高考物理專題分類練習(xí)卷：8.3 帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)

1、3/38.3 帶電粒子在復(fù)合場中運(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 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ,方向如下圖 ,那么帶電小球通過有電場和磁場的空間時(shí) ,以下說法正確的選項(xiàng)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：A2如下圖 ,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 ,只采取以下措施 ,其中可行的是 ()A適當(dāng)減小電場強(qiáng)度EB適

2、當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度BC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：A3如下圖 ,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(dòng) ,那么可判斷該帶電質(zhì)點(diǎn) ()A帶有電量為eq f(mg,E)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eq f(Bg,E)D運(yùn)動(dòng)的速率為eq f(E,B)答案：C4如下圖 ,某種帶電粒子由靜止開始經(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

3、磁場方向射入邊界線豎直的勻強(qiáng)磁場中 ,那么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(jì)重力 ,不考慮邊緣效應(yīng)) ()Ad隨U1變化 ,d與U2無關(guān)Bd與U1無關(guān) ,d隨U2變化Cd隨U1變化 ,d隨U2變化Dd與U1無關(guān) ,d與U2無關(guān)答案：A5如下圖的虛線區(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(jì)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 ,假設(shè)撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場而保存電場不變 ,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 ,那么粒子b

4、 ()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) ,在電場中的電勢能一定減小D在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí) ,動(dòng)能一定減小 答案：C6利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件 ,廣泛應(yīng)用于測量和自動(dòng)控制等領(lǐng)域。如圖是霍爾元件的工作原理示意圖 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度B垂直于霍爾元件的工作面向下 ,通入圖示方向的電流I ,C、D兩側(cè)面會(huì)形成電勢差UCD ,以下說法中正確的選項(xiàng)是 ()A電勢差UCD僅與材料有關(guān)B假設(shè)霍爾元件的載流子是自由電子 ,那么電勢差UCD0C僅增大磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí) ,電勢差UCD變大D在測定地球赤道上方的地磁場強(qiáng)弱時(shí) ,元件的工作面應(yīng)保持水平答案：BC7如下圖 ,兩個(gè)相同的半圓形光滑絕緣軌道分別豎直放置

5、在勻強(qiáng)電場E和勻強(qiáng)磁場B中 ,軌道兩端在同一高度上 ,兩個(gè)相同的帶正電小球a、b同時(shí)從軌道左端最高點(diǎn)由靜止釋放 ,且在運(yùn)動(dòng)過程中始終能通過各自軌道的最低點(diǎn)M、N ,那么 ()A兩小球某次到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度不可能有vNvMB兩小球都能到達(dá)軌道的最右端C小球b第一次到達(dá)N點(diǎn)的時(shí)刻與小球a第一次到達(dá)M點(diǎn)的時(shí)刻相同D小球a受到的電場力一定不大于a的重力 ,小球b受到的最大洛倫茲力可能大于b的重力答案：AD8如下圖 ,導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間 ,線圈中電流為I ,線圈間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B與I成正比 ,方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面 ,此時(shí)通過霍爾元件的電流為IH ,與其前

6、后外表相連的電壓表測出的霍爾電壓UH滿足：UHkeq f(IHB,d) ,式中k為霍爾系數(shù) ,d為霍爾元件兩側(cè)面間的距離。電阻R遠(yuǎn)大于RL ,霍爾元件的電阻可以忽略 ,那么 ()A霍爾元件前外表的電勢低于后外表B假設(shè)電源的正負(fù)極對調(diào) ,電壓表將反偏CIH與I成正比D電壓表的示數(shù)與RL消耗的電功率成正比答案：CD9.一圓筒的橫截面如下圖 ,其圓心為O。筒內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。圓筒下面有相距為d的平行金屬板M、N ,其中M板帶正電荷 ,N板帶等量負(fù)電荷。質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子自M板邊緣的P處由靜止釋放 ,經(jīng)N板的小孔S以速度v沿半徑SO方向射入磁場中。粒子與圓筒

7、發(fā)生兩次碰撞后仍從S孔射出 ,設(shè)粒子與圓筒碰撞過程中沒有動(dòng)能損失 ,且電荷量保持不變 ,在不計(jì)重力的情況下 ,求：(1)M、N間電場強(qiáng)度E的大?。?2)圓筒的半徑R；(3)保持M、N間電場強(qiáng)度E不變 ,僅將M板向上平移eq f(2,3)d ,粒子仍從M板邊緣的P處由靜止釋放 ,粒子自進(jìn)入圓筒至從S孔射出期間 ,與圓筒的碰撞次數(shù)n。答案：(1)eq f(mv2,2qd)(2)eq f(r(3)mv,3qB)(3)310某空間存在著一個(gè)變化的電場和一個(gè)變化的磁場 ,電場方向向右(如圖甲中由B到C的方向) ,電場變化如圖乙中Et圖象 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化如圖丙中Bt圖象。在A點(diǎn) ,從t1s(即1s末)開

8、始 ,每隔2s ,有一個(gè)相同的帶電粒子(重力不計(jì))沿AB方向(垂直于BC)以速度v射出 ,恰能擊中C點(diǎn) ,假設(shè)eq xto(AC)2eq xto(BC) ,且粒子在AB間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間小于1s ,求：(1)圖線上E0和B0的比值 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向；(2)假設(shè)第1個(gè)粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻為(1t)s ,那么第2個(gè)粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻是多少？答案：(1)eq f(E0,B0)eq f(4,3)v ,磁場方向垂直紙面向外(2)第2個(gè)粒子擊中C點(diǎn)的時(shí)刻為(2eq f(3r(3),2)t)11.如下圖 ,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)

