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1、带电粒子在复合场中的运动1(2013年北京东城区模拟)带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将()A可能做直线运动B可能做匀减速运动C一定做曲线运动D可能做匀速圆周运动解析：带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动或匀速圆周运动，C正确答案：C2如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由正交的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B束，下列说法中正确的是
2、()A组成A、B束的离子都带正电B组成A、B束的离子质量一定不同C速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外DA束离子的比荷()大于B束离子的比荷解析：A与B两束离子由速度选择器进入磁场后，由左手定则可判断出A、B两束离子均带正电；离子在速度选择器中做匀速直线运动，两离子带正电，所受静电力与场强方向一致，水平向右，洛伦兹力必水平向左，且与静电力等大：BqvqEv，由左手定则可得速度选择器中的磁场方向应垂直于纸面向里；两离子进入磁场后做匀速圆周运动，观察可得圆周运动半径不同，依据r可得两离子的比荷不等，A束离子的圆周运动的半径较小，则比荷大于B束离子答案：AD3(2013年石家庄检测)劳伦斯和利文斯设计
3、出回旋加速器，工作原理示意图如图所示置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响则下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度不可能超过2RfB质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1D不改变磁感应强度B和交流电频率f，该回旋加速器的最大动能不变解析：粒子被加速后的最大速度受到D形盒半径R的制约，因v2Rf，A正确；粒子离开回旋加
4、速器的最大动能Ekmmv2m42R2f22m2R2f2，与加速电压U无关，B错误；根据R，Uqmv，2Uqmv，得质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1，C错误；因回旋加速器的最大动能Ekm2m2R2f2与m、R、f均有关，D错误答案：A4(2013年保定质检)在平面直角坐标系xOy中，第象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场，经x轴上的N点与x轴正方向成60角射入磁场，最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场，如图所示不计粒子重力，求(1)M
5、、N两点间的电势差UMN；(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r；(3)粒子从M点运动到P点的总时间t.解析：(1)设粒子过N点时的速度为v，有cos v2v0粒子从M点运动到N点的过程，有qUMNmv2mvUMN(2)粒子在磁场中以O为圆心做匀速圆周运动，半径为ON，有qvBr(3)由几何关系得ONrsin 设粒子在电场中运动的时间为t1，有ONv0t1t1粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期T设粒子在磁场中运动的时间为t2，有t2Tt2tt1t2t答案：(1)(2)(3)命题报告教师用书独具知识点题号带电粒子在复合场中受力及运动轨迹问题2、4、7、8回旋加速器、质谱仪及磁流体发电机原理1、3、5复
6、合场中功能关系的应用6、9、10带电粒子在复合场中两类偏转问题11、12一、选择题(本题共10小题，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1关于回旋加速器加速带电粒子所获得的能量，下列结论中正确的是()A只与加速器的半径有关，半径越大，能量越大B与加速器的磁场和半径均有关，磁场越强、半径越大，能量越大C只与加速器的电场有关，电场越强，能量越大D与带电粒子的质量和电荷量均有关，质量和电荷量越大，能量越大解析：回旋加速器中的带电粒子旋转半径与能量有关，速度越大，半径越大达到最大速度v时，半径增大到最大R，能量最大粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，满足qvB，则v，故Ekm
7、v2.R越大，能量越大；B越大，能量越大，A错误、B正确；Ek与加速器的电场无关，C错误；质量m变大时，Ek变小，D错误答案：B2(2013年杭州月考)有一个带电荷量为q、重力为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是()A一定做曲线运动B不可能做曲线运动C有可能做匀加速运动D有可能做匀速运动解析：由于小球在下落过程中速度变化，洛伦兹力会变化，小球所受合力变化，故小球不可能做匀速或匀加速运动，B、C、D错，A正确答案：A3(2013年常州模拟)1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发
