步步高2015高三物理总复习（江苏专用）（Word版题库）第八章 第3讲 带电粒子在复合场中的运动

步步高2015高三物理总复习（江苏专用）（Word版题库）第八章 第3讲 带电粒子在复合场中的运动内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 带电粒子在复合场中的运动1如图 1 所示，在两个水平放置的平行金属板之间，电场和磁场的方向相互垂直一束带电粒子(不计重力 )沿着直线穿过两板间的空间而不发生偏转则这些粒子一定具有相同的 ()图 1A质量 m B电荷量 动速度 v D比荷粒子运动过程中所受电场力与洛伦兹力与速度方向垂直，则粒子能沿直线运动时必是匀速直线运动，电场力与洛伦兹力相平衡，即 q v，可得 C 正确答案图 2 所示，一束正离子从 s 点沿水平方向射出，在没有偏转电场、磁场时恰好击中荧光屏上的坐标原点 O；若同时加上电场和磁场后，正离子束最后打在荧光屏上坐标系的第象限中，则所加电场 2、E 和磁场 B 的方向可能是(不计离子重力及其间相互作用力) ()图 2AE 向下，B 向上 BE 向下，B 向下CE 向上，B 向下 DE 向上， B 向上解析离子打在第象限，相对于原点 以 ，B 向上所以 A 正确答案一带电荷量为q、重为 G 的小球，从竖直的带电平行板上方 h 处自由落下，两极板间匀强磁场的磁感应强度为 B，方向如图 3 所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时()图 3A一定做曲线运动B不可能做曲线运动C有可能做匀速运动D有可能做匀加速直线运动解析 带电小球在重力场、电场和磁场中运动，所受重力、电场力是恒力，但受到的洛伦兹力是随速度的变化而变化的变力，因此小球不可能处于 3、平衡状态，也不可能在电、磁场中做匀变速运动答案 图 4 是质谱仪的工作原理示意图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为 B 和 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片 下方有强度为 匀强磁场下列表述正确的是 ()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 质谱仪是分析同位素的重要工具B速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P，粒子的荷质比越小解析粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，最后进入磁场做匀速圆周运动在速度选择器中受力平衡：qE v ，方向由、C 选项 4、正确进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，由 得，R ，所以荷质比不同的粒子偏转以，A 项正确、D 项错答案图 5 所示，一个质量为 m、电荷量为 q 的带电小球从 M 点自由下落，Q 高为 h，边界 方有方向竖直向下、电场强度为 E 的匀强电场，同时还有垂直于纸面的匀强磁场，小球从边界上的 a 点进入复合场后，恰能做匀速圆周运动，并从边界上的 b 点穿出，重力加速度为 g，不计空气阻力，则以下说法正确的是 ()图 5A小球带负电荷，匀强磁场方向垂直于纸面向外B小球的电荷量与质量的比值 qm 球从 a 运动到 b 的过程中，小球和地球系统机械能守恒D小球在 a、b 两点的速度相同光世昌老师高中物理精 5、品资源免费下载地址 带电小球在磁场中做匀速圆周运动，则 qE选项 B 正确；电场方向竖直向下，则可知小球带负电，由于小球从 据左手定则可知磁场垂直纸面向里，选项 A 错误；小球运动过程中，电场力做功，故小球和地球系统的机械能不守恒，只是 a、b 两点机械能相等，选项 C 错误；小球在 a、b 两点速度方向相反，故选项 D 错误答案图 6 所示，三个带相同正电荷的粒子 a、b、c(不计重力)，以相同的动能沿平行板电容器中心线同时射入相互垂直的电磁场中，其轨迹如图所示，由此可以断定 ()图 6A三个粒子中，质量最大的是 c，质量最小的是 个粒子中，质量最大的是 a，质量最小的是 个粒子中动能增加的 6、是 c，动能减少的是 个粒子中动能增加的是 a，动能减少的是 题考查同一电、磁叠加场中不同带电粒子的偏转问题因为 知 据电性和磁场方向，可以判断电场力方向向下，洛伦兹力方向向上对于 q；对于 qv mamb 正确，B 错误因为电场力对 洛伦兹力均不做功，所以 a 粒子动能减少，C 正确，D 错误答案 利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领 域如图 7 