帶電粒子在復合場中的運動課件6-人教課標版

1.(2009·廣東·11)如圖1

所示,表面粗糙的斜面固 定于地面上,并處于方向 垂直于紙面向外、磁感應 強度為B的勻強磁場中.質量為m、帶電荷量為+Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑.在滑塊下滑的過程中,下列判斷正確的是 () A.滑塊受到的摩擦力不變

B.滑塊到達地面時的動能與B的大小無關

C.滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下

D.B很大時,滑塊可能靜止于斜面上定時檢測二帶電粒子在復合場中的運動圖11.(2009·廣東·11)如圖1定時檢測二帶電粒子在復1

解析

滑塊下滑的過程中,受力 分析如右圖所示,C對;摩擦力Ff

=μFN,而FN=G2+F洛=G2+qvB,由 于G2不變,v增大,故FN增大,Ff增 大,A錯;由于摩擦力的大小與B有關,而滑塊到達地面時的動能與重力做功和摩擦力做功有關,故B錯;若B很大時,摩擦力增大較快,當摩擦力增大到Ff=G1之后,滑塊將保持勻速,不可能靜止于斜面上,D錯.

答案

C 解析滑塊下滑的過程中,受力22.(2009·寧夏·16)醫(yī)生做某些特殊手術時,利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度.電磁血流計由一對電極a和b以及一對磁極N和S構成,磁極間的磁場是均勻的.使用時,兩電極a、b均與血管壁接觸,兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直,如圖2所示.由于血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動,電極a、b之間會有微小電勢差.在達到平衡時,血管內部的電場可看作是勻強電場,血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零.在某次監(jiān)測中,兩觸點間的距離為3.0mm,血管壁的厚度可忽略,兩觸點間的電勢差為160μV,磁感應強度的大小為0.040T.則血流速度的近似值和電極a、b的正負為 ( )2.(2009·寧夏·16)醫(yī)生做某些特殊手術時,利用電磁血3 A.1.3m/s,a正、b負 B.2.7m/s,a正、b負

C.1.3m/s,a負、b正 D.2.7m/s,a負、b正圖2 A.1.3m/s,a正、b負 B.2.7m/s,a正、4

解析

由左手定則知:血液中的正離子在洛倫茲力作用下將向上極板聚集,負離子向下極板聚集,故a正、b負,排除C、D選項;含有正、負離子的血液流動,相當于導體棒做切割磁感線運動,切割長度為a、b兩接觸點間距,即L=3.0mm=3.0 ×10-3m,由U=Blv得v= m/s =m/s≈1.3m/s,故A對，B錯.

答案

A 解析由左手定則知:血液中的正離子在洛倫茲力作用下將向上53.如圖3所示的虛線區(qū)域內,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,恰好沿直線由區(qū)域 右邊界的O′點(圖中未標出)穿出.若撤去該區(qū)域內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點射入,從區(qū)域右邊界穿出,則粒子b ( )圖33.如圖3所示的虛線區(qū)域內,充滿圖36A.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

本題考查帶電粒子在磁場和電場中的運動,意在考查學生發(fā)散思維的能力.帶電粒子的電性可正也可負,當只有電場作用時,粒子穿出位置可能在O′點上方,也可能在O′點下方.電場力一定對粒子做正功,粒子的電勢能減小,動能一定增加.答案

CA.穿出位置一定在O′點下方74. 如圖4所示,銅質導電板置于 勻強磁場中,通電時銅板中 電流方向向下,由于磁場的 作用,則 ( ) A.板左側聚集較多電子,使b點電勢高于a點

B.板左側聚集較多電子,使a點電勢高于b點

C.板右側聚集較多電子,使a點電勢高于b點

D.板右側聚集較多電子,使b點電勢高于a點圖44. 如圖4所示,銅質導電板置于圖48

解析

銅板導電靠的是自由電子的定向移動,電流方向向下,則電子相對磁場定向移動方向向上,根據(jù)左手定則,電子受洛倫茲力方向向右,致使銅板右側聚集較多電子,左側剩余較多正離子,板中逐漸形成方向向右的水平電場,直到定向移動的自由電子受到的洛倫茲力與水平電場力平衡為止,所以由于磁場的作用,整個銅板左側電勢高于右側,即Φa>Φb.

