高三物理一輪復習14帶電粒子在復合場中的運動練習題

1、高考水準小試 TOC o 1-5 h z （本欄目內(nèi)容，在學生用書中以活頁形式分冊裝訂?。? （2009年高考北京理綜）如右圖所示的虛線區(qū)域內(nèi)，充滿垂直于，紙面向里的勻強磁場和豎直向下的勻強電場.一帶電粒子a（不計重力）以一定的初速度由左邊界的O點射入磁場、電場區(qū)域，恰好沿直線由r區(qū)域右邊界的 O點（圖中未標出）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 1射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子 b（ ）A.穿出位置一定在 O點下方B.穿出位置一定在O點上方C.運動時，在電場中的電勢能一定減小D.在電場中運動時，動能一定減小【解析】由左手定則判定帶電

2、粒子a所受洛倫茲力的方向， 可知最初時刻粒子所受洛倫茲力與電場力方向相反，若qEwqvB,則洛倫茲力將隨著粒子速度方向和大小的不斷改變而改變.粒子所受電場力qE和洛倫茲力qvB的合力不可能與速度方向在同一直線上，而做直線運動，既然在復合場中粒子做直線運動，說明qE=qvB, OO 連線與電場線垂直，當撤去磁場時，粒子僅受電場力，做類平拋運動，電場力一定做正功， 電勢能減少，動能增加, 故選C. TOC o 1-5 h z 【答案】C.不計重力的負粒子能夠在如右圖所示的正交勻強電場和勻強、十十 A磁場中勻速直線穿過.設產(chǎn)生勻弓II電場的兩極板間電壓為U,距離 qiK P X X J為d,勻強磁場

3、的磁感應強度為B,粒子電荷量為q,進入速度為v,以下說法正確的是（）A.若同時增大 U和B,其他條件不變，則粒子一定能夠直線穿過.若同時減小d和增大v,其他條件不變，則粒子可能直線穿過C.若粒子向下偏能夠飛出極板間，則粒子動能一定減小D.若粒子向下偏能夠飛出極板間，則粒子的動能有可能不變【解析】粒子能夠直線穿過則有q/qvB,即v = M若U、B增大的倍數(shù)不同，粒子不能沿直線穿過， A項錯，同理B項正確；粒子向下偏，電場力做負功，又W洛=0,所以AEk=0, C項正確.【答案】BC電場線與水平方向成 a角,l做直線運動，l與水平方因速度變化洛倫茲力變.如右圖所示，實線表示在豎直平面內(nèi)勻強電場的

4、電場線， 水平方向的勻強磁場與電場正交，有一帶電液滴沿斜向上的虛線 向成3角，且&則下列說法中錯誤的是（）A.液滴一定做勻變速直線運動液滴一定帶正電C.電場線方向一定斜向上D.液滴一定做勻速直線運動【解析】 在電磁場復合區(qū)域粒子一般不會做勻變速直線運動, 化，合外力一般也變化.【答案】 A4.如右圖所示，帶電平行金屬板相互正對水平放置，兩板間存在 匚_ _ _三3著水平方向的勻強磁場.一帶電液滴a沿垂直于電場和磁場的方向進出入板間后恰好沿水平方向做直線運動，在它正前方有一個靜止在絕緣 支架上不帶電的液滴 b.帶電液滴a與液滴b發(fā)生正碰，在極短的時間x k工乂 x x內(nèi)復合在一起形成帶電液滴 c

5、,若不計支架對液滴 c沿水平方向的作1. * * * 用力，則液滴離開支架后 （）一定做曲線運動B.可能做直線運動C.可能做勻速圓周運動D.電場力對它做正功【解析】 根據(jù)題意可知液滴 a受重力、電場力、洛倫茲力處于平衡狀態(tài)，由電場和磁 場的方向可知，液滴一定帶正電.帶電液滴a與液滴b發(fā)生正碰形成帶電液滴 c后向下的重 力增大而向上的洛倫茲力減小，且電場力大小不變，所以合力應向下，所以液滴c離開支架后向下偏轉(zhuǎn)做曲線運動.只有 A項正確.【答案】 A5.如右圖所示，空間存在豎直向下的勻強電場和水平方向（垂直紙面向里）的勻強磁場，一粒子在電場力和洛倫茲力共同作用下，從靜止開始自A點沿曲線ACB運動，

6、到達B點時速度為零，C為運 動的最低點，不計重力，則以下說法不正確的是（）A.該粒子必帶正電A、B兩點位于同一高度C.粒子到達C點時的速度最大D.粒子達到B點后將沿原路返回 A點【解析】在不計重力情況下，粒子從 A點靜止開始向下運動，說明粒子受向下的電場力，帶正電，選項 A正確.整個過程中只有電場力做功，而 A、B兩點粒子速度都為零, 所以A、B在同一等勢面上， 選項B正確.運動到C點時粒子在電場力方向上發(fā)生的位移最 大，電場力做功最多，粒子速度最大，選項 C正確.粒子從B點向下運動時受向右的洛倫 茲力，將向右偏，故選項 D錯.【答案】D.回旋加速器是用來加速帶電粒子的裝置，如右圖所示，它的核