是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度 B 垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流 I，侧面会形成电势差 列说法中正确的是( )图 7A电势差 霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差 C仅增大磁感应强度时，电势差 测定地球 7、赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平解析 根据 q U以电势差 、d、v，故 正确电子带负电，根据左手定则，可确定 B 正确赤道上方地磁场磁感线方向是水平的，而霍尔元件的工作面需 要和磁场方向垂直，故工作面应竖直放置，D 错误答案 图 8 甲所示，在 面内有足够大的匀强电场，电场方向竖直向上，电场强度 E40 N/C，在 y 轴左侧平面内有足够大的瞬时磁场，磁感应强度时间 t 变化的规律如图乙所示， 15 s 后磁场消失，选定磁场垂直纸面向里为正方向在 y 轴右侧平面内还有方向垂直纸面向外的恒定的匀强磁场，分布在一个半径为 r0.3 m 的圆形区域(图中未画出 )，且圆的左侧与 y 8、轴相切，磁感应强度 t0 时刻，一质量 m810 4 荷量q210 4 C 的微粒从 x 轴上 0.8 m 处的 P 点以速度 vm/s 向x 轴正方向入射(g 取 10 m/算结果保留两位有效数字 )光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 乙图 8(1)求微粒在第二象限运动过程中离 y 轴、x 轴的最大距离(2)若微粒穿过 y 轴右侧圆形磁场时，速度方向的偏转角度最大，求此圆形磁场的圆心坐标(x ，y )解析(1)因为微粒射入电磁场后受到的电场力F 电 10 3 N，G10 3 G ，所以微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动因为 1 0.6 10 5 s 内微粒向左做匀速圆周运动在 5 s10 9、 s 内微粒向左匀速运动，运动位移x1v 0 s15 s 内，微粒又做匀速圆周运动，15 s 以后向右匀速运动，之后穿过 以，离 .8 m x 1R 11.4 mm3.3 m离 s2R 124R 12.4 (2)如图，微粒穿过圆形磁场要求偏转角最大，入射点 的连线必须为磁场圆的直径因为 2 0.6 m260所以圆心坐标 xmys 02.4 m0.3 m 2.3 m，12即磁场的圆心坐标为(案(1)m,2.4 m(2)(如图 9 所示，带电平行金属板相距为 2R，在两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为 B 的圆形匀强磁场区域 ，与两板及左侧边缘线相切一个带正电的粒子( 不计重力 )沿两板间中心线 10、左侧边缘 以某一速度射入，恰沿直线通过圆形磁场区域，并从极板边缘飞出，在极板间运动时间为 子仍从 以相同速度射入，则经 时间打到极板上光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)求两极板间电压 U；(2)若两极板不带电，保持磁场不变，该粒子仍沿中心线 射入，欲使粒子从两板左侧间飞出，射入的速度应满足什么条件。 解析(1)设粒子从左侧 板长为 L，粒子在初速度方向上做匀速直线运动L(L 2R)t 0 ，解得 L42Rv 0a( )212 q ，U4)设粒子在磁场中做圆周运动的轨迹如图所示，设其轨道半径为 r，粒子恰好从上极板左边缘飞出时速度的偏转角为 ，由几何关系可知： 45，r r ( )2， 11、12 m ，v2 2 1 ，粒子在两板左侧间飞出的条件为 0v2 2 11) (2)0v8 2 1图 10 一半径为 R 的圆表示一柱形区域的横截面 (纸面)在柱形区域内加一方向垂直于纸面的匀强磁场，一质量为 m、电荷量为 q 的粒子沿图中直线在圆上的 a 点射入柱形区域，在圆上的 b 点离开该区域，离开时速度方向与直线垂直圆心 O 到直线的距离为 一粒子以同样速度沿直线在 a 点射入柱形区域，也在 b 点离开该区域若磁感应强度大小为 B，不计重力，求电场强度的大小图 10解析 粒子在磁场中做圆周运动，设圆周的半径为 m ，分别与直线交于 c和 几何关系知，线段 ac、过 a、b 两点的轨迹圆弧的两条半径(未画出)围成一正方形因此 rac x，由几何关系得 Rxcd R 2 式得 r R75再考虑粒子在电场中的运动设电场强度的大小为 E，粒子在电场中做类平抛运动，设其加速度大小为 a，由牛顿第二定律和带电粒子在电场中的受力公式得qE粒子在电场方向和直线方。