高中物理《帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》典型題過(guò)關(guān)測(cè)試題(精品含答案)

1、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)過(guò)關(guān)測(cè)試題如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向水平向右，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，將帶正電的小球在場(chǎng)中靜止釋放，最后落到地面上.關(guān)于該過(guò)程，下述說(shuō)法正確的是TOC o 1-5 h z（）.小球做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)-.小球減少的電勢(shì)能等于增加的動(dòng)能電場(chǎng)力和重力做的功等于小球增加的動(dòng)能八若保持其他條件不變，只減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，小球著地時(shí)動(dòng)能不變帶電質(zhì)點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻速度方向如圖所示，所受的重力和洛倫茲力的合力恰好與速度方向相反，不計(jì)阻力，則在此后的一小段時(shí)間內(nèi)，帶電質(zhì)點(diǎn)將（）A.可能做直線運(yùn)動(dòng)XXB.可能做勻減速運(yùn)動(dòng)XC.一定做曲線運(yùn)動(dòng)XnrXXD.可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（多選）質(zhì)量

2、為m、電荷量為q的微粒以速度v與水平方向成3角從O點(diǎn)進(jìn)入方向如圖所示的正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)組成的混合場(chǎng)區(qū)，該微粒在電場(chǎng)力、洛倫茲力和重力的共同作用下，恰好沿直線運(yùn)動(dòng)到A,下列說(shuō)法中正確的是（）該微粒一定帶負(fù)電荷微粒從O到A的運(yùn)動(dòng)可能是勻變速運(yùn)動(dòng)c.該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為D.該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為Bvcos3（多選）如圖所示，已知一帶電小球在光滑絕緣的水平面上從靜止開始經(jīng)電壓U加速后，水平進(jìn)入互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B的復(fù)合場(chǎng)中（E和B已知），小球在此空間的豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，貝9（）B.C.A.小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為rB.C.A.小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r=呼小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的

3、周期為T=2nEBgD.若電壓U增大，則小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期增加（多選）如圖所示，在第二象限中有水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第一象限內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng).有一重力不計(jì)的帶電粒子（電荷量為q,質(zhì)量為m）以垂直于x軸的速度v0從x軸上的P點(diǎn)進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)，恰好與y軸正方向成45。角射出電場(chǎng)，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間又恰好垂直于x軸進(jìn)入第四象限.已知OP之間的距離為d，貝9（）A.B.C.帶電粒子通過(guò)A.B.C.帶電粒子通過(guò)y軸時(shí)的坐標(biāo)為（0，d）電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為2qdo帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為週単2V0D.D.在某空間存在著水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,如圖所示，一段光滑

4、且絕緣的圓弧軌道AC固定在紙面內(nèi)，其圓心為O點(diǎn)，半徑R=1.8m，OA連線在豎直方向上，AC弧對(duì)應(yīng)的圓心角3=37.今有一質(zhì)量m=3.6X10-4kg、帶電荷量q=+9.0X104C的帶電小球（可視為質(zhì)點(diǎn)），以v0=4.0m/s的初速度沿水平方向從A點(diǎn)射入圓弧軌道內(nèi)，一段時(shí)間后從C點(diǎn)離開，小球離開C點(diǎn)后做勻速直線運(yùn)動(dòng).已知重力加速度g=10m/s2,sin37。=0.6,cos37=0.8，不計(jì)空氣阻力，求：勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E；小球剛離開C點(diǎn)時(shí)的速度大?。恍∏騽偵淙雸A弧軌道時(shí)，軌道對(duì)小球的瞬間支持力.如圖所示，在直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)，虛線MN平行于y軸，N點(diǎn)坐標(biāo)為(一L,0),MN與y軸之間有

5、沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第四象限的某區(qū)域有方向垂直于坐標(biāo)平面的矩形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出).現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為一e的電子，從虛線MN上的P點(diǎn)，以平行于x軸正方向的初速度v0射入電場(chǎng)，并從y軸上點(diǎn)A(o，0.5L)射出電場(chǎng)，射出時(shí)速度方向與y軸負(fù)方向成30角,進(jìn)入第四象限后，經(jīng)過(guò)矩形磁場(chǎng)區(qū)域，電子過(guò)點(diǎn)0進(jìn)入第四象限后，經(jīng)過(guò)矩形磁場(chǎng)區(qū)域，電子過(guò)點(diǎn)0斛,L,不計(jì)電子重力,丿求:勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大?。粍驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；矩形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積Smin.Mj尸L1II1M(0A5)113(尸1N(-Ly0)0即如圖所示，圓柱形區(qū)域的半徑為R,在