7、心部分是兩個 D形金屬盒，兩盒相距很近， 分別和高頻交流電源相連 接，在兩盒間的窄縫中形成交變電場，使帶電粒子每次通過窄縫都得 到加速.兩盒放在勻強磁場中，磁場方向垂直于盒底面，帶電粒子在 磁場中做勻速圓周運動，通過兩盒間的窄縫時反復被加速，直到達到 最大圓周半徑時通過特殊裝置被引出.如果用同一回旋加速器分別加 速航核（3H）和“粒子（2He）,比較它們所加的高頻交流電源的周期和獲 得的最大動能的大小，下列說法正確的是（）A.加速瓶核的交流電源的周期較大，瓶核獲得的最大動能較大B.加速瓶核的交流電源的周期較大，瓶核獲得的最大動能較小 C.加速瓶核的交流電源的周期較小，瓶核獲得的最大動能較小 D

8、.加速瓶核的交流電源的周期較小，瓶核獲得的最大動能較大【解析】 考查回旋加速器相關(guān)知識.對于粒子在勻強磁場中的運動，由D型盒半徑，設為 Ro.則Vm粒子最大動能對應最大回旋半徑，而最大半徑同為回旋加速器qBR012q2B2R2-q2 也凹Ekm=,mvm= 2m .可見 Ekm0cm，所以 TOC o 1-5 h z L2-乎”=e/7m- = 1,所以m、Ekm(D)由丁 = -可知，T與史成正比，故加速瓶核Ekm(扇 4e/4 m 3qBq的交流電源的周期較大，獲得的動能較小,【答案】BB正確.電場強度為 E的勻強電場與磁感應強度為 B的勻強磁場正交，復 合場的水平寬度為 d,豎直方向足夠

9、長，如右圖所示.現(xiàn)有一束帶電荷量 為q、質(zhì)量為m的“粒子以不相同的初速度 Vo沿電場方向射入場區(qū)，則 那些能飛出場區(qū)的 a粒子的動能增量 AEk可能為（）lxBqEd B. BC. qEd【解析】 功與路徑無關(guān),【答案】D. 0 帶電粒子可從左側(cè)飛出或從右側(cè)飛出場區(qū),所以從左側(cè)飛出時CDAEk=0,從右側(cè)飛出時,由于洛倫茲力不做功，AEk=Eqd,選項 C、電場力做D正確.A. dq(E + B).真空中存在豎直向上的勻強電場和水平方向的勻強磁場，一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的物體以速度v在豎直平面內(nèi)做半徑為 R的勻速圓周運動, 假設t=0時刻物體在軌跡最低點且重力勢能為零，電勢能也為零，那么，

10、下列說法正確的是（）A.物體帶正電且逆時針轉(zhuǎn)動B.物體運動的過程中，機械能守恒，且機械能為E=1v2C.物體運動的過程中，重力勢能隨時間的變化關(guān)系為Ep= mgR 1 cosYtRtD.物體運動的過程中，電勢能隨時間的變化關(guān)系為E，p=m【解析】 質(zhì)量為m,帶電荷量為q的物體在復合場內(nèi)做半徑為 R的勻速圓周運動，重力等于電場力，勻速圓周運動的向心力由洛倫茲力提供， 據(jù)左手定則判定物體帶正電且逆時針轉(zhuǎn)動，選項 A正確；物體運動的過程中除重力做功外還有電場力做功，故機械能不守恒，選項B錯誤；物體從軌跡最低點開始經(jīng)時間t上升的高度為h=R, cosRtj,重力做的功為W=一v-cos Rt I,選項

11、C正確；同V 一 一cos Rt J；重力勢能的增加量為Ep=理選項D正確.【答案】ACD一帶電粒子以初速度 vo沿垂直于電場線和磁感線的方向，先后穿過寬度相同且緊鄰 在一起的有明顯邊界的勻強電場 （場強為E）和勻強磁場（磁感應強度B）,如圖甲所示.電場和 磁場對粒子做功為 Wn粒子穿出磁場時的速度為V若把電場和磁場正交疊加，如圖乙所示，該粒子仍以初速度 Vo穿過疊加場區(qū)，電場和磁場對粒子做功為W2,粒子穿出場區(qū)時的速度為V2,比較 Wi和W2、V1和V2的大?。╒0 V E/B,不計重力）（）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軸的速度從y軸上的P點處射入電場，在 x軸上的Q點處進 入磁場，并從坐標原點 O離開磁場.粒子在磁場中的運動軌跡與y軸交于 M點.已知 OP = l, OQ=23l.不計重力.求：(i)M點與坐標原點 O間的距離；(2)粒子從P點運動到M點所用的時間.【解析】(i)帶電粒子在電場中做類平拋運動，在 y軸負方向上做初速度為零的勻加速運動，設加速度的大小為 a,在x軸正方向上做勻速直線運動，設速度為V0,粒子從P點運動到Q點所用的時間為ti,進入磁場時速度方向與x軸正方向