答案

C 解析銅板導電靠的是自由電子的定向移動,電流方向向下,則95.環(huán)形對撞機是研究高能粒子的重要裝置,其核心部件是一個高度真空的圓環(huán)狀的空腔.若帶電粒子初速度可視為零,經(jīng)電壓為U的電場加速后,沿圓環(huán)切線方向注入對撞機的環(huán)狀空腔內,空腔內存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強磁場,磁感應強度大小為B.帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內運動.要維持帶電粒子在圓環(huán)內做半徑確定的圓周運動,下列說法中正確的是 ( )5.環(huán)形對撞機是研究高能粒子的重要裝置,其核心部件是一個高度10A.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應強度B越大B.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應強度B越小C.對于給定的帶電粒子和磁感應強度B,加速電壓U越大,粒子運動的周期越小D.對于給定的帶電粒子和磁感應強度B,不管加速電壓U多大,粒子運動的周期都不變A.對于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應強度11解析

帶電粒子經(jīng)過加速電場后速度為v= ,帶電粒子以該速度進入對撞機的環(huán)狀空腔內,且在圓環(huán)內做半徑確定的圓周運動,因此R= ,對于給定的加速電壓,即U一定,則帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應強度B應越小,A錯誤,B正確;帶電粒子運動周期為T= ,與帶電粒子的速度無關,當然就與加速電壓U無關,因此,對于給定的帶電粒子和磁感應強度B,不管加速電壓U多大,粒子運動的周期都不變.答案

BD解析帶電粒子經(jīng)過加速電場后速度為v= ,126.如圖所示,虛線框中存在勻強電場E和勻強磁場B,實線表示電場線,它們相互正交或平行,有一個帶正電的小球從該復合場上方的某一高度處自由落下,那么,帶電小球可能沿直線通過下列的哪些復合場區(qū)域 ()6.如圖所示,虛線框中存在勻強電場E和勻強磁場B,實線表示電13解析

帶電小球要沿直線通過復合場區(qū)域,則受力必須平衡,分析剛進復合場時的受力就可得C、D正確.答案

CD7.如圖5所示為一個質量為m、電荷量為+q的圓環(huán),可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑動,細桿處于磁感應強度為B的勻強磁場中(不計空氣阻力),現(xiàn)給圓環(huán)向右初速度v0,在以后的運動過程中,圓環(huán)運動的速度圖象可能是下圖中的()解析帶電小球要沿直線通過復合場區(qū)域,則受力7.如圖5所示14圖5圖515解析

由左手定則可知,圓環(huán)所受洛倫茲力豎直向上,如果恰好qv0B=mg,圓環(huán)與桿間無彈力,不受摩擦力,圓環(huán)將以v0做勻速直線運動,故A正確;如果qv0B<mg,則a= ,隨著v的減小,a增大,直到速度減為零后靜止;如果qv0B>mg,則a= ,隨著v的減小a也減小,直到qv0B=mg,以后將以剩余的速度做勻速直線運動,故D正確,B、C錯誤.答案

AD解析由左手定則可知,圓環(huán)所受洛倫茲力豎直向168.如圖6所示,在互相垂直的勻 強電場和勻強磁場中,電荷 量為q的液滴在豎直面內做 半徑為R的勻速圓周運動,

已知電場強度為E,磁感應 強度為B,則油滴的質量和 環(huán)繞速度分別為() A. B. C. D.圖68.如圖6所示,在互相垂直的勻圖617解析

液滴做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,重力和電場力等大反向,根據(jù)qvB=mv2/R,qE=mg,解得m=,v=,故D正確.答案

D解析液滴做勻速圓周運動,洛倫茲力提供向心力,189.在某地上空同時存在著勻強 電場與勻強磁場,一質量為

m的帶正電小球,在該區(qū)域 內沿水平方向向右做直線 運動,如圖7所示,關于場的 分布情況可能的是( ) A.該處電場方向和磁場方向重合

B.電場豎直向上,磁場垂直紙面向里

C.電場斜向里側上方,磁場斜向外側上方,均與v

垂直

D.電場水平向右,磁場垂直紙面向里圖79.在某地上空同時存在著勻強圖719解析

帶電小球在復合場中運動一定受重力和電場力,是否受洛倫茲力需具體分析.A選項中若電場、磁場方向與速度方向垂直,則洛倫茲力與電場力垂直,如果與重力的合力為零就會做直線運動.B選項中電場力、洛倫茲力都向上,若與重力合力為零,也會做直線運動.C選項電場力斜向里側上方,洛倫茲力斜向外側下方,若與重力合力為零,就會做直線運動.D選項三個力的合力不可能總為零,因此本題選A、B、C.答案

