《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)合場中運(yùn)動(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《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)合場中運(yùn)動(含解析)(8頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、專題8.3帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動
1.有一個帶電荷量為+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,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和磁場的空間時,下列說法正確的是 ( )
A.一定做曲線運(yùn)動 B.不可能做曲線運(yùn)動
C.有可能做勻加速運(yùn)動 D.有可能做勻速運(yùn)動
答案:A
解析:由于小球在下落過程中速度變化,洛倫茲力會變化,小球所受合力變化,故小球不可能做勻速或勻加速運(yùn)動,B、C、D錯,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)電場和勻強(qiáng)磁場中,發(fā)現(xiàn)電子流向上極板偏轉(zhuǎn),不考慮電
2、子本身的重力。設(shè)兩極板間電場強(qiáng)度為E,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。欲使電子沿直線從電場和磁場區(qū)域通過,只采取下列措施,其中可行的是 ( )
A.適當(dāng)減小電場強(qiáng)度E B.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B
C.適當(dāng)增大加速電場的寬度 D.適當(dāng)減小加速電壓U
答案:A
3.如圖所示,在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場共存的區(qū)域內(nèi),電場的場強(qiáng)為E,方向豎直向下,磁場的磁感應(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,在場區(qū)內(nèi)的一豎直平面做勻速圓周運(yùn)動,則可判斷該帶電質(zhì)點(diǎn) ( )
A.帶有電量為的正電荷
B.沿圓周逆時針運(yùn)動
C.運(yùn)動的角速度為
D.運(yùn)動的速率為
答案:C
4.如圖所示,某種帶電
3、粒子由靜止開始經(jīng)電壓為U1的電場加速后,射入兩水平放置、電勢差為U2的兩導(dǎo)體板間的勻強(qiáng)電場中,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方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場中,則粒子射入磁場和射出磁場的M、N兩點(diǎn)間的距離d隨著U1和U2的變化情況為(不計重力,不考慮邊緣效應(yīng)) ( )
A.d隨U1變化,d與U2無關(guān)
B.d與U1無關(guān),d隨U2變化
C.d隨U1變化,d隨U2變化
D.d與U1無關(guān),d與U2無關(guān)
答案:A
解析:設(shè)帶電粒子剛進(jìn)入磁場時的速度為v,與水平方向夾角為θ。粒子在磁場中運(yùn)動過程,qvB=m,R=,M、N兩點(diǎn)間距離d=2Rcosθ==。對粒
4、子在加速電場中運(yùn)動過程:qU=mv,聯(lián)立可看出d隨U1變化,與U2無關(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)磁場和豎直向下的勻強(qiáng)電場。一帶電粒子a(不計重力)以一定的初速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場、電場區(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)的磁場而保留電場不變,另一個同樣的粒子b(不計重力)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)動時,在電場中的電勢能一定減小
D.在電場中運(yùn)動時,動能一定減小
答案:C
增大,故C項正確,D項錯誤。
5、14.如圖所示,空間存在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,圖中虛線為勻強(qiáng)電場的等勢線,一不計重力的帶電粒子在M點(diǎn)以某一初速度垂直等勢線進(jìn)入正交電磁場中,運(yùn)動軌跡如圖所示(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)動軌跡一定是拋物線
C.電場線方向一定垂直等勢面向左
D.粒子從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中電勢能增大
15.如圖所示,空間存在水平向左的勻強(qiáng)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,電場和磁場相互垂直.在電磁場區(qū)域中,有一個光滑絕緣圓環(huán),環(huán)上套有一個帶正電的小球.O點(diǎn)為圓環(huán)的圓心,a、b、c為圓環(huán)上的三個點(diǎn),a點(diǎn)為最高點(diǎn),c點(diǎn)為最低點(diǎn)
6、, bd沿水平方向.已知小球所受電場力與重力大小相等.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)動到c點(diǎn)時,洛倫茲力最大
B.小球恰好運(yùn)動一周后回到a點(diǎn)
C.小球從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn),重力勢能減小,電勢能減小
