2019年高三物理第一輪復習課時跟蹤練第九章第三講帶電粒子在復合場中的運動含解析

第九章磁場第三講帶電粒子在復合場中的運動課時追蹤練A組基礎穩(wěn)固(2018·威海模擬)盤旋加快器是用來加快帶電粒子的裝置，如下圖．它的核心部分是兩個D形金屬盒，兩盒相距很近，分別和高頻溝通電源相連結，兩盒間的窄縫中形成勻強電場，使帶電粒子每次經過窄縫都獲取加快．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圓周運動，經過兩盒間的窄縫時反復被加快，直抵達到最大圓周半徑時經過特別裝置被引出．假如用同一盤旋加快器分別加快氚核34(1H)和α粒子(2He)，比較它們所加的高頻溝通電源的周期和獲取的最大動能的大小，有( )A．加快氚核的溝通電源的周期較大，氚核獲取的最大動能也較大B．加快氚核的溝通電源的周期較大，氚核獲取的最大動能較小C．加快氚核的溝通電源的周期較小，氚核獲取的最大動能也較小D．加快氚核的溝通電源的周期較小，氚核獲取的最大動能較大1mH3qH1分析：由題意知mα＝4，qα＝2，盤旋加快器溝通電源的周期應2πmTH與帶電粒子在磁場中做圓周運動的周期相等，由T＝Bq可得T＝α32，故加快氚核的溝通電源的周期較大，因為粒子最后直抵達到最mv2mEk大圓周半徑時經過特別裝置被引出，由R＝Bq＝qB可得氚核和αEkH1粒子的最大動能之比Ekα＝3，氚核獲取的最大動能較?。畱x項B正確．答案：B2.(多項選擇)(2017·浙江嘉興聯考)如下圖，有一混淆正離子束先后經過正交的電場、磁場地區(qū)Ⅰ和勻強磁場地區(qū)Ⅱ，假如正離子束在地區(qū)Ⅰ中不偏轉，進入地區(qū)Ⅱ后偏轉半徑r同樣，則它們必定擁有同樣的( )A．速度B．質量C．電荷量D．電荷量與質量之比分析：因為正離子束經過地區(qū)Ⅰ時不偏轉，說明它們遇到的電場力與洛倫茲力相等，即Eq＝B1qv，故它們的速度相等，選項A正mv確；又因為進入磁場Ⅱ后，其偏轉半徑同樣，由公式R＝Bq可知，它們的比荷同樣，選項D正確．答案：AD(2018·安陽模擬)如下圖是磁流體發(fā)電機的原理表示圖，2金屬板M、N正對著平行擱置，且板面垂直于紙面，在兩板之間接有電阻R.在極板間有垂直于紙面向里的勻強磁場．當等離子束(分別帶有等量正、負電荷的離子束)從左向右進入極板時，以下說法中正確的選項是( )A．N板的電勢高于M板的電勢B．M板的電勢等于N板的電勢C．R中有由b向a方向的電流D．R中有由a向b方向的電流分析：依據左手定章可知正離子向上極板偏轉，負離子向下極板偏轉，則M板電勢高于N板電勢．M板相當于電源的正極，那么R中有由a向b方向的電流，據以上剖析可知此題正確選項為D.答案：D(2017·蘇北名校聯考)如下圖，一個質量為m、電荷量為q的帶電小球從水平線PQ上方M點自由著落，以PQ為界限下方有方向豎直向下、電場強度為E的勻強電場，同時還有垂直于紙面的勻強磁場，小球從界限上的a點進入復合場后，恰能做勻速圓周運動，并從界限上的b點穿出，重力加快度為g，不計空氣阻力，則以下說法正確的選項是( )A．小球帶負電荷，勻強磁場方向垂直于紙面向外3qgB．小球的電荷量與質量的比值＝mEC．小球從a運動到b的過程中，小球和地球構成的系統(tǒng)的機械能守恒D．小球在a、b兩點的速度同樣分析：帶電小球在復合場中做勻速圓周運動，則qE＝mg，選項B正確；電場方向豎直向下，則可知小球帶負電，因為小球從b點射出，依據左手定章可知磁場方向垂直紙面向里，選項A錯誤；小球運動過程中，電場力做功，故小球和地球構成的系統(tǒng)的機械能不守恒，不過在a、b兩點機械能相等，選項C錯誤；小球在a、b兩點速度方向相反，應選項D錯誤．答案：B5．(多項選擇)(2018·株洲模擬)利用霍爾效應制作的霍爾元件，寬泛應用于丈量和自動控制等領域．如下圖是霍爾元件的工作原理表示圖，磁感覺強度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雙側面會形成電勢差UCD，以下說法中正確的選項是( )A．電勢差UCD僅與資料相關B．若霍爾元件的載流子是自由電子，則電勢差UCD＜0C．僅增大磁感覺強度時，電勢差UCD變大D．在測定地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應保持水平分析：電勢差UCD與磁感覺強度B、資料及電流強度相關，選項錯誤；若霍爾元件的載流子是自由電子，由左手定章可知，電子4向側面C偏轉，則電勢差UCD＜0，選項B正確；僅增大磁感覺強度時，電勢差UCD變大，選項C正確；在測定地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應保持豎直且東西擱置，選項D錯誤．答案：BC6.(多項選擇)(2018·成都模擬)電場強度為E的勻強電場與磁感覺強度為B的勻強磁場正交，復合場的水平寬度為d，豎直方向足夠長，如下圖．現有一束帶電荷量為q、質量為m的α粒子以同樣的初速度v0沿電場方向射入場區(qū)，則那些能飛出場區(qū)的α粒子的動能增量Ek可能為( )qEdA．dq(E＋B)B.

