《2015高三人教版物理总复习配套文档：第8章 单元小结练 带电粒子在叠加场、组合场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015高三人教版物理总复习配套文档：第8章 单元小结练 带电粒子在叠加场、组合场中的运动（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单元小结练单元小结练 带电粒子在叠加场、组合场中的运动带电粒子在叠加场、组合场中的运动(限时：45 分钟)一、单项选择题1.如图 1 所示，一电子束沿垂直于电场线与磁感线方向入射后偏向 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 1A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答案 D解析 电子射入极板间后，偏向 A 板，说明 EqBvq，由 E 可知，减小场强 E 的方Ud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2导体导电是导体中的自由电荷
2、定向移动的结果，这些可以移动的电荷又叫载流子，例如金属导体中的载流子就是自由电子现代广泛应用的半导体材料可以分成两大类，一类是 N 型半导体，它的载流子为电子；另一类为 P 型半导体，它的载流子是“空穴”(相当于带正电的粒子)如果把某种材料制成的长方体放在匀强磁场中，磁场方向如图 2所示，且与前、后侧面垂直长方体中通有水平向右的电流，测得长方体的上、下表面M、N 的电势分别为 M、N，则该种材料( )图 2A如果是 P 型半导体，有 MNB如果是 N 型半导体，有 MN，选项 B 错误如果是金属导体，它的载流子是电子，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力指向 N，电子向 N 偏移，有 MN，选项
3、 D 错误3.如图 3 所示的虚线区域内，存在垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场一带电粒子 a(不计重力)以一定的初速度由左边界的 O 点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的 O点(图中未标出)穿出若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子 b(不计重力)仍以相同初速度由 O 点射入，从区域右边界穿出，则粒子 b( )图 3A穿出位置一定在 O点下方B穿出位置一定在 O点上方C在电场中运动时，电势能一定减小D在电场中运动时，动能一定减小答案 C解析 a 粒子要在电场、磁场的复合场区内域做直线运动，则该粒子一定沿水平方向做匀速直线运动，故对粒子 a 有：BqvEq，即
4、只要满足 EBv 无论粒子带正电还是负电，粒子都可以沿直线穿出复合场区域；当撤去磁场只保留电场时，粒子 b 由于电性不确定，故无法判断从 O点的上方还是下方穿出，选项 A、B 错误；粒子 b 在穿过电场区域的过程中必然受到电场力的作用而做类平抛运动，电场力做正功，其电势能减小，动能增大，故 C 项正确，D 项错误4.如图 4 所示，两导体板水平放置，两板间电势差为 U，带电粒子以某一初速度 v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又沿垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的 M、N 两点间的距离 d 随着 U 和 v0的变化情况为( )图 4Ad 随 v0增
5、大而增大，d 与 U 无关Bd 随 v0增大而增大，d 随 U 增大而增大Cd 随 U 增大而增大，d 与 v0无关Dd 随 v0增大而增大，d 随 U 增大而减小答案 A解析 设粒子从 M 点进入磁场时的速度大小为 v，该速度与水平方向的夹角为 ，故有 v.粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为 r.而 MN 之间的距离为 d2rcos v0cos mvqB.联立解得 d2，故选项 A 正确mv0qB二、多项选择题5如图所示，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 m)从正交或平行的电磁复合场上方的某一高度自由落下，那么，带