D.小球從b點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn),電勢能增大,動能增大
16.(多選)如圖所示,空間同時存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電場強(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)在將磁場方向順時針旋轉(zhuǎn)30°,同時給小球一個垂直磁場方向斜向下的速度v,則關(guān)于小球的運(yùn)動,下列說法正確的是( )
A.小球做勻速圓周運(yùn)動
7、B.小球運(yùn)動過程中機(jī)械能守恒
C.小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時電勢能增加了
D.小球第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)歷時
【答案】AD 【解析】小球在復(fù)合電磁場中處于靜止?fàn)顟B(tài),只受兩個力作用,即重力和電場力且兩者平衡.當(dāng)把磁場順時針方向傾斜30°,且給小球一個垂直磁場方向的速度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,選項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,運(yùn)動過程中受到電場力要做功,所以機(jī)械能不守恒,選項B錯誤.電場力從開始到最低點(diǎn)克服電場力做功為W=EqRsin 30°=mg××=,所以電勢能的增加量為,選項C錯誤.小球第一次運(yùn)動到低點(diǎn)的時間
8、為T=,所以選項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)磁場后,粒子束發(fā)生偏轉(zhuǎn),沿半徑為r的圓弧運(yùn)動,打在熒光屏上的P點(diǎn),然后在磁場區(qū)域再加一豎直向下,場強(qiáng)大小為E的勻強(qiáng)電場,光斑從P點(diǎn)又回到O點(diǎn),關(guān)于該粒子(不計重力),下列說法正確的是( )
A.粒子帶負(fù)電
B.初速度為v=
C.比荷為=
D.比荷為=
17.據(jù)報道,我國實施的“雙星”計劃發(fā)射的衛(wèi)星中放置了一種“磁強(qiáng)計”,用于測定地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度等研究項目.磁強(qiáng)計的原理
9、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的長方形,放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場中,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可視為勻速運(yùn)動.若測出金屬導(dǎo)體前后兩個側(cè)面間(z=a為前側(cè)面,z=0為后側(cè)面)的電勢差為U,那么( )
A.前側(cè)面電勢高,B=
B.前側(cè)面電勢高,B=
C.后側(cè)面電勢高,B=
D.后側(cè)面電勢高,B=
【答案】C 【解析】電子定向移動形成電流,根據(jù)電流的方向得出電子定向移動的方向,根據(jù)左手定則,判斷出電子的偏轉(zhuǎn)方向,在前后兩側(cè)面間形成電勢差,最終電子在電場力和
10、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?。娮佣ㄏ蛞苿拥姆较蜓豿軸負(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)面的電勢較高,當(dāng)金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動時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)生電勢差,當(dāng)電子所受的電場力與洛倫茲力平衡時,前后兩側(cè)面間產(chǎn)生恒定的電勢差.因而可得=Bev,q=n(abvt)e,I==neabv,由以上幾式解得磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=,故C正確.
(1)因為=2=2d所以R=2d。
第2秒內(nèi),僅有磁場:
qvB0=m=m。
第3秒內(nèi),僅有電場:d=··()2。
所以=v。粒子帶正電,故磁場方向垂直紙面向外。
11、(2)Δt==×=·==·,Δt′==Δt。故第2個粒子擊中C點(diǎn)的時刻為(2+Δt)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,經(jīng)過一段時間后進(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(圖中未畫出磁場區(qū)域),粒子飛出磁場后垂直電場方向進(jìn)入寬為L的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度大小為E,方向豎直向上,當(dāng)粒子穿出電場時速度大小變?yōu)樵瓉淼谋?,已知帶電粒子的質(zhì)量為m,電量為q,重力不計。粒子進(jìn)入磁場時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)帶電粒子在磁場中運(yùn)動時速度多大?
(3)圓形磁場區(qū)域的最小面積為多大?
答案:(1)負(fù)電 (2) (3)
(3)如圖所示,帶電粒子在磁場中所受到洛倫茲力作為向心力,
設(shè)在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為R,圓形磁場區(qū)域的半徑為r,
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