《2013高考一轮：第九章磁场第3单元带电粒子在复合场中的运动.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高考一轮：第九章磁场第3单元带电粒子在复合场中的运动.（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.有一带电荷量为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1 所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间 时 () 图 1 A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平衡状态，也不可能在电、 磁场中做匀变速运动。 答案： A 2(双选 )如图 2 所示，虚线空间中存在由匀强电场E 和匀强磁场B 组成的正交或平行 的电场和磁场，有一个带正电小球(电荷量为 q，质量为
2、m)从正交或平行的电磁混合场上 方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的是() 图 2 解析： 带电小球进入复合场时受力情况： A 项，B 项，C 项，D 项。其中只有C、D 两种情况下合外力 可能为零，所以有可能沿直线通过复合场区域，A 项中力 qvB 随速度 v 的增大而增大，所 以三力的合力不会总保持在竖直方向，合力与速度方向将产生夹角，做曲线运动，所以A 错。 答案： CD 3如图 3 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E 和磁场B 的方
3、向可能是(不计离子重力及其之间相互作用 力)() 图 3 AE 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： 正离子束打到第象限，相对原入射方向向下，所以电场E 方向向下；根据左 手定则可知磁场B 方向向上，故A 正确。 答案： A 4.如图 4 所示，一电子束垂直于电场线与磁感应线方向入射后偏向A 极板，为了使电 子束沿射入方向做直线运动，可采用的方法是() 图 4 A将变阻器滑动头P 向右滑动 B将变阻器滑动头P 向左滑动 C将极板间距离适当减小 D将极板间距离适当增大 解析： 电子入射极板后，偏向A 板，说明 EqBvq，由 E U d 可
4、知，减小场强E 的方法 有增大板间距离，和减小板间电压，故C 错误， D 正确；而移动滑动头P 并不能改变板间 电压，故A、B 均错误。 答案： D 5.如图 5 所示，一块通电金属板放在磁场中，板面与磁场垂直，板内通有如图所示方向 的电流， a、b 是金属板左、右边缘上的两点，若a、b 两点的电势分别为 a和 b，两点的 电势相比有 () 图 5 A ab B ab C abD无法确定 解析： 由左手定则知，金属板内向下运动的自由电子必受向左的洛伦兹力作用，故最 后金属板的左侧面聚集自由电子，电势低；右侧面聚集正电荷，电势高，即 ab。 答案： C 6如图 6 所示，在长方形abcd区域内有
5、正交的电磁场，ab bc 2 L，一带电粒子从 ad 的中点垂直于电场和磁场方向射入，恰沿直线从bc边的中点P 射出， 若撤去磁场， 则粒 子从 c 点射出；若撤去电场，则粒子将(重力不计 ) () 图 6 A从 b 点射出 B从 b、P 间某点射出 C从 a 点射出 D从 a、b 间某点射出 解析： 由粒子做直线运动可知qv0BqE；撤去磁场后由粒子从 c点射出可知qE ma， v0tL， at 2v0，所以撤除电场后粒子运动的半径 r mv0 qB L 2，即从 a 点射出。 答案： C 7一重力不计的带电粒子以初速度v0(v0W2 C一定是W1W2, 也可能是 W1W2 解析： 无论粒子
6、带何种电荷，电场力和洛伦兹力的方向总是相反的，因此，把电场和 磁场正交叠加时， 粒子在电场力方向上的位移减小了，电场力做的功比原来小了，即 W2W1， B 项正确。 答案： B 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8 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
7、 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 V，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 () 图 8 A 1.3 m/s，a 正、 b 负B2.7 m/s，a 正、 b 负 C 1.3 m/s，a 负、 b 正D2.7 m/s，a 负、 b 正 解析： 由于正负离子在匀强磁场中垂直于磁场方向运动，利用左手定则可以判断：a 电 极带正电， b 电极带负电。血液流动速度可根据离子所受的电场力和洛伦兹力的合力为0， 即 qvBqE 得 v E B U Bd1.3 m/s。 答案： A 9环形对撞机是研究高能离子的重要装
