2019屆高中物理二輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)題型專練 專題8.3 帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)（含解析）

專題8.3帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 1.有一個(gè)帶電荷量為q、重力為G的小球，從兩豎直的帶電平行板上方h處自由落下，兩極板間另有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示，則帶電小球通過有電場(chǎng)和磁場(chǎng)的空間時(shí)，下列說法正確的是 ()A一定做曲線運(yùn)動(dòng)B不可能做曲線運(yùn)動(dòng)C有可能做勻加速運(yùn)動(dòng)D有可能做勻速運(yùn)動(dòng)答案：A解析：由于小球在下落過程中速度變化，洛倫茲力會(huì)變化，小球所受合力變化，故小球不可能做勻速或勻加速運(yùn)動(dòng)，B、C、D錯(cuò)，A正確。2如圖所示，從S處發(fā)出的熱電子經(jīng)加速電壓U加速后垂直進(jìn)入相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn)，不考慮電子本身的重力。設(shè)兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。欲使電子沿直線從電場(chǎng)和磁場(chǎng)區(qū)域通過，只采取下列措施，其中可行的是 ()A適當(dāng)減小電場(chǎng)強(qiáng)度EB適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度BC適當(dāng)增大加速電場(chǎng)的寬度D適當(dāng)減小加速電壓U答案：A3如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)共存的區(qū)域內(nèi)，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E，方向豎直向下，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向里，一質(zhì)量為m的帶電粒子，在場(chǎng)區(qū)內(nèi)的一豎直平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則可判斷該帶電質(zhì)點(diǎn) ()A帶有電量為的正電荷B沿圓周逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)C運(yùn)動(dòng)的角速度為D運(yùn)動(dòng)的速率為答案：C4如圖所示，某種帶電粒子由靜止開始經(jīng)電壓為U1的電場(chǎng)加速后，射入兩水平放置、電勢(shì)差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電粒子沿平行于兩板的方向從兩板正中間射入，穿過兩板后又垂直于磁場(chǎng)方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，則粒子射入磁場(chǎng)和射出磁場(chǎng)的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計(jì)重力，不考慮邊緣效應(yīng)) ()Ad隨U1變化，d與U2無(wú)關(guān)Bd與U1無(wú)關(guān)，d隨U2變化Cd隨U1變化，d隨U2變化Dd與U1無(wú)關(guān)，d與U2無(wú)關(guān)答案：A解析：設(shè)帶電粒子剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v，與水平方向夾角為。粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程，qvBm，R，M、N兩點(diǎn)間距離d2Rcos。對(duì)粒子在加速電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程：qUmv，聯(lián)立可看出d隨U1變化，與U2無(wú)關(guān)。5如圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一帶電粒子a(不計(jì)重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)、電場(chǎng)區(qū)域，恰好沿直線由區(qū)域右邊界的O(圖中未標(biāo)出)穿出，若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變，另一個(gè)同樣的粒子b(不計(jì)重力)仍以相同初速度由O點(diǎn)射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b ()A穿出位置一定在O點(diǎn)下方B穿出位置一定在O點(diǎn)上方C運(yùn)動(dòng)時(shí)，在電場(chǎng)中的電勢(shì)能一定減小D在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能一定減小 答案：C增大，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 14.如圖所示，空間存在互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圖中虛線為勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)線，一不計(jì)重力的帶電粒子在M點(diǎn)以某一初速度垂直等勢(shì)線進(jìn)入正交電磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示(粒子在N點(diǎn)的速度比在M點(diǎn)的速度大)則下列說法正確的是()A粒子一定帶正電B粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定是拋物線C電場(chǎng)線方向一定垂直等勢(shì)面向左D粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中電勢(shì)能增大15如圖所示，空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互垂直在電磁場(chǎng)區(qū)域中，有一個(gè)光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一個(gè)帶正電的小球O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心，a、b、c為圓環(huán)上的三個(gè)點(diǎn)，a點(diǎn)為最高點(diǎn)，c點(diǎn)為最低點(diǎn)， bd沿水平方向已知小球所受電場(chǎng)力與重力大小相等現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點(diǎn)由靜止釋放，下列判斷正確的是()A當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)，洛倫茲力最大B小球恰好運(yùn)動(dòng)一周后回到a點(diǎn)C小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，重力勢(shì)能減小，電勢(shì)能減小D小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電勢(shì)能增大，動(dòng)能增大16(多選)如圖所示，空間同時(shí)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電場(chǎng)強(qiáng)度為E.