高考人教版物理一轮复习训练 第8章 第3节 带电粒子在复合场中的运动

高考人教版物理一轮复习训练 第8章 第3节 带电粒子在复合场中的运动

课时作业26 带电粒子在复合场中的运动 一、不定项选择题 ‎1．(2012·江西南昌调研)某空间存在水平方向的匀强电场(图中未画出)，带电小球沿如图所示的直线斜向下由A点沿直线向B点运动，此空间同时存在由A指向B的匀强磁场，则下列说法正确的是( )‎ A．小球一定带正电 B．小球可能做匀速直线运动 C．带电小球一定做匀加速直线运动 D．运动过程中，小球的机械能增大 ‎2．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，C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是( )‎ A．电势差UCD仅与材料有关 B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD＜0‎ C．仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大 D．在测定地球赤道上方的地磁电场强度弱时，元件的工作面应保持水平 ‎3．电场强度为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d，竖直方向足够长，如图所示。现有一束带电荷量为＋q、质量为m的粒子以各不相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的粒子的动能增量ΔEk可能为( )‎ A．dq(E＋B) B. C．qEd D．0‎ ‎4．如图，空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域；如果这个区域只有电场，则粒子从B点离开场区；如果这个区域只有磁场，则粒子从D点离开场区；设粒子在上述三种情况下，从A到B点、A到C点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2和t3的大小，则有(粒子重力忽略不计)( )‎ A．t1＝t2＝t3 B．t2＜t1＜t3‎ C．t1＝t2＜t3 D．t1＝t3＞t2‎ ‎5．(2012·南京模拟)如图所示，从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，发现电子流向上极板偏转。设两极板间电场强度为E，‎ 磁感应强度为B。欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，只采取下列措施，其中可行的是( )‎ A．适当减小电场强度E B．适当减小磁感应强度B C．适当增大加速电场极板之间的距离 D．适当减小加速电压U ‎6．如图所示，空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向里。有一内壁光滑、底部有带正电小球的试管，在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出。已知小球质量为m，带电荷量为q，电场强度大小为E＝。关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是( )‎ A．洛伦兹力对小球不做功 B．洛伦兹力对小球做正功 C．小球的运动轨迹是一条抛物线 D．维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大 ‎7．质谱仪是测带电粒子的质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后，垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量，其工作原理如图所示，虚线为某粒子运动轨迹，由图可知( )‎ A．此粒子带负电 B．下极板S2比上极板S1电势高 C．若只增大加速电压U值，则半径r变大 D．若只增大入射粒子的质量，则半径r变小 ‎8．医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血液一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点间的距离为‎3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.040 T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为( )‎ A．‎1.3 m/s，a正、b负 B．‎2.7 m/s，a正、b负 C．‎1.3 m/s，a负、b正 D．‎2.7 m/s，a负、b正 二、非选择题 ‎9．