【同步】高中物理鲁科版(2019)选择性必修2：第1章习题课带电粒子在组合场或叠加场中的运动分层作业课件

第1章习题课:带电粒子在组合场或叠加场中的运动1234567891011A级必备知识基础练1.(多选)一个电子穿过某一空间而未发生偏转,则(

)A.此空间一定不存在磁场B.此空间可能有磁场,方向与电子速度方向平行C.此空间可能有磁场,方向与电子速度方向垂直D.此空间可能有正交的磁场和电场,它们的方向均与电子速度方向垂直BD1234567891011解析

由洛伦兹力公式可知:当v的方向与磁感应强度B的方向平行时,运动电荷不受洛伦兹力作用,因此电子未发生偏转,不能说明此空间一定不存在磁场,此空间可能有磁场,磁场方向与电子速度方向平行,故选项B正确,选项A、C错误。此空间也可能有正交的磁场和电场,它们的方向均与电子速度方向垂直,导致电子所受合力为零,故选项D正确。12345678910112.(多选)如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,匀强电场方向竖直向下,有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。不计重力,则(

)A.若电子以和正离子相同的速率从右向左飞入,电子也沿直线运动B.若电子以和正离子相同的速率从右向左飞入,电子将向上偏转C.若电子以和正离子相同的速率从左向右飞入,电子将向下偏转D.若电子以和正离子相同的速率从左向右飞入,电子也沿直线运动BD1234567891011解析

若电子从右向左飞入,静电力向上,洛伦兹力也向上,所以电子将向上偏转,B正确,A错误;若电子从左向右飞入,静电力向上,洛伦兹力向下,由题意知电子受力平衡,将沿直线运动,D正确,C错误。12345678910113.CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,CT扫描机可用于对多种病情的探测。图甲是某种CT机主要部分的剖面图,其中X射线产生部分的示意图如图乙所示。图乙中M、N之间有一电子束的加速电场,虚线框内有匀强偏转磁场;经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到靶上,产生X射线(如图中带箭头的虚线所示);将电子束打到靶上的点记为P点。下列说法正确的是(

)A.M处的电势高于N处的电势B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移C.偏转磁场的方向垂直于纸面向外D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移1234567891011甲

乙答案

D123456789101112345678910114.如图所示,两平行金属板P、Q水平放置,上极板带正电,下极板带负电,板间存在匀强电场和匀强磁场(图中未画出),一个带电粒子在两平行板间做匀速直线运动后,从O点垂直进入另一个垂直纸面向外的匀强磁场中,粒子做匀速圆周运动,最后打在挡板MN上的A点。不计粒子重力,下列说法正确的是(

)A.此粒子一定带负电B.P、Q间的磁场一定垂直于纸面向外C.若另一个带电粒子在磁场中也能沿相同的轨迹运动,则它一定与该粒子具有相同的比荷D.若另一个带电粒子在P、Q间也能做匀速直线运动,则它一定与该粒子具有相同的比荷C1234567891011解析

粒子在磁场中做匀速圆周运动,粒子向下偏转,粒子刚进入MN右侧磁场时所受洛伦兹力竖直向下,应用左手定则可知,粒子带正电,故A错误;粒子在复合场中做匀速直线运动,粒子所受合力为零,粒子所受电场力竖直向下,则粒子所受洛伦兹力竖直向上,由左手定则可知,P、Q间的磁场垂直于纸面向里,故B错误;粒子在复合场中做匀速直线运动,由平衡条件可知:同,粒子运动轨迹相同,则粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨迹半径r相同,则粒子的比荷相同,故C正确。12345678910115.(多选)(2022广东卷)如图所示,磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。电子从M点由静止释放,沿图中所示轨迹依次经过N、P两点。已知M、P在同一等势面上,下列说法正确的有(

)A.电子从N到P,电场力做正功B.N点的电势高于P点的电势C.电子从M到N,洛伦兹力不做功D.电子在M点所受的合力大于在P点所受的合力BC1234567891011解析

电子所受电场力水平向左,电子从N到P的过程中电场力做负功,选项A错误。匀强电场方向水平向右,N点的电势高于P点的电势,选项B正确。由于洛伦兹力一直与速度方向垂直,故电子从M到N,洛伦兹力不做功,选项C正确。由于M点和P点在同一等势面上,故从M到P电场力做功为0,而洛伦兹力不做功,M点速度为0,根据动能定理可知电子在P点速度也为0,则电子在M点和P点都只受电场力作用,在匀强电场中电子在这两点电场力相等,即合力相等,选项D错误。12345678910116.如图所示,带负电荷的摆球在一匀强磁场中摆动。匀强磁场的方向垂直纸面向里。摆球在A、B间摆动过程中,由A摆到最低点C时,摆线拉力大小为F1,摆球加速度大小为a1;由B摆到最低点C时,摆线拉力大小为F2,摆球加速度大小为a2,则F1