一質(zhì)量為m，電量為q的帶正電小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)在將磁場(chǎng)方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)30°，同時(shí)給小球一個(gè)垂直磁場(chǎng)方向斜向下的速度v，則關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是() A小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)B小球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒C小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能增加了 D小球第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)歷時(shí)【答案】AD【解析】小球在復(fù)合電磁場(chǎng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，只受兩個(gè)力作用，即重力和電場(chǎng)力且兩者平衡當(dāng)把磁場(chǎng)順時(shí)針方向傾斜30°，且給小球一個(gè)垂直磁場(chǎng)方向的速度v，則小球受到的合力就是洛倫茲力，且與速度方向垂直，所以帶電粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確由于帶電粒子在垂直于紙面的傾斜平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到電場(chǎng)力要做功，所以機(jī)械能不守恒，選項(xiàng)B錯(cuò)誤電場(chǎng)力從開始到最低點(diǎn)克服電場(chǎng)力做功為WEqRsin 30°mg××，所以電勢(shì)能的增加量為，選項(xiàng)C錯(cuò)誤小球第一次運(yùn)動(dòng)到低點(diǎn)的時(shí)間為T，所以選項(xiàng)D正確故選AD. 16如圖所示為研究某種帶電粒子的裝置示意圖，粒子源射出的粒子束以一定的初速度沿直線射到熒光屏上的O點(diǎn)，出現(xiàn)一個(gè)光斑在垂直于紙面向里的方向上加一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，粒子束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿半徑為r的圓弧運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏上的P點(diǎn)，然后在磁場(chǎng)區(qū)域再加一豎直向下，場(chǎng)強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)，光斑從P點(diǎn)又回到O點(diǎn)，關(guān)于該粒子(不計(jì)重力)，下列說法正確的是() A粒子帶負(fù)電B初速度為vC比荷為D比荷為17據(jù)報(bào)道，我國(guó)實(shí)施的“雙星”計(jì)劃發(fā)射的衛(wèi)星中放置了一種“磁強(qiáng)計(jì)”，用于測(cè)定地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等研究項(xiàng)目磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖所示：電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長(zhǎng)方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿x正方向、大小為I的電流已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電量為e.金屬導(dǎo)電過程中，自由電子做定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)若測(cè)出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間(za為前側(cè)面，z0為后側(cè)面)的電勢(shì)差為U，那么()A前側(cè)面電勢(shì)高，BB前側(cè)面電勢(shì)高，BC后側(cè)面電勢(shì)高，BD后側(cè)面電勢(shì)高，B【答案】C【解析】電子定向移動(dòng)形成電流，根據(jù)電流的方向得出電子定向移動(dòng)的方向，根據(jù)左手定則，判斷出電子的偏轉(zhuǎn)方向，在前后兩側(cè)面間形成電勢(shì)差，最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下平衡，根據(jù)平衡求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小電子定向移動(dòng)的方向沿x軸負(fù)向，所以電子向前側(cè)面偏轉(zhuǎn)，則前側(cè)面帶負(fù)電，后側(cè)面失去電子帶正電，后側(cè)面的電勢(shì)較高，當(dāng)金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)時(shí)受洛倫茲力作用向前側(cè)面偏轉(zhuǎn)，使得前后兩側(cè)面間產(chǎn)生電勢(shì)差，當(dāng)電子所受的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，前后兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電勢(shì)差因而可得Bev，qn(abvt)e，Ineabv，由以上幾式解得磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，故C正確 (1)因?yàn)?2d所以R2d。第2秒內(nèi)，僅有磁場(chǎng)：qvB0mm。第3秒內(nèi)，僅有電場(chǎng)：d··()2。所以v。粒子帶正電，故磁場(chǎng)方向垂直紙面向外。(2)t×··，tt。故第2個(gè)粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻為(2t)s。23.如圖所示，一帶電粒子以某一速度在豎直平面內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后進(jìn)入一垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出磁場(chǎng)區(qū)域)，粒子飛出磁場(chǎng)后垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入寬為L(zhǎng)的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，方向豎直向上，當(dāng)粒子穿出電場(chǎng)時(shí)速度大小變?yōu)樵瓉?lái)的倍，已知帶電粒子的質(zhì)量為m，電量為q，重力不計(jì)。粒子進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度如圖所示與水平方向60°角，試解答：(1)粒子帶什么性質(zhì)的電？(2)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)速度多大？(3)圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積為多大？答案：(1)負(fù)電(2)(3)(3)如圖所示，帶電粒子在磁場(chǎng)中所受到洛倫茲力作為向心力， 設(shè)在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，圓形磁場(chǎng)區(qū)域的半徑為r， 8