6、區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；對(duì)稱放置的三個(gè)相同的電容器，極板間距為d板間電壓為U，與磁場(chǎng)相切的極板，在切點(diǎn)處均有一小孔，一帶電粒子，質(zhì)量為m,帶電荷量為+q,自某電容器極板上的M點(diǎn)由靜止釋放,M點(diǎn)在小孔a的正上方,若經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，帶電粒子又恰好返回M點(diǎn)，不計(jì)帶電粒子所受重力.求：帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；U與B所滿足的關(guān)系式；帶電粒子由靜止釋放到再次返回M點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間.如圖所示，在xOy平面第一象限內(nèi)有平行于y軸的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于xOy平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度為E.帶電荷量為+q的小球從y軸上離坐標(biāo)原點(diǎn)距離為L(zhǎng)的A點(diǎn)處，以沿x正向的初速度進(jìn)入第一象限

7、，如果電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在，小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，并從x軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)L的C點(diǎn)離開磁場(chǎng).如果只撤去磁場(chǎng)，并且將電場(chǎng)反向，帶電小球以相同的初速度從A點(diǎn)進(jìn)入第一象限，仍然從x軸上距坐標(biāo)原點(diǎn)L的C點(diǎn)離開電場(chǎng).求：小球從A點(diǎn)出發(fā)時(shí)的初速度大小;磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向.如圖甲所示，建立Oxy坐標(biāo)系.兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對(duì)稱，極板長(zhǎng)度和板間距均為l在第一、四象限有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于Oxy平面向里.位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電荷量為+q、速度相同、重力不計(jì)的帶電粒子在03t0時(shí)間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響).已知t=0時(shí)刻進(jìn)入兩

8、板間的帶電粒子恰好在t0時(shí)刻經(jīng)極板邊緣射入磁場(chǎng).上述m、q、I、t。、B為已知量.(不考慮粒子間相互影響及返回極板間的情況)66求電壓U0的大??；(2)求1時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑;何時(shí)進(jìn)入兩板間的帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短？求此最短時(shí)間.帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)參考答案1解析：選C.重力和電場(chǎng)力是恒力，但洛倫茲力是變力，因此合外力是變化的，由牛頓第二定律知其加速度也是變化的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理和功能關(guān)系知，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，小球落地時(shí)的水平位移會(huì)發(fā)生變化，則電場(chǎng)力所做的功也會(huì)隨之發(fā)生變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.2解析：選C.帶電質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，

9、重力做功，速度大小和方向發(fā)生變化,洛倫茲力的大小和方向也隨之發(fā)生變化，故帶電質(zhì)點(diǎn)不可能做直線運(yùn)動(dòng)，也不可能做勻減速運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)，C正確.3（多選）解析：選AC.若微粒帶正電荷，它受豎直向下的重力mg、水平向左的電場(chǎng)力qE和斜向右下方的洛倫茲力qoB,知微粒不能做直線運(yùn)動(dòng)，據(jù)此可知微粒應(yīng)帶負(fù)電荷，它受豎直向下的重力mg、水平向右的電場(chǎng)力qE和斜向左上方的洛倫茲力qoB,又知微粒恰好沿著直線運(yùn)動(dòng)到A，可知微粒應(yīng)該做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由平衡條件有：qvBcos6-mg,qvBsin0=qE，得磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B-qvSb，電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E-Bvsin0,故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.4（

10、多選）解析：選BC.小球在復(fù)合場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則小球受到的電場(chǎng)力和重力滿足mg-Eq，方向相反，則小球帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；因?yàn)樾∏蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)的向心mv21力由洛倫茲力提供，由牛頓第二定律和動(dòng)能定理可得：Bqv-聯(lián)立兩式可得：小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑、晉，由Tn可以得出T22=Bg，與電壓U無(wú)關(guān)，所以B、C正確，D錯(cuò)誤.5.（多選）解析：選BC.粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檫M(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與y軸正方向成45。角，所以沿x軸正方向的分速度px=p0，在x軸正方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，有d二學(xué)t,沿y軸正方向做勻速運(yùn)動(dòng)，有s=v0t=2d做選項(xiàng)A錯(cuò)誤沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)vx=v0=Eqx2d=

