專(zhuān)題一-帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(分層作業(yè))(原卷版)(人教版2019選擇性必修第二冊(cè))

專(zhuān)題一帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1．[多選]在半導(dǎo)體離子注入工藝中，初速度可忽略的磷離子P＋和P3＋，經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后，垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里、有一定寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，如圖所示。已知離子P＋在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)θ＝30°后從磁場(chǎng)右邊界射出。在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，則離子P＋和P3＋()A．在電場(chǎng)中的加速度之比為1∶1B．在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑之比為eq\r(3)∶1C．在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)過(guò)的角度之比為1∶2D．離開(kāi)電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的動(dòng)能之比為1∶32．如圖所示，平面直角坐標(biāo)系中，存在一個(gè)半徑R＝0.2m的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1．0T，方向垂直紙面向外，該磁場(chǎng)區(qū)域的右邊緣與坐標(biāo)原點(diǎn)O相切，y軸右側(cè)存在電場(chǎng)強(qiáng)度大小E＝1．0×104N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向沿y軸正方向，電場(chǎng)區(qū)域?qū)挾萳＝0.1m。現(xiàn)從坐標(biāo)為(－0.2m，－0.2m)的P點(diǎn)發(fā)射出質(zhì)量m＝2．0×10－9kg、電荷量q＝5．0×10－5C的帶正電粒子，沿y軸正方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，速度大小v0＝5．0×103m/s，重力不計(jì)。(1)求該帶電粒子射出電場(chǎng)時(shí)的位置坐標(biāo)；(2)為了使該帶電粒子能從坐標(biāo)為(0.1m，－0.05m)的點(diǎn)回到電場(chǎng)中，可在緊鄰電場(chǎng)的右側(cè)一正方形區(qū)域內(nèi)加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，試求所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和正方形區(qū)域的最小面積。二、帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)3．三個(gè)完全相同的小球a、b、c帶有相同電荷量的正電荷，從同一高度由靜止開(kāi)始下落，下落h1高度后a球進(jìn)入水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)，b球進(jìn)入垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖所示，它們到達(dá)水平面上的速度大小分別用va、vb、vc表示，它們的關(guān)系是()A．va>vb＝vc B．va＝vb＝vcC．va>vb>vc D．va＝vb>vc4．如圖所示，在足夠大的空間范圍內(nèi)，同時(shí)存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，足夠長(zhǎng)的斜面固定在水平面上，斜面傾角為45°。有一帶電的小球P靜止于斜面頂端A處，且恰好對(duì)斜面無(wú)壓力。若將小球P以初速度v0水平向右拋出，一段時(shí)間后，小球落在斜面上的C點(diǎn)。已知小球P的運(yùn)動(dòng)軌跡在同一豎直平面內(nèi)，重力加速度為g，求：(1)小球P落到斜面上時(shí)速度方向與斜面的夾角θ及由A到C所需的時(shí)間t；(2)小球P從拋出到落到斜面的位移x的大小。如圖所示，有一混合正離子束先后通過(guò)正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅰ和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域Ⅱ，如果這束正離子束在區(qū)域Ⅰ中不偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ后偏轉(zhuǎn)半徑r相同，則它們一定具有相同的()A．速率 B．質(zhì)量C．電荷量 D．動(dòng)能6．如圖所示，某空間存在正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)方向水平向右，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，一個(gè)帶電微粒由a點(diǎn)進(jìn)入電磁場(chǎng)并剛好能沿ab直線(xiàn)向上勻速運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A．微?？赡軒ж?fù)電荷，也可能帶正電荷B．微粒的電勢(shì)能一定減少C．微粒的機(jī)械能一定減少D．洛倫茲力對(duì)微粒做負(fù)功7．如圖所示，空間有豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)(場(chǎng)強(qiáng)大小未知)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，豎直面內(nèi)有一固定的光滑絕緣圓環(huán)，環(huán)上套有一帶負(fù)電荷的小球，小球質(zhì)量為m，電荷量為q，重力加速度大小為g，現(xiàn)給小球一個(gè)大小為v的初速度，小球恰好能沿光滑圓環(huán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是()A．電場(chǎng)方向向上，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E＝eq\f(mg,q)B．小球?qū)A環(huán)的作用力大小一定為FN＝qvB－meq\f(v2,R)C．小球?qū)A環(huán)的作用力大小一定為FN＝qvB＋meq\f(v2,R)D．小球?qū)A環(huán)的作用力大小可能為FN＝meq\f(v2,R)－qvB8．(多選)如圖所示，直線(xiàn)MN與水平方向成60°角，MN的右上方存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左下方存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。一粒子源位于MN上的a點(diǎn)，能水平向右發(fā)射不同速率、質(zhì)量為m(重力不計(jì))、電荷量為q(q>0)的同種粒子，所有粒子均能通過(guò)MN上的b點(diǎn)，已知ab＝L，則粒子的速度可能是()A.eq\f(\r(3)qBL,6m) B．eq\f(\r(3)qBL,3m)C.eq\f(\r(3)qBL,2m) D．eq\f(\r(3)qBL,m)9.