负方向的匀强电场。第一个带电粒子先从y轴上的A点以大小为v的速度沿x轴正方向射出，之后从x轴上的C点进入电场时，速度方向与x轴垂直，最后经过y轴上的D点。已知A、C、D三点与原点O的距离都为L，不计重力。(1)求匀强电场的场强大小E；(2)第二个相同的粒子也从A点射出，射出时速度的大小和方向都与第一个粒子不同，结果该粒子从x轴上的P点进入电场，此时速度方向仍与x轴垂直。已知P点与原点O的距离为2L。求该粒子从A点出发经过多长时间再次到达y轴？(已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)9.(2020·河北省高三4月联考)如图，在xOy平面直角坐标系中，第一象限有一垂直于xOy平面向外的匀强磁场，第二象限有一平行于x轴向右的匀强电场。一重力可忽略不计的带电粒子，质量为m，所带电荷量为q，该粒子从横轴上x＝－d处以大小为v0的速度平行于y轴正方向射入匀强电场，从纵轴上y＝2d处射出匀强电场。(1)求电场强度的大小；(2)已知磁感应强度大小B＝eq\f(mv0,qd)，求带电粒子从x轴射出磁场时的坐标。10.(2020·黑龙江省大庆中学高三下开学考试)如图所示，虚线MN沿竖直方向，其左侧区域内有匀强电场(图中未画出)和方向垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场，虚线MN的右侧区域有方向水平向右的匀强电场。水平线段AP与MN相交于O点。在A点有一质量为m、电荷量为＋q的带电质点，以大小为v0的速度在左侧区域垂直磁场方向射入，恰好在左侧区域内做匀速圆周运动，已知A与O点间的距离为eq\f(\r(3)mv0,qB)，虚线MN右侧电场强度为eq\f(\r(3)mg,q)，重力加速度为g。求：(1)MN左侧区域内电场强度的大小和方向；(2)带电质点在A点的入射方向与AO间的夹角为多大时，质点在磁场中刚好运动到O点？并画出带电质点在磁场中运动的轨迹；(3)带电质点从O点进入虚线MN右侧区域后运动到P点时速度的大小vP。11.(2020·河北省唐山市一模)在如图甲所示直角坐标系xOy中，x轴上方空间分布着竖直向上的匀强电场，场强大小为E＝eq\f(2mg,q)。在第一象限(包括x和y轴的正半轴)存在垂直坐标平面的周期性变化的磁场，磁感应强度的大小B0＝eq\f(πm,2q)，变化规律如图乙所示，规定垂直坐标平面向外为磁场正方向。一带电荷量为＋q、质量为m的小球P被锁定在坐标原点，带电小球可视为质点。t＝0时刻解除对P球的锁定，1s末带电小球P运动到y轴上的A点。此后匀强电场方向不变，大小变为原来的一半。已知重力加速度为10m/s2，求：(题中各物理量单位均为国际单位制的单位)(1)小球P运动到A点时的速度大小和位移大小；(2)定性画出小球P运动的轨迹(至少在磁场中运动两个周期)并求出小球进入磁场后的运动周期；(3)若周期性变化的磁场仅存在于某矩形区域内，区域左边界与y轴重合，下边界与过A点平行于x轴的直线重合。为保证带电小球离开磁场时的速度方向沿y轴正方向，则矩形磁场区域的水平及竖直边长应同时满足什么条件？12.(2020·江苏省七市第二次调研)如图甲所示，一对平行金属板C、D相距为d，O、O1为两板上正对的小孔，紧贴D板右侧，存在上下范围足够大、宽度为L的有界匀强磁场区，磁场方向垂直纸面向里，MN、GH是磁场的左、右边界。现有质量为m、电荷量为＋q的粒子从O孔进入C、D板间，粒子初速度和重力均不计。(1)C、D板间加恒定电压U，C板为正极板，求板间匀强电场的场强大小E和粒子从O运动到O1的时间t；(2)C、D板间加如图乙所示的电压，U0为已知量，周期T是未知量。t＝0时刻带电粒子从O孔进入，为保证粒子到达O1孔时具有最大速度，求周期T应满足的条件和粒子到达O1孔的最大速度vm；(3)磁场的磁感应强度B随时间t′的变化关系如图丙所示，B0为已知量，周期T0＝eq\f(πm,qB0)。t′＝0时，粒子从O1孔沿OO1延长线方向射入磁场，始终不能穿出右边界GH，求粒子进入磁场时的速度v应满足的条件。答案1．BC2.CD3.BD4.ACD5.AC6．D7．(1)eq\r(\f(2qU,m))(2)eq\f(2,B)eq\r(\f(2mU,q))8.(1)2vB(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(127,180)π＋\r(2)))eq\f(L,v)9.(1)eq\f(mv\o\al(2,0),2qd)(2)(2d,0)10.(1)eq\f(mg,q)方向竖直向上(2)60