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1、8.3带电粒子在复合场中的运动一、单项选择题(本题共6小题，每小题7分，共计42分，每小题只有一个选项符合题意)1带正电的甲、乙、丙三个粒子(不计重力)分别以速度v甲、v乙、v丙垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中，其轨迹如图所示，则下列说法正确的是()Av甲v乙v丙Bv甲v乙v丙C甲的速度可能变大D丙的速度不一定变大2如图所示，在长方形abcd区域内有正交的电磁场，abbc/2L，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)()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3
2、如图所示，一个带正电的滑环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场中，现给滑环一个水平向右的瞬时作用力，使其开始运动，则滑环在杆上的运动情况不可能的是()A始终做匀速运动B始终做减速运动，最后静止于杆上C先做加速运动，最后做匀速运动D先做减速运动，最后做匀速运动4空间存在如图所示的匀强电场E和匀强磁场B.下面关于带电粒子在其中运动情况的判断，正确的是()A若不计重力，粒子做匀速运动的方向可沿y轴正方向，也可沿y轴负方向B若不计重力，粒子可沿x轴正方向做匀加速直线运动C若重力不能忽略，粒子不可能做匀速直线运动D若重力不能忽略，粒子仍可能做匀速直线运动5如图所示，表面粗
3、糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、强度为B的匀强磁场中质量为m、带电量为Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑，在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是()A滑块受到的摩擦力不变B滑块到达地面时的动能与B的大小无关C滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下DB很大时，滑块可能静止于斜面上6如图，竖直放置的平行板电容器，A板接电源正极，B板接电源负极，在电容器中加一与电场方向垂直、水平向里的匀强磁场一批带正电的微粒从A板中点小孔C射入，射入的速度大小方向各不相同，考虑微粒所受重力，微粒在平行板A、B间运动过程中()A所有微粒的动能都将增加B所有微粒的机械能都将不变C有的微粒可以做匀速圆周运动D有的微粒
4、可能做匀速直线运动二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共计28分，每小题有多个选项符合题意，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，错选或不答的得0分)7如图所示，虚线间空间内存在由匀强电场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的是() 8导电是导体中的自由电荷定向移动，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是自由电子，现在广泛应用的半导体材料分成两大类，一类是n型半导体，它的载流子为电子；另一类是P型半导体，它的载流子是“空穴”；相当于带正电的粒子，P型
5、半导体导电，相当于带正电粒子做定向移动，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电势分别是M和N，则有()A如果是P型半导体，有MNC如果是P型半导体，有MND如果是金属导体，有MN9(2012年淮安模拟)北半球某处，地磁场水平分量B10.8104 T，竖直分量B20.5104 T，海水向北流动，海洋工作者测量海水的流速时，将两极板插入此海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距d20 m，如图所示，与两极板相连的电压表(可看做是理想电压表)示数为U0.2 mV，则()A西侧极板电势高，东侧极
6、板电势低B西侧极板电势低，东侧极板电势高C海水的流速大小为0.125 m/sD海水的流速大小为0.2 m/s10环形对撞机是研究高能粒子的重要装置，其核心部件是一个高度真空的圆环状的空腔若带电粒子初速度可视为零，经电压为U的电场加速后，沿圆环切线方向注入对撞机的环状空腔内，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.带电粒子将被限制在圆环状空腔内运动要维持带电粒子在圆环内做半径确定的圆周运动，下列说法中正确的是()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和磁感应强度B，加速