8、置，如图9 所示正、负离子由静止经过电压为 U 的直线加速器加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的真空环状空腔内，空腔内存在着与 圆环平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B。(两种带电粒子将被局限在环状空腔内， 沿相反方向做半径相等的匀速圆周运动，从而在碰撞区迎面相撞)为维持带电粒子在环状空 腔中的匀速圆周运动，下列说法正确的是() 图 9 A对于给定的加速电压，带电粒子的比荷 q m越大，磁感应强度 B 越大 B对于给定的加速电压，带电粒子的比荷 q m越大，磁感应强度 B 越小 C对于给定的带电粒子，加速电压U 越大，粒子运动的周期越小 D对于给定的带电粒子，不管加速电压U 多大，粒子运动的周
9、期都不变 解析： 在加速器中qU1 2mv 2，在环状空腔内做匀速圆周运动的半径 r mv qB ，即 r 1 B 2mU q ，所以在半径不变的条件下 q m越大， B 越小，选项 B 正确；粒子在空腔内的周期T 2 r v ，故加速电压越大，粒子的速率v 越大，其周期越小，选项C 正确。 答案： BC 10.利用如图10 所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一 块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为 d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图 示方向电流I 时，在导体上、 下表面间用电压表可测得电压为U。已知自由电子的电荷量为 e，则下列判断正确的是() 图 10
10、上表面电势高下表面电势高该导体单位体积内的自由电子数为 I edb 该 导体单位体积内的自由电子数为 BI eUb AB CD 解析： 画出平面图如图所示，由左手定则可知，自由电子向上表面 偏转， 故下表面电势高，故正确， 错误。 再根据 eU d evB，IneSv nebdv 得 n BI eUb，故正确，错误。 答案： B 11如图 11 所示，一质量为m、电荷量为q的带正电的小球以水平初速度v0从离地高 为 h 的地方做平抛运动，落地点为N，不计空气阻力，求： 图 11 (1)若在空间加一个竖直方向的匀强电场，使小球沿水平方向做匀速直线运动，则场强 E 为多大？ (2)若在空间再加上一
11、个垂直于纸面向外的匀强磁场，小球的落地点仍为N，则磁感应 强度 B 为多大？ 解析： (1)由于小球受电场力和重力且做匀速直线运动，故qEmg，所以 E mg q 。 (2)再加上匀强磁场后，由于重力与电场力平衡，故小球在洛伦兹力作用下做匀速圆周 运动 Rmv 0 qB 由几何关系得： R 2x2(Rh)2 其中 xv0tv0 2h g 由以上几式解得：B 2mgv0 q 2v0 2gh. 答案： (1)mg q (2) 2mgv0 q 2v0 2gh 12.如图 12 所示，真空中有以(r,0)为圆心，半径为r 的圆柱形匀强磁场区域，磁场的磁 感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，在yr 的
12、虚线上方足够大的范围内，有方向水 平向左的匀强电场，电场强度的大小为E，从 O 点向不同方向发射速率相同的质子，质子 的运动轨迹均在纸面内，设质子在磁场中的偏转半径也为r，已知质子的电量为e，质量为 m，不计重力及阻力的作用，求： 图 12 (1)质子射入磁场时的速度大小。 (2)速度方向沿x 轴正方向射入磁场的质子，到达y 轴所需的时间。 (3)速度方向与x 轴正方向成30 角 (如图所示 )射入磁场的质子，到达y 轴的位置坐标。 解析： (1)质子射入磁场后做匀速圆周运动， 由 evBmv 2 r 可得 v eBr m (2)质子沿 x 轴正方向射入磁场后经 1 4圆弧后以速度 v 垂直于
13、电场方向进入电场，在磁场 中运动的时间 t1 T 4 m 2eB 进入电场后做类平抛运动，设到达y 轴所用时间为t2， 则 r 1 2 eE m t2 2，因此有 t2 2mr eE 所求时间为tt1t2 m 2eB 2mr eE (3)由数学知识知，四边形 OOCO是平行四边形， 故质子在磁 场中转过120 角后从 C 点垂直电场线射出磁场进入电场，如图所示。 C 点距 y 轴的距离为 x1rr sin30 1.5r 设质子从进入电场至到达y轴所需时间为t3，则 15r 1 2 eE m t3 2 t3 3rm eE 质子在电场中沿y 轴方向做匀速直线运动，因此在电场中上移距离 yvt3Br 3er mE 质子到达y轴的位置为 yry rBr 3er mE 即到达 y轴的位置坐标为 (0，rBr 3er mE) 答案： (1)eBr m (2) m 2eB 2mr eE (3)(0，rBr 3er mE)