ABC解析帶電小球在復合場中運動一定受重力和電2010.(2008·寧夏·25)如圖8所示,

在第一象限有一勻強電場,場 強大小為E,方向與y軸平行;

在x軸下方有一勻強磁場,磁場 方向與紙面垂直.一質量為m、電荷量為-q(q>0)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=2l.不計重力.求圖810.(2008·寧夏·25)如圖8所示,圖821 (1)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

(1)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t1,進入磁場時速度方向與x軸正方向的夾角為θ,則a= ①t1= ② (1)M點與坐標原點O間的距離.解析(1)帶電粒子在電22v0= ③其中x0=2l,y0=l,又有tanθ= ④聯(lián)立②③④式,得θ=30° ⑤因為M、O、Q點在圓周上,∠MOQ=90°,所以MQ為直徑.從圖中的幾何關系可知v0= ③23R=2l ⑥MO=6l ⑦(2)設粒子在磁場中運動的速度為v,從Q到M點運動的時間為t2,則有v= ⑧t2= ⑨帶電粒子自P點出發(fā)到M點所用的時間t為R=2l ⑥24t=t1+t2 ⑩聯(lián)立①②③⑤⑥⑧⑨⑩式,并代入數(shù)據(jù)得t=答案

(1)6l(2)t=t1+t2 ⑩2511.(2009·全國Ⅱ·25)如圖9所示,在寬度分別為l1和l2的兩個毗鄰的條形區(qū)域中分別有勻強磁場和勻強電場,磁場方向垂直于紙面向里,電場方向與電、磁場分界線平行向右.一帶正電荷的粒子以速率v從磁場區(qū)域上邊界的P點斜射入磁場,然后以垂直于電、磁場分界線的方向進入電場,最后從電場邊界上的Q點射出.已知PQ垂直于電場方向,粒子軌跡與電、磁場分界線的交點到PQ的距離為d,不計重力,求電場強度與磁感應強度大小之比及粒子在磁場與電場中運動時間之比.11.(2009·全國Ⅱ·25)如圖9所示,在寬度分別為l126圖9解析

粒子在磁場中做勻速圓周運動,軌跡如下圖.由于粒子在分界線處的速度與分界線垂直,圓心O應在分界線上,OP長度即為粒子運動的圓弧半徑R.由幾何關系得R2=(R-d)2+l12 ①圖9解析粒子在磁場中做勻速圓周運動,軌跡如下圖.由于粒子27設粒子的帶電荷量和質量分別為q和m,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得qvB= ②設P′為虛線與分界線的交點,∠POP′=α,則粒子在磁場中的運動時間為t1= ③設粒子的帶電荷量和質量分別為q和m,由洛倫茲力公式和牛頓第二28而sinα= ④粒子進入電場后做類平拋運動.其初速度為v,方向垂直于電場,設粒子的加速度大小為a,由牛頓第二定律得qE=ma ⑤由運動學公式有d=at22 ⑥l2=vt2 ⑦式中t2是粒子在電場中運動的時間,由①②⑤⑥⑦式得而sinα= ④29 ⑧由①③④⑦式得 ⑨答案返回 ⑧返回301、聰明的人有長的耳朵和短的舌頭。——弗萊格2、重復是學習之母?！掖雀?、當你還不能對自己說今天學到了什么東西時，你就不要去睡覺。——利希頓堡4、人天天都學到一點東西，而往往所學到的是發(fā)現(xiàn)昨日學到的是錯的。——B.V5、學到很多東西的訣竅，就是一下子不要學很多。——洛克6、學問是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥。——阿卜·日·法拉茲7、學習是勞動，是充滿思想的勞動?！獮跎晁够?、聰明出于勤奮，天才在于積累－－華羅庚9、好學而不勤問非真好學者。10、書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟。11、人的大腦和肢體一樣，多用則靈，不用則廢－茅以升12、你想成為幸福的人嗎？但愿你首先學會吃得起苦－－屠格涅夫13、成功＝艱苦勞動＋正確方法＋少說空話－－愛因斯坦14