7、电压U越大，粒子运动的周期越小D对于给定的带电粒子和磁感应强度B，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变三、计算题(本题共2小题，共计30分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11(15分)如图所示，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，设不计空气阻力；求：(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)若在空间再加上一个垂直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？12(15分)(2012年
8、南通模拟)如图所示为一种质谱仪示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成已知：静电分析器通道的半径为R，均匀辐射电场的场强为E.磁分析器中有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.忽略重力的影响问： (1)为了使位于A处电荷量为q、质量为m的离子，从静止开始经加速电场加速后沿图中圆弧虚线通过静电分析器，加速电场的电压U应为多大？(2)离子由P点进入磁分析器后，最终打在感光胶片上的Q点，该点距入射点P多远？1解析：由左手定则可判断正电荷所受洛伦兹力向上，而所受的电场力向下，由运动轨迹可判断qv甲BqE即v甲，同理可得v乙，v丙，所以v甲v乙v丙，故A正确、B错；电场力对甲做负功，甲的速度一定减
9、小，对丙做正功，丙的速度一定变大，故C、D错误答案：A2解析：由粒子做直线运动可知qv0BqE；撤去磁场粒子从c点射出可知qEma，at2v0，v0tL，所以撤除电场后粒子运动的半径r.答案：C3解析：给滑环一个瞬时作用力，滑环获得一定的速度v，当qvBmg时，滑环将以v做匀速直线运动，故A正确当qvBmg时，滑环受摩擦阻力做减速运动，直到停下来，故B正确当qvBmg时，滑环先做减速运动，当减速到qvBmg后，以速度v做匀速直线运动，故D对由于摩擦阻力作用，环不可能做加速运动，故C错，应选C.答案：C4解析：若不计重力，当正电荷沿y轴正方向运动时，所受电场力沿x轴正方向，所受洛伦兹力沿x轴负方
10、向；当二者满足qEqvB时，粒子做匀速直线运动当粒子带负电时，电场力与洛伦兹力均反向，仍可做匀速直线运动但当粒子沿y轴负方向运动时，电场力与洛伦兹力总是同向的，粒子受力不能平衡，故不能做匀速直线运动，A错误；粒子沿x轴正方向运动时，因洛伦兹力沿y轴方向，粒子一定要偏转，故B错；重力不能忽略时，只要粒子运动方向和受力满足如图所示条件，粒子就可能做匀速直线运动，C错、D正确答案：D5解析：物体受重力、支持力、垂直于斜面向下的洛伦兹力和沿斜面向上的摩擦力四个力的作用初始时刻洛伦兹力为0，物体在重力和摩擦力的作用下沿斜面向下运动，随着速度v的增大，洛伦兹力qvB增大，物体受到的弹力增大，引起摩擦力增大
11、，当mgsin (mgcos qvB)时，物体开始做匀速运动综上所述，选项C正确答案：C6解析：重力和电场力的合力方向与速度方向的夹角可能大于90，故合力可能做负功，A错误由于电场力做功，故机械能要发生变化，B错误重力和电场力方向互相垂直时，其作用效果不可能抵消，C错误微粒所受重力、电场力、洛伦兹力的合力可能为零，故D正确答案：D7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项中洛伦兹力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上，合力与速度方向将产生夹角，小球做曲线运动，所以A错B项中洛
12、伦兹力会使运动方向发生改变，小球不可能沿直线运动答案：CD8解析：根据左手定则，“空穴”载流子受洛伦兹力向下，偏向N表面，即N表面带正电，NM；n型半导体和金属导体，电子受洛伦兹力向下，偏向N表面，即N表面带负电，MN，故选A、B、D.答案：ABD9解析：由于海水向北流动，地磁场有竖直向下的分量，由左手定则可知，正电荷偏向西侧极板，负电荷偏向东侧极板，即西侧极板电势高，东侧极板电势低，故选项A正确；对于流过两极板间的带电粒子有：qvB2q，即v m/s0.2 m/s，故选项D正确答案：AD10解析：带电粒子经过加速电场后速度为qUmv2，所以v带电粒子以该速度进入对撞机的环状空腔内，且在圆环内
13、做半径确定的圆周运动，半径R，对于给定的加速电压，即U一定，当R确定时，则带电粒子的比荷q/m越大，磁感应强度B应越小，A错误、B正确；带电粒子的运动周期为T，与带电粒子的速度无关，当然就与加速电压U无关，因此，对于给定的带电粒子和磁感应强度B，不管加速电压U多大，粒子运动的周期都不变，C错、D正确答案：BD11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.(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，R由几何关系得：R2x2(Rh)2其中xv0tv0由以上几式解得：B.答案：(1)(2)12解析：(1)离子在加速电场中加速，根据动能定理有qUmv2.离子在辐射电场中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，有qEm，解得UER.(2)离子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有qvBm，由、式得r ，故PQ2r .答案：(1)ER(2)