BC．qEdD．0分析：α粒子可能從左邊飛出或從右邊飛出場區(qū)，因為洛倫茲力不做功，電場力做功與路徑沒關，因此從左邊飛出時Ek＝0，從右邊飛出時Ek＝Eqd，選項C、D正確．答案：CD(2018·宿州模擬)如下圖，從S處發(fā)出的熱電子經加快電壓U加快后垂直進入互相垂直的勻強電場和勻強磁場中，發(fā)現電子流向上極板偏轉．設兩極板間電場強度為E，磁感覺強度為B.欲使電子沿直線從電場和磁場地區(qū)經過，只采納以下舉措，此中可行的是( )5A．適合減小電場強度EB．適合減小磁感覺強度BC．適合增大加快電場極板之間的距離D．適合減小加快電壓U分析：欲使電子沿直線從電場和磁場地區(qū)經過，則qE＝qvB，而電子流向上極板偏轉，則qE＞qvB，應減小E或增大B、v，故A正確，B、C、D錯誤．答案：A8．(2018·鄭州模擬)一束硼離子以不一樣的初速度，沿水平方向經過速度選擇器，從O點進入方向垂直紙面向外的勻強偏轉磁場地區(qū)，分兩束垂直打在O點正下方的硼離子探測板上P1和P2點，測得OP1∶OP2＝2∶3，如圖甲所示．速度選擇器中勻強電場的電場強度為E，勻強磁場的磁感覺強度為B1，偏轉磁場的磁感覺強度為B2，若撤去探測板，在O點右邊的磁場地區(qū)中擱置云霧室，硼離子運動軌跡如圖乙所示．設硼離子在云霧室中運動時遇到的阻力Ff＝kq，式中k為常數，q為硼離子的電荷量．不計硼離子重力．求：硼離子從O點射出時的速度大??；兩束硼離子的電荷量之比；兩種硼離子在云霧室里運動的行程之比．6分析：(1)只有豎直方向受力均衡的離子，才能沿水平方向運動走開速度選擇器，故有qE＝qvB1，E解得v＝.B1設抵達P1點的硼離子的電荷量為q1，抵達P2點的硼離子的電荷量為q2，進入磁場后有v2qvB2＝mr，mv解得r＝qB2.r12依據題意有r2＝3.進入偏轉磁場的硼離子的質量同樣、速度同樣，可得q1r23＝＝.q2r12設電荷量為q1的硼離子運動行程為s1，電荷量為q2的硼離子運動行程為s2，在云霧室內硼離子遇到的阻力一直與速度方向相反，阻力向來做負功，洛倫茲力不做功，則有W＝－Ffs＝Ek，Ff＝kq.可得s1q22＝＝.s2q13答案：(1)E(2)3∶2(3)2∶3B1B組能力提高9．(多項選擇)(2018·榆林模擬)如下圖，空間中存在正交的勻強電場E(方向水平向右)和勻強磁場B(方向垂直紙面向外)，在豎直平面內從a點沿ab、ac方向拋出兩帶電小球(不考慮兩帶電小球的互相作用，兩小球電荷量一直不變)，對于小球的運動，以下說7法正確的選項是( )A．沿ab、ac方向拋出的帶電小球都可能做直線運動B．只有沿ab方向拋出的帶電小球才可能做直線運動C．若沿ac方向拋出的小球做直線運動則小球帶負電，且小球必定是做勻速運動D．兩小球在運動過程中機械能均守恒分析：兩個帶電小球的電性未知，可假定電性再判斷電場力和洛倫茲力的方向，因為在電場力、洛倫茲力和重力作用下小球的直線運動必為勻速運動，只需三力能均衡，小球即可做直線運動，由假定判斷可知沿ab方向做直線運動的小球帶正電、沿ac方向做直線運動的小球帶負電，因此選項A、C正確，選項B錯誤；除重力做功外，洛倫茲力不做功，電場力做功，機械能不守恒，選項D錯誤．答案：AC10．(多項選擇)(2018·九江模擬)如下圖，一個絕緣且內壁圓滑的環(huán)形細圓管固定于豎直平面內，環(huán)的半徑為R(比細圓管的內徑大得多)．在圓管的最低點有一個直徑略小于細圓管內徑的帶正電小球處于靜止狀態(tài)，小球的質量為m，帶電荷量為q，重力加快度為g.