如图所示，绝缘直棒上的小球，其质量为m、带电荷量为＋q，小球可在棒上滑动。将此棒竖直放在互相垂直且在水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E，磁感应强度是B，小球与棒间的动摩擦因数为μ，求小球由静止沿棒下滑的最大加速度和最大速度(小球带电荷量不变)。‎ ‎10．(2012·南昌模拟)如图所示，真空中有以O′为圆心、r为半径的圆柱形匀强磁场区域，圆的最下端与x轴相切于坐标原点O，圆的右端与平行于y轴的虚线MN相切，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外，在虚线MN右侧x轴上方足够大的范围内有方向竖直向下、电场强度大小为E的匀强电场。现从坐标原点O向纸面内不同方向发射速率相同的质子，质子在磁场中做匀速圆周运动的半径也为r，已知质子的电荷量为e，质量为m，不计质子的重力、质子对电磁场的影响及质子间的相互作用力。求：‎ ‎(1)质子进入磁场时的速度大小；‎ ‎(2)沿y轴正方向射入磁场的质子到达x轴所需的时间。‎ ‎11．如图所示，匀强电场电场强度E＝4 V/m，方向水平向左，匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，方向垂直纸面向里，质量m＝‎1 kg的带正电小物体A，从M点沿绝缘粗糙的竖直墙壁无初速度下滑，它滑行h＝‎0.8 m到N点时脱离墙壁做曲线运动，在通过P点瞬时A受力平衡，此时其速度与水平方向成45°角，且P点与M点的高度差为H＝‎1.6 m，g取‎10 m/s2。试求：‎ ‎(1)A沿墙壁下滑时，克服摩擦力做的功Wf是多少？‎ ‎(2)P点与M点的水平距离s是多少？‎ 参考答案 ‎1．CD　解析：由于重力方向竖直向下，空间存在磁场，且直线运动方向斜向下，与磁场方向相同，故不受磁场力作用，电场力必水平向右，但电场具体方向未知，故不能判断带电小球的电性，选项A错误；重力和电场力的合力不为零，故不是匀速直线运动，所以选项B错误；因为重力与电场力的合力方向与运动方向相同，故小球一定做匀加速运动，选项C正确；运动过程中由于电场力做正功，故机械能增大，选项D正确。‎ ‎2．BC　解析：根据q＝qBv，得U＝Bdv，所以电势差UCD取决于B、d、v，故A错误，C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。‎ ‎3．CD　4.C　5.A　解析：欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过，则qE＝qvB，而电子流向上极板偏转，则qE＞qvB，故应减小E或增大B、v。故A正确，B、C、D错误。　6.ACD ‎7．C　解析：粒子从S3小孔进入磁场中，速度方向向下，粒子向左偏转，由左手定则可知粒子带正电。带正电的粒子在S1和S2两板间加速，则要求电场强度的方向向下，那么S1板的电势高于S2板的电势。粒子在电场中加速，由动能定理有mv2＝qU，在磁场中偏转，则有r＝，联立两式解得r＝，由此式可以看出只增大U或只增大m时，粒子的轨道半径都变大。‎ ‎8．A　解析：根据左手定则，可知a正b负，所以C、D错；因为离子在场中所受合力为零，Bqv＝q，所以v＝＝‎1.3 m/s，A对，B错。‎ ‎9．答案：g－　－ 解析：在带电小球下滑的过程中，小球受重力、电场力、弹力、摩擦力和洛伦兹力，受力分析如图所示。‎ 在y方向 mg－Ff＝ma 摩擦力Ff＝μFN，弹力FN＝Bqv＋Eq 解得：a＝ 随着小球速度v增加，小球加速度减小。所以，小球向下做加速度逐渐减小的加速运动，最后加速度减小到零，小球做匀速直线运动。‎ 开始时，v＝0，此时加速度最大 amax＝g－ 匀速运动时，a＝0，速度最大，mg－μ(qvmaxB＋qE)＝0‎ 所以vmax＝－。‎ ‎10．答案：(1)　(2)＋ 解析：(1)由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得：‎ Bev＝ 则v＝ ‎(2)沿y轴正方向射入磁场的质子在磁场中运动了T，然后垂直电场方向射入匀强电场。质子在磁场中运动的时间tB＝T＝×＝。‎ 进入电场后质子做类平抛运动，y方向上的位移 y＝r＝at2＝t 解得：tE＝ 则：t＝tB＋tE＝＋。‎ ‎11．答案：(1)6 J　(2)‎‎1.2 m 解析：(1)在N点对A物体受力分析如图：‎ 此时qE＝qvNB，则vN＝＝ m/s＝2 m/s，‎ 从M→N由动能定理得：‎ mgh－Wf＝mv－0‎ Wf＝mgh－mv＝(1×10×0.8－×1×22)J＝6 J ‎(2)在P点对A物体受力分析如图 根据平衡条件得：qE＝mg qvPB＝mg 所以vP＝＝×＝2 m/s 从M→P根据动能定理得：‎ mgH－qEs＝mv－0‎ 所以s＝1.2 m。‎