9、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(shí)速度大小變?yōu)樵瓉淼膃q r(2)倍 ,帶電粒子的質(zhì)量為m ,電量為q ,重力不計(jì)。粒子進(jìn)入磁場時(shí)的速度如下圖與水平方向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(dòng)時(shí)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)eq r(f(qEL,m)(3)eq f(mEL,4B2q)12.如下圖 ,絕緣粗糙的豎直平面MN左側(cè)同時(shí)存在相互垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場 ,電場方向水平向右 ,電場強(qiáng)度大小為E ,磁場方向垂直紙面向外 ,磁感

10、應(yīng)強(qiáng)度大小為B.一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的小滑塊從A點(diǎn)由靜止開始沿MN下滑 ,到達(dá)C點(diǎn)時(shí)離開MN做曲線運(yùn)動(dòng)A、C兩點(diǎn)間距離為h ,重力加速度為g.(1)求小滑塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大小vC；(2)求小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中克服摩擦力做的功Wf；(3)假設(shè)D點(diǎn)為小滑塊在電場力、洛倫茲力及重力作用下運(yùn)動(dòng)過程中速度最大的位置 ,當(dāng)小滑塊運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)撤去磁場 ,此后小滑塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到水平地面上的P點(diǎn)小滑塊在D點(diǎn)時(shí)的速度大小為vD ,從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的時(shí)間為t ,求小滑塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速度的大小vP.【答案】(1)eq f(E,B)(2)mgheq f(mE2,2B2)(3) eq r(voal(2

11、,0)blcrc(avs4alco1(blc(rc)(avs4alco1(f(qE,m)2g2)t2)13為了進(jìn)一步提高盤旋加速器的能量 ,科學(xué)家建造了“扇形聚焦盤旋加速器在扇形聚焦過程中 ,離子能以不變的速率在閉合平衡軌道上周期性旋轉(zhuǎn)扇形聚焦磁場分布的簡化圖如圖111所示 ,圓心為O的圓形區(qū)域等分成六個(gè)扇形區(qū)域 ,其中三個(gè)為峰區(qū) ,三個(gè)為谷區(qū) ,峰區(qū)和谷區(qū)相間分布峰區(qū)內(nèi)存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ,谷區(qū)內(nèi)沒有磁場質(zhì)量為m ,電荷量為q的正離子 ,以不變的速率v旋轉(zhuǎn) ,其閉合平衡軌道如圖中虛線所示(1)求閉合平衡軌道在峰區(qū)內(nèi)圓弧的半徑r ,并判斷離子旋轉(zhuǎn)的方向是順時(shí)針還是

12、逆時(shí)針；(2)求軌道在一個(gè)峰區(qū)內(nèi)圓弧的圓心角 ,及離子繞閉合平衡軌道旋轉(zhuǎn)的周期T；(3)在谷區(qū)也施加垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場 ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ,新的閉合平衡軌道在一個(gè)峰區(qū)內(nèi)的圓心角變?yōu)?0 ,求B和B的關(guān)系：sin()sin cos cos sin ,cos 12sin2eq f(,2).圖111【答案】(1)eq f(mv,qB)逆時(shí)針(2)eq f(2,3)eq f(23r(3)m,qB)(3)Beq f(r(3)1,2)B14盤旋加速器的工作原理如圖甲所示 ,置于真空中的D形金屬盒半徑為R ,兩盒間狹縫的間距為d ,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直 ,被加速粒子的質(zhì)量為m ,電荷量為q

13、 ,加在狹縫間的交變電壓如圖乙所示 ,電壓值的大小為U0.周期Teq f(2m,qB).一束該種粒子在t0eq f(T,2)時(shí)間內(nèi)從A處均勻地飄入狹縫 ,其初速度視為零現(xiàn)考慮粒子在狹縫中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 ,假設(shè)能夠出射的粒子每次經(jīng)過狹縫均做加速運(yùn)動(dòng) ,不考慮粒子間的相互作用求：(1)出射粒子的動(dòng)能Em；(2)粒子從飄入狹縫至動(dòng)能到達(dá)Em所需的總時(shí)間t0；(3)要使飄入狹縫的粒子中有超過99%能射出 ,d應(yīng)滿足的條件【答案】(1)eq f(q2B2R2,2m)(2)eq f(BR22BRd,2U0)eq f(m,qB)(3)deq f(mU0,100qB2R)15如下圖 ,圖面內(nèi)有豎直線DD ,過DD

14、且垂直于圖面的平面將空間分成、兩區(qū)域區(qū)域有方向豎直向上的勻強(qiáng)電場和方向垂直于圖面的勻強(qiáng)磁場B(圖中未畫出)；區(qū)域有固定在水平面上高h(yuǎn)2l、傾角eq f(,4)的光滑絕緣斜面 ,斜面頂端與直線DD距離s4l ,區(qū)域可加豎直方向的大小不同的勻強(qiáng)電場(圖中未畫出)；C點(diǎn)在DD上 ,距地面高H3l.零時(shí)刻 ,質(zhì)量為m、帶電荷量為q的小球P在K點(diǎn)具有大小v0eq r(gl)、方向與水平面夾角eq f(,3)的速度 ,在區(qū)域內(nèi)做半徑req f(3l,)的勻速圓周運(yùn)動(dòng) ,經(jīng)C點(diǎn)水平進(jìn)入?yún)^(qū)域.某時(shí)刻 ,不帶電的絕緣小球A由斜面頂端靜止釋放 ,在某處與剛運(yùn)動(dòng)到斜面的小球P相遇小球視為質(zhì)點(diǎn) ,不計(jì)空氣阻力及小球P所帶電荷量對空間電磁場的影響l ,g為重力加速度(1)