山东专用2020版高考物理一轮复习第九章专题探究七带电粒子在复合场中的运动练习含解析新人教版.pdf
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1、专题探究七 带电粒子在复合场中的运动专题探究七 带电粒子在复合场中的运动 1.一个电子穿过某一空间而未发生偏转,则( D ) A.此空间一定不存在磁场 B.此空间一定不存在电场 C.此空间可能只有匀强磁场,方向与电子速度方向垂直 D.此空间可能同时有电场和磁场 解析:此空间可能只有磁场,但与电子运动方向平行,电子不受力而不偏转,选项 A,C 错误;此 空间可能存在电场且与电子运动方向共线,电子受电场力而做直线运动,选项 B 错误;空间同 时存在电场和磁场,当二者平行、与电子速度共线,或二者垂直,电子所受电场力与洛伦兹力 平衡时,电子穿过该空间不偏转,选项 D 正确. 2.(多选)如图所示是磁流
2、体发电机的示意图,两平行金属板 P,Q 之间有一个很强的磁场.一 束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)沿垂直于磁场的方向喷入磁场. 把 P,Q 与电阻 R 相连接.下列说法正确的是( BD ) A.Q 板的电势高于 P 板的电势 B.R 中有由 a 向 b 方向的电流 C.若只改变磁场强弱,R 中电流保持不变 D.若只增大粒子入射速度,R 中电流增大 解析:等离子体进入磁场,根据左手定则,正电荷向上偏,打在上极板上,负电荷向下偏,打在 下极板上.所以上极板带正电,下极板带负电,则P板的电势高于Q板的电势,流过电阻电流方 向由 a 到 b,选项 A 错误,B 正确;只改变磁场
3、强弱,当电场力等于磁场力,有 q =qvB,则有 U=Bdv,再由欧姆定律 I=,电流与磁感应强度成正比,选项 C 错误;由上分析可知, 若只增大粒子入射速度,R 中电流也会增大,选项 D 正确. 3.如图所示,一束含有 H H的带电粒子束从小孔O1处射入速度选择器,其中沿直线O1O2运动 的粒子在小孔 O2处射出后垂直进入偏转磁场,最终打在 P1,P2两点,不计粒子间的相互作用. 则( B ) A.打在 P1点的粒子是 H B.O2P2的长度是 O2P1长度的 2 倍 C H 粒子与 H 粒子在偏转磁场中运动的周期之比为 21 D H 粒子与 H 粒子在偏转磁场中运动半个周期的时间之比为 1
4、1 解析:带电粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,所以 qvB=m,则 r=,可 知粒子的比荷越大,则运动的半径越小,所以打在 P1点的粒子是 H ,打在 P2点的粒子是 H, 选 项 A 错误;因 H 粒子与 H 粒子在偏转磁场中运动的半径比为 12,则 O2P1和 O2P2长度之比 为 12,选项B 正确;带电粒子在沿直线通过速度选择器时,电场力与洛伦兹力大小相等方向 相反,即 qvB1=qE,所以 v=,可知从粒子速度选择器中射出的粒子具有相等的速度;粒子运 动的周期 T= , 则 H 粒子与 H 粒子在偏转磁场中运动的周期之比为 12,运动半个周期, 则时间之比也为 12,
5、选项 C,D 错误. 4.(2018河北邯郸期中)(多选)如图所示为一个质量为m,带电荷量为+q的圆环,可在水平放 置的粗糙细杆上自由滑动,细杆处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,圆环以初速度 v0向右运 动直至处于平衡状态,则圆环克服摩擦力做的功可能为( ABD ) A.0 B. m C. D. m(-) 解析:当 qv0B=mg 时,圆环不受支持力和摩擦力,摩擦力做功为零,选项 A 正确;当 qv0Bmg 时,圆环先做减速运动,当 qvB=mg 时,不受摩擦力,做匀速直线运动.当 qvB=mg 时得 v=,根据动能定理得 -W= mv2- m,代入解得 W= m(-),选项 C 错 误,D
6、 正确. 5.(2019江西高三毕业班质检)如图所示的虚线区域内,充满垂直纸面向内的匀强磁场和竖 直向上的匀强电场,一带电颗粒 A 以一定初速度由左边界的 O 点射入磁场、 电场区域,恰好沿 水平直线从区域右边界 O点穿出,穿出时速度的大小为 vA,若仅撤去磁场,其他条件不变,另 一个相同的颗粒 B 仍以相同的速度由 O 点射入并从区域右边界穿出,穿出时速度的大小为 vB, 则颗粒 B( D ) A.穿出位置一定在 O点上方,vBvA C.穿出位置一定在 O点下方,vBvA 解析:设带电颗粒从 O 位置飞入的速度为 v0,若带电颗粒 A 带负电,其电场力、重力、洛伦兹 力均向下,与运动方向垂直
7、,不可能做直线运动,颗粒 A 一定为正电荷,且满足 mg=Eq+Bqv0,做 匀速直线运动,故vA=v0.若仅撤去磁场,由于mgEq,带电颗粒B向下偏转,穿出位置一定在O 点下方,合力对其做正功,故 vBv0,因此 vBvA,D 正确. 6.(多选)向下的匀强电场和水平方向的匀强磁场(图中未画出)正交的区域里,一带电粒子从 a 点由静止开始沿曲线 abc 运动到 c 点时速度变为零,b 点是运动中能够到达的最高点,如图 所示,若不计重力,下列说法中正确的是( ABC ) A.粒子肯定带负电,磁场方向垂直于纸面向里 B.a,c 点处于同一水平线上 C.粒子通过 b 点时速率最大 D.粒子到达 c
8、 点后将沿原路径返回到 a 点 解析:粒子开始受到电场力作用而向上运动,受到向右的洛伦兹力作用,则知电场力方向向上, 故粒子带负电.根据左手定则判断磁场方向垂直于纸面向里,选项 A 正确;将粒子在 c 点的状 态与 a 点进行比较,c 点的速率为零,动能为零,根据能量守恒可知,粒子在 c 与 a 两点的电势 能相等,电势相等,则 a,c 两点应在同一条水平线上.由于在 a,c 两点粒子的状态(速度为零, 电势能相等)相同,粒子将在c右侧重现前面的曲线运动,因此,粒子是不可能沿原曲线返回a 点的,选项B正确;D错误;根据动能定理得,粒子从a运动到b点的过程电场力做功最多,则b 点速度最大,选项
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