如圖所示，物體帶正電，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(μ<tanθ)，斜面足夠長(zhǎng)且所在空間均有圖示方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)給物體一個(gè)沿斜面向上的初速度v0，使物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A．物體可能勻速向上運(yùn)動(dòng)B．物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度越來(lái)越小，最后停在斜面上C．物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，加速度將一直增大D．物體不可能停在斜面上10．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·廣東卷)如圖所示，M、N兩金屬圓筒是直線(xiàn)加速器的一部分，M與N的電勢(shì)差為U；邊長(zhǎng)為2L的立方體區(qū)域abcd-a′b′c′d′內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一質(zhì)量為m，電量為＋q的粒子，以初速度v0水平進(jìn)入圓筒M左側(cè)的小孔。粒子在每個(gè)筒內(nèi)均做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在兩筒間做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。粒子自圓筒N出來(lái)后，從正方形add′a′的中心垂直進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域，最后由正方形abb′a′中心垂直飛出磁場(chǎng)區(qū)域。忽略粒子受到的重力。求：(1)粒子進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速率；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。11.如圖所示，在豎直的xOy平面內(nèi)，在水平x軸上方存在場(chǎng)強(qiáng)大小E1＝eq\f(mg,q)、方向平行于x軸向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在第二象限存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。在x軸下方存在方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和大小、方向均未知的勻強(qiáng)電場(chǎng)E2。一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的正電小球從y軸上的P(0，L)位置無(wú)初速度釋放，釋放后小球經(jīng)第一象限，由x軸上的A點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)進(jìn)入第四象限，在第四象限中能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡恰好與y軸相切。重力加速度為g。求：(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)E2大小與方向；(2)x軸下方勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的B1的大小；(3)若讓小球從y軸上的Q點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)無(wú)初速度釋放，小球第二次穿過(guò)x軸后進(jìn)入第二象限做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，恰好又回到Q點(diǎn)。第二象限中勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小。12.(2014·天津卷)如圖所示，平行金屬板A、B水平正對(duì)放置，分別帶等量異號(hào)電荷。一帶電微粒水平射入板間，在重力和電場(chǎng)力共同作用下運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖中虛線(xiàn)所示，那么A.若微粒帶正電荷，則A板一定帶正電荷B.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)電勢(shì)能一定增加C.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)動(dòng)能一定增加D.微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)機(jī)械能一定增加13.(2017·新課標(biāo)Ⅰ卷)如圖，空間某區(qū)域存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，電場(chǎng)方向豎直向上(與紙面平行)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，三個(gè)帶正電的微粒a、b、c電荷量相等，質(zhì)量分別為ma、mb、mc。已知在該區(qū)域內(nèi)，a在紙面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，b在紙面內(nèi)向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，c在紙面內(nèi)向左做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。下列選項(xiàng)正確的是A.B.C.D.14.（2021新高考遼寧卷）如圖所示，在x＞0區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；在x＜0區(qū)域內(nèi)存在沿x軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。質(zhì)量為m電荷量為q（q＞0）的粒子甲從點(diǎn)S（-a，0）由靜止釋放，進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后，與靜止在點(diǎn)P（a，a）、質(zhì)量為的中性粒子乙發(fā)生彈性正碰，且有一半電量轉(zhuǎn)移給粒子乙。（不計(jì)粒子重力及碰撞后粒子間的相互作用，忽略電場(chǎng)、磁場(chǎng)變化引起的效應(yīng)）。（1）求電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E；（2）若兩粒子碰撞后，立即撤去電場(chǎng)，同時(shí)在x≤0區(qū)域內(nèi)加上與原x＞0區(qū)域相同的磁場(chǎng)，求從兩粒子碰撞到下次相遇的時(shí)間△t；（3）若兩粒子碰撞后，粒子乙首次離開(kāi)第一象限時(shí)，撤去電場(chǎng)和磁場(chǎng)，經(jīng)一段時(shí)間后，在全部區(qū)域內(nèi)加上與原x＞0區(qū)域相同的磁場(chǎng)，此后兩粒子的軌跡恰好不相交，求這段時(shí)間內(nèi)粒子甲運(yùn)動(dòng)的距離L。15.（2021高考全國(guó)甲卷）如圖，長(zhǎng)度均為l的兩塊擋板豎直相對(duì)放置，間距也為l，兩擋板上邊緣P和M處于同一水平線(xiàn)上，在該水平線(xiàn)的上方區(qū)域有方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E；兩擋板間有垂直紙面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào)節(jié)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一質(zhì)量為m，電荷量為