8、明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是()A该束带电粒子带负电B速度选择器的P1极板带正电C在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D在B2磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小解析：根据左手定则可确定粒子带正电，A错误；由速度选择器中静电力和洛伦兹力方向相反知，P1板带正电，B正确；根据qvB，r，故可以确定C错误、D正确答案：BD4如图所示，质量为m，带电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成45角进入匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里如果微粒做匀速直线运动，则下列说法正确的是()A微粒受静电力、洛伦兹力、重力三个力作用B
9、微粒受静电力、洛伦兹力两个力作用C匀强电场的电场强度ED匀强磁场的磁感应强度B解析：因为微粒做匀速直线运动，所以微粒所受合力为零，受力分析如图所示，微粒在重力、静电力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，可知，qEmg，qvBmg，得电场强度E，磁感应强度B，因此A正确答案：A5如图所示为磁流体发电机的原理图：将一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷 ，产生电压如果射入的等离子体的初速度为v，两金属板的板长(沿初速度方向)为L，板间距离为d，金属板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于离子初速度方向，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间当发电机稳定发
10、电时，电流表的示数为I.那么板间电离气体的电阻率为()A.(R)B.(R)C.(R) D.(R)解析：当发电机稳定时，等离子体做匀速直线运动，所以qvBqEq，即UBdv，由I和r得(R)，故A正确答案：A6(2013年吉林实验中学一模)如图所示，一带电塑料小球质量为m，用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60，水平磁场垂直于小球摆动的平面当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为()A0 B2mgC4mg D6mg解析：设小球自左方摆到最低点时速度为v，则mv2mgL(1cos 60)，此时qvBmgm，当小球自右方摆到最低点时
11、，v大小不变，洛伦兹力方向发生变化，FTmgqvBm，得FT4mg，故C正确答案：C7(2013年厦门检测)如图所示，一束粒子(不计重力，初速度可忽略)缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域，再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域，其中磁场的方向如图所示，磁感应强度大小可根据实际要求调节，收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上则收集室收集到的是()A具有特定质量的粒子B具有特定比荷的粒子C具有特定速度的粒子 D具有特定动能的粒子解析：粒子在加速电场中由动能定理可得：qUmv2v ，粒子沿直线O1O2O3运动，则在相互正交的恒定匀强电场、磁场区域中必定受力平衡，可
12、得：qEBqvv为某一定值故选项B、C正确答案：BC8如图所示，虚线间空间存在由匀强电场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下列的哪个电磁混合场()解析：带电小球进入复合场时受力情况如图所示：A图中由于小球所受合力不为零，所以洛伦兹力不恒定，因此水平方向合力不可能保持为零，小球不可能沿直线运动；B图中垂直纸面向外的方向上只有一个洛伦兹力，所以这种情况下小球也不能沿竖直方向运动；C图中小球所受三个力的合力如果为零，小球就可以沿竖直线运动；D图中小球只受竖直方向两个力作用，一
13、定沿竖直线运动答案：CD9一重力不计的带电粒子以初速度v0(v0W2C一定是W1W2，也可能是W1W2解析：无论粒子带何种电荷，静电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，粒子在静电力方向上的位移减小了，静电力做的功比原来小了，即W2W1，B项正确答案：B10(2013年江西八校联考)如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m，电荷量为q，电场强度为E、磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g.小球由静止开始下滑直到稳定的过程中()A小球的加速度一直减小B小球的机械能和电势能的总和保持不变
14、C下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是vD下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v解析：对小球受力分析如图所示，则mg(EqqvB)ma，随着v的增加，小球加速度先增加，当EqqvB时达到最大值amaxg，继续运动，mg(qvBEq)ma，随着v的增加，a逐渐减小，所以A错误因为有摩擦力做功，机械能与电势能总和在减小，B错误若在前半段达到最大加速度的一半，则mg(EqqvB)m ，得v，若在后半段达到最大加速度的一半，则mg(qvBEq)m，得v，故C、D正确答案：CD二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11(15分)(2013年广州调研)如图所示，在xOy直角坐标系中，第象限内分布着方向垂直纸面向里的匀强磁场，第象限内分布着方向沿y轴负方向的匀强电场，初速度为零、带电荷