6、电小球可能沿直线通过的是( )答案 CD解析 带电小球进入复合场时受力情况：其中只有 C、D 两种情况下合外力可能为零或与速度的方向相同，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6.利用如图 5 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 5A上表面电
7、势高B下表面电势高C该导体单位体积内的自由电子数为IedbD该导体单位体积内的自由电子数为BIeUb答案 BD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，A 错误，B 正确再根据e evB，IneSvnebdv 得 n，故 D 正确，C 错误UdBIeUb三、计算题7如图 6 所示，在 xOy 坐标系中，x 轴上的 N 点到 O 点的距离是 12 cm，虚线 NP 与 x 轴负向的夹角是 30.第象限内 NP 的上方有匀强磁场，磁感应强度 B1 T，第象限内有匀强电场，方向沿 y 轴正向将一质量 m81010 kg、电荷量 q1104 C 带正电粒子，从电场
8、中 M(12，8)点由静止释放，经电场加速后从 N 点进入磁场，又从 y轴上 P 点穿出磁场不计粒子重力，取 3，求：图 6(1)粒子在磁场中运动的速度 v；(2)粒子在磁场中运动的时间 t；(3)匀强电场的电场强度 E.答案 (1)104 m/s (2)1.6105 s (3)5103 V/m解析 (1)粒子在磁场中的轨迹如图，由几何关系得粒子做圆周运动的轨道半径R 12 cm0.08 m23由 qvBm得v2Rv104 m/s(2)粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角为 120，则有t1.6105 s1203602mqB(3)由 qEd mv2得 E5103 V/m12mv22qd8如图 7 所
9、示，M、N 为两块带等量异种电荷的平行金属板，两板间电压可取从零到某一最大值之间的任一数值静止的带电粒子带电荷量为q，质量为 m(不计重力)，从靠近 M 板的 P 点经电场加速后，从小孔 Q 进入 N 板右侧的匀强磁场区域，磁感应强度大小为 B，方向垂直于纸面向外，CD 为磁场边界上的一绝缘板，它与 N 板的夹角为45，孔 Q 到板的下端 C 的距离为 L，当 M、N 两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在 CD 板上，求：图 7(1)两板间电压的最大值 Um；(2)CD 板上可能被粒子打中的区域的长度 s；(3)粒子在磁场中运动的最长时间 tm.答案 (1) (2)(2)L (3)qB2L22
10、m2mBq解析 (1)M、N 两板间电压取最大值时，粒子恰垂直打在 CD 板上，所以圆心在 C 点，如图所示，CHQCL故半径 r1L又因为 qv1Bmv2 1r1且 qUm mv ，所以 Um.122 1qB2L22m(2)设粒子在磁场中运动的轨迹与 CD 板相切于 K 点，此轨迹的半径为 r2，设圆心为A，在AKC 中：sin 45r2Lr2解得 r2(1)L，即r2(1)L2KC2所以 CD 板上可能被粒子打中的区域的长度 s，即HKsr1r2(2)L2(3)打在 Q、E 间的粒子在磁场中运动的时间最长，均为半个周期，所以 tm .T2mBq9中国著名物理学家、中国科学院院士何泽慧教授曾
11、在 1945 年首次通过实验观察到正、负电子的弹性碰撞过程有人设想利用电场、磁场控制正、负电子在云室中运动来再现这一过程实验设计原理如下：在如图 8 所示的 xOy 平面内，A、C 二小孔距原点的距离均为 L，每隔一定的时间源源不断地分别从 A 孔射入正电子，C 孔射入负电子，初速度均为 v0，方向垂直 x 轴，正、负电子的质量均为 m，电荷量均为 e(忽略电子之间的相互作用)在 y 轴的左侧区域加一水平向右的匀强电场，在 y 轴的右侧区域加一垂直纸面的匀强磁场(图中未画出)，要使正、负电子在 y 轴上的 P(0，L)处相碰求：图 8(1)电场强度 E 的大小；磁感应强度 B 的大小及方向；(
12、2)P 点相碰的正、负电子的动能之比和射入小孔的时间差 t.答案 见解析解析 (1)对 A 处进入的正电子，由类平抛运动规律得：Lv0tAL at t122 AEe2m 2 A得 E2mv2 0eL对 C 处进入的负电子，由牛顿第二定律得 ev0Bmv2 0LB，方向垂直纸面向外mv0eL(2)设 P 点相碰的正、负电子的动能分别为 EkA、EkC.对 A 处进入的正电子，由动能定理得：EeLEkA，所以 EkAmv2 025mv2 02故 EkAEkC51从 C 进入的负电子运动的时间为 tC903602Lv0L2v0从 A 进入的正电子运动的时间 tALv0ttCtA，得 tL2v0Lv02L2v0