空間存在一磁感覺強度大小未知(不為零)，方向垂直于環(huán)形細圓管所在平面向里的勻強磁場．某時刻，給小球一方向水平向右、大小為v0＝5gR的初速度，則以下判斷正確的選項是( )8A．不論磁感覺強度大小怎樣，獲取初速度后的瞬時，小球在最低點必定遇到管壁的彈力作用B．不論磁感覺強度大小怎樣，小球必定能抵達環(huán)形細圓管的最高點，且小球在最高點必定遇到管壁的彈力作用C．不論磁感覺強度大小怎樣，小球必定能抵達環(huán)形細圓管的最高點，且小球抵達最高點時的速度大小都同樣D．小球從環(huán)形細圓管的最低點運動到所能抵達的最高點的過程中，水平方向分速度的大小向來減小分析：小球在軌道最低點時遇到的洛倫茲力方向豎直向上，若洛倫茲力和重力的協力恰巧供給小球所需要的向心力，則在最低點時小球不會遇到管壁彈力的作用，A選項錯誤；小球運動的過程中，洛倫茲力不做功，小球的機械能守恒，運動至最高點時小球的速度v＝gR，因為是雙層軌道拘束，小球運動過程中不會離開軌道，所以小球必定能抵達軌道的最高點，C選項正確；在最高點時，小球v2做圓周運動的向心力F＝mR＝mg，小球遇到豎直向下的洛倫茲力的同時必定遇到與洛倫茲力等大反向的軌道對小球的彈力，B選項正確；小球從最低點運動到最高點的過程中，小球在下半圓內上漲的過程中，水均分速度向右且減小，抵達圓心的等高點時，水均分速度為零，而運動至上半圓后水均分速度向左且不為零，因此水均分速度必定有增大的過程，D選項錯誤．答案：BC11．(多項選擇)(2018·北京模擬)在如下圖的坐標系中，y>0的9空間中存在勻強電場，場強方向沿y軸負方向；－1.5h<y<0的空間中存在勻強磁場，磁場方向垂直xOy平面(紙面)向外．一電荷量為q、質量為m的帶正電的粒子，經過y軸上y＝h處的P1點時速率為v0，方向沿x軸正方向，而后，經過x軸上x＝1.5h處的P2點進入磁場，進入磁場后垂直磁場下界限射出．不計粒子重力，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則以下說法中正確的選項是( )3A．粒子抵達P2點時速度大小為5v028mv0B．電場強度大小為9qh2mv0C．磁感覺強度大小為3qh37πhD．粒子在磁場中運動的時間為40v0分析：設粒子從P1點到P2點的時間為t0，粒子從P1點到P2點沿水平方向做勻速直線運動，沿豎直方向做勻加快直線運動，由運0＋vy4動學公式可得，1.5h＝v0t0，h＝2t0解得vy＝3v0，則粒子抵達225P2點的速度v＝v0＋vy＝3v0，A錯誤；依據以上條件聯合動能定理121228mv0可得，qEh＝2mv－2mv0，解得E＝9qh，B正確；由題意可知后垂直磁場下界限射出，由此可作出粒子軌跡如下圖，由幾何關系可知，軌跡半徑R知足Rsin37°＝1.5h，即R＝2.5h，依據帶電粒子在102mv磁場中運動時洛倫茲力供給向心力可得，qvB＝R，聯立解得B＝2mv2πR37°0t＝360°3qh，C正確；依據T＝v可得，粒子在磁場中運動的時間37πh×T＝120v0，D錯誤．答案：BC(2018·石家莊模擬)如下圖，電子顯像管由電子槍、加速電場、偏轉磁場及熒光屏構成．在加快電場右邊有相距為d、長為l的兩平板，兩平板構成的矩形地區(qū)內存在方向垂直紙面向外的勻強磁場，磁場的右界限與熒光屏之間的距離也為d.熒光屏中點O與加快電極上兩小孔S1、S2位于兩板的中線上．從電子槍發(fā)射質量為m、電荷量為－e的電子，經電壓為U0的加快電場后從小孔S2射3出，經磁場偏轉后，最后打到熒光屏上．若l＝2d，不計電子在進入加快電場前的速度．求：電子進入磁場時的速度大小；電子