11、2,解得E二需，故選項(xiàng)B正確粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖所示，由圖可知粒子在磁場(chǎng)中3運(yùn)動(dòng)的半徑R二2，圓心角0二135。二4n，所以在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為“二2rx1352J60=32,2d=W；在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2=2d，所以總時(shí)間為t=t12v042v02vo2vo1（3兀+4）dmv2mJ2vomvo“2=瓦故選項(xiàng)C正確由q如可知磁感應(yīng)強(qiáng)度B二忑詡二曲，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.6.解析：（1）當(dāng)小球離開圓弧軌道后，對(duì)其受力分析如圖甲所示，由平衡條件彳得F電二qEmgtan3,代入數(shù)據(jù)解得E=3N/C.（2）小球從進(jìn)入圓弧軌道到離開圓弧軌道的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得F電RF電Rsin3-mg

12、R(1-cos0)=mv2mv22代入數(shù)據(jù)得v=5m/s.由可知F洛由可知F洛二qvB二mgcose解得B二1T,小球射入圓弧軌道瞬間豎直方向的受力情況如圖乙所示，由牛頓第二定律得Fn+Bqv0-mg=mR0,代入數(shù)據(jù)得Fn=3.2X10-3N.答案：(1)3N/C(2)5m/s(3)3.2X10-3N7.解析：(1)設(shè)電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度為a，時(shí)間為t，離開電場(chǎng)時(shí)，沿y軸方向的速度大小為vy，則L=v0teEVy=at解得：E解得：E=“J3mv2eL(2)設(shè)軌跡與x軸的交點(diǎn)為D,OD距離為xD，則XD所以，DQ平行于y軸，電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道的圓心在DQ上，電子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖

13、所示.設(shè)電子離開電場(chǎng)時(shí)速度為o,在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,02則eoB二sin30rL由幾何關(guān)系有r+詁0二厶，即r二3聯(lián)立以上各式解得6mo,聯(lián)立以上各式解得6mo,BP電子轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角為120，則得t二彳2nmeB或2nmeB或T=nL(3)以切點(diǎn)FQ的連線長(zhǎng)為矩形的一條邊，與電子的運(yùn)動(dòng)軌跡相切的另一邊作為其FQ的對(duì)邊，有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域面積為最小.得S-=8Lmin18答案：-/3mo2eL6m答案：-/3mo2eL6mo,nL9o0(3)V3L218解析：(1)由幾何關(guān)系解得r二羽R.(2)設(shè)粒子加速后獲得的速度為o,由動(dòng)能定理得qU二gmv2-0,V2由洛倫茲力提供向心力，

14、得qvB=mr,聯(lián)立解得B嗎鰐(3)根據(jù)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期2nmT2nmT=qB二2nR3m2qU，依題意分析可知粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一次所經(jīng)歷的時(shí)間為1t,故粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間“二3x*T二nR2qU，而粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所做運(yùn)動(dòng)類似豎直上拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)每次上升或下降過(guò)程經(jīng)歷的時(shí)間為t2，則有qUamd解得t2=A：，qS，粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為2mt3=6t2=6dqu帶電粒子由靜止釋放到再次返回M點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間為3m:2m3m:2m2qu+6dqu-t二片+t3二nR答案：(1)V3r(2)B=崔U叫話+6叫qu9.解析：(1)由帶電小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)知mg二Eq所以電場(chǎng)反向后豎直方向受力Eq+mg=ma得a=2g小球做類平拋運(yùn)動(dòng)，有|=v0t,L=|at2得v0二2麗(2)帶電小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力提供向心力，有mu2.mVcqvoB二R得B二qR由圓周運(yùn)動(dòng)軌跡分析得(L-R)2+二R25L代入得B代入得B二4E/gL5gL由左手定則得，磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直于xOy平面向外.答案：,富(2)譽(yù)嚴(yán)，垂直于xOy平面向外10.解析：(1)t二0時(shí)刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，t0時(shí)刻剛好從極板邊緣射出，在y軸負(fù)方向偏移的距離為，則有qE二ma聯(lián)立式，解得兩板間