F2,a1

a2(均选填“>”“=”或“<”)。

<=1234567891011解析

由于洛伦兹力不做功,所以摆球从B到达C点的速度和从A到达C点的速度大小相等。由

可得a1=a2。当由A运动到C时,以摆球为研究对象,对摆球进行受力分析如图甲所示,F1+qvB-mg=ma1。当由B运动到C时,对摆球受力分析如图乙所示,F2-qvB-mg=ma2。由以上两式可得F1<F2。12345678910117.如图所示的直角坐标系中,第一象限内存在与x轴成30°角斜向下的匀强电场,电场强度E=400N/C;第四象限内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁v0从O点射入磁场,其方向与x轴正方向夹角α=60°,粒子通过磁场后刚好从A点射出,之后进入电场。(1)求粒子进入磁场的速度v0的大小;(2)粒子进入电场后,经过多长时间再次到达x轴上。12345678910111234567891011(2)设粒子进入电场后,经过时间t再次到达x轴上,由几何知识可知,粒子从A点垂直电场线方向射入电场,则粒子在电场中做类平抛运动,粒子沿垂直电场方向做速度为v0的匀速直线运动,位移为l1,则l1=v0t,粒子沿电场方向做初1234567891011B级关键能力提升练8.(多选)如图所示,粗糙木板MN竖直固定在方向垂直纸面向里的匀强磁场中。t=0时,一个质量为m、电荷量为q的带正电的物块(可视为质点)沿MN以某一初速度竖直向下滑动,则物块运动的v-t图像可能是(

)ACD1234567891011解析

设初速度为v0,则FN=Bqv0,若满足mg=Ff=μFN,即mg=μBqv0,物块向下做匀速运动,选项A正确;若mg>μBqv0,则物块开始时有向下的加速度,由

可知,随速度增加,加速度减小,即物块先做加速度减小的加速运动,最后达到匀速状态,选项D正确;若mg<μBqv0,则物块开始时有向上的加速度,做减速运动,由

可知,随速度减小,加速度减小,即物块先做加速度减小的减速运动,最后达到匀速状态,则选项C正确。12345678910119.如图空间某区域存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向上(与纸面平行),磁场方向垂直于纸面向里,三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等,质量分别为ma、mb、mc,已知在该区域内,a在纸面内做匀速圆周运动,b在纸面内向右做匀速直线运动,c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是(

)A.ma>mb>mc

B.mb>ma>mcC.mc>ma>mb

D.mc>mb>maB1234567891011解析

设三个微粒的电荷量均为q,a在纸面内做匀速圆周运动,说明洛伦兹力提供向心力,重力与电场力平衡,即mag=qE①b在纸面内向右做匀速直线运动,三力平衡,则mbg=qE+qvB②c在纸面内向左做匀速直线运动,三力平衡,则mcg+qvB=qE③比较①②③式可得mb>ma>mc,选项B正确。123456789101110.如图所示,空间中存在着水平向右的匀强电场,电场强度大小E

N/C,同时存在着水平方向的匀强磁场,其方向与电场方向垂直,磁感应强度大小B=0.5T。有一带正电的小球,质量m=1×10-6kg,电荷量q=2×10-6C,正以速度v在图示的竖直面内做匀速直线运动,当经过P点时撤掉磁场(不考虑磁场消失引起的电磁感应现象),g取10m/s2。求:(1)小球做匀速直线运动的速度v的大小和方向;(2)从撤掉磁场到小球再次穿过P点所在的这条电场线经历的时间t。1234567891011解析

(1)小球匀速直线运动时受力如图甲所示,其所受的三个力在同一平面内,合力为零,有代入数据解得v=20

m/s速度v的方向与电场E的方向之间的夹角θ满足甲

1234567891011(2)解法一:撤去磁场,小球在重力与静电力的合力作用下做类平抛运动,设其加速度为a,有设撤掉磁场后小球在初速度方向上的分位移为x,有x=vt乙

1234567891011解法二:撤去磁场后,由于静电力垂直于竖直方向,它对竖直方向的分运动没有影响,以P点为坐标原点,竖直向上为正方向,小球在竖直方向上做匀减速运动,其初速度为vy=vsin

θ若使小球再次穿过P点所在的电场线,仅需小球在竖直方向上的分位移为零,则有答案

(1)20m/s,方向与电场方向成60°角斜向上

123456789101111.如图所示,xOy坐标系第二象限内有水平向右的匀强电场,在第一、第四象限内分别存在匀强磁场,磁感应强度B大小相等,方向如图所示。现有一个质量为m,电荷量为+q的带电粒子在该平面内从x轴上的P点,以垂直于x轴的初速度v0进入匀强电场,恰好经过y轴上的Q点且与y轴成45°角射出电场,再经过一段时间又恰好垂直于x轴进入第四象限的磁场