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【优化指导】2022高考物理总复习 活页作业25 带电粒子在复合场中的运动及应用实例 新人教版
【优化指导】2022高考物理总复习 活页作业25 带电粒子在复合场中的运动及应用实例 新人教版
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活页作业(二十五) 带电粒子在复合场中的运动及应用实例1.(2022·海南高考)如图,在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场,电场方向竖直向下,磁场方向垂直于纸面向里.一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板.若不计重力,下列四个物理量中哪一个改变时,粒子运动轨迹不会改变( )A.粒子速度的大小 B.粒子所带电荷量C.电场强度 D.磁感应强度2.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,所以A图不正确;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,一定沿竖直线运动.答案:CD3.一重力不计的带电粒子以初速度v0(v0<)先后穿过宽度相同且相邻的有明显边界的匀强电场E和匀强磁场B,如图甲所示,电场和磁场对粒子总共做功W1;若把电场和磁场正交叠加,如图乙所示,粒子仍以v0的初速度穿过叠加场区,电场和磁场对粒子总共做功W2,比较W1、W2的大小( )8\nA.一定是W1=W2B.一定是W1>W2C.一定是W1<W2D.可能是W1>W2,也可能是W1<W24.如图所示,在匀强电场和匀强磁场共存的区域内,电场的电场强度为E,方向竖直向下,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向里,一质量为m的带电粒子,在场区内的一竖直平面内做匀速圆周运动,则可判断该带电质点( )A.带有电荷量为的正电荷B.沿圆周逆时针运动C.运动的角速度为D.运动的速率为5.(2022·福州模拟)如图所示,在平行线MN、PQ之间存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面的磁场(未画出),磁场的磁感应强度从左到右逐渐增大.一带电微粒进入该区域时,由于受到空气阻力作用,恰好能沿水平直线OO8\n′通过该区域.带电微粒所受的重力忽略不计,运动过程带电量不变.下列判断正确的是( )A.微粒从左到右运动,磁场方向向里B.微粒从左到右运动,磁场方向向外C.微粒从右到左运动,磁场方向向里D.微粒从右到左运动,磁场方向向外解析:由微粒恰好能沿水平直线OO′通过该区域说明洛伦兹力qvB与电场力qE平衡,微粒受到空气阻力作用,速度逐渐减小,沿运动方向磁场的磁感应强度必须逐渐增大.因此微粒从左到右运动;磁场方向向外,选项B正确.答案:B6.如图所示,某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E,在竖直平面内建立坐标系xOy,在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B,在y>0的空间内,将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放,此液滴则沿y轴的负方向,以加速度a=2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动,当液滴运动到坐标原点时,被安置在原点的一个装置瞬间改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变),随后液滴进入y<0的空间运动.液滴在y<0在的空间内的运动过程中( )A.重力势能一定不断减小B.电势能一定先减小后增大C.动能不断增大D.动能保持不变解析:带电液滴在y>0的空间内以加速度a=2g做匀加速直线运动,可知液滴带正电,且电场力等于重力,当液滴运动到坐标原点时变为负电荷,液滴进入y<0的空间内运动,电场力等于重力,液滴做匀速圆周运动,重力势能先减小后增大,电场力先做负功后做正功,电势能先增大后减小,动能保持不变,故选D.答案:D7.(2022·南昌一模)劳伦斯和利文斯设计的回旋加速器工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属半径为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2πRfB.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.质子离开回旋加速器时的最大动能与交流电频率f成正比8\nD.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∶解析:质子被加速后的最大速度不可能超过2πRT=2πRf,选项A正确.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U无关,与交流电频率f无关,选项B、C错误;质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后其动能之比等于2∶1,轨道半径之比为∶1,选项D错误.答案:A8.在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为q、质量为m的带电球体,管道半径略大于球体半径.整个管道处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,磁感应强度方向与管道垂直.现给带电球体一个水平速度v0,则在整个运动过程中,带电球体克服摩擦力所做的功可能为( )A.0 B.m2C.mv D.m解析:若带电球体所受的洛伦兹力qv0B=mg,带电球体与管道间没有弹力,也不存在摩擦力,故带电球体克服摩擦力做的功为0,A正确;若qv0B<mg,则带电球体在摩擦力的作用下最终停止,故克服摩擦力做的功为mv,C正确;若qv0B>mg,则带电球体开始时受摩擦力的作用而减速,当速度达到v=时,带电球体不再受摩擦力的作用,所以克服摩擦力做的功为m,D正确.答案:ACD9.目前有一种磁强计,用于测定地磁场的磁感应强度.磁强计的原理如图所示,电路有一段金属导体,它的横截面是宽为a、高为b的长方形,放在沿y轴正方向的匀强磁场中,导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流.已知金属导体单位体积中的自由电子数为n,电子电荷量为e,金属导电过程中,自由电子所做的定向移动可视为匀速运动.两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触,用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U,则磁感应强度的大小和电极M、N的正负为( )A.,M正、N负 B.,M正、N负C.,M负、N正 D.,M负、N正解析:由左手定则知,金属中的电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集,故M负,N8\n正.由F电=F洛即e=Bev,I=nevS=nevab,得B=.答案:C10.(2022·莱芜模拟)如图所示,真空中有一以(r,0)为圆心、半径为r的圆柱形匀强磁场区域,磁场的磁感强度大小为B,方向垂直纸面向里.磁场的上方有两等大的平行金属板MN,两板间距离为2r.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.当质子进入两板间时两板间可立即加上如图所示的电压,且电压从t=0开始变化,电压的最大值为,已知质子的电荷量为e,质量为m,质子在磁场中的偏转半径也为r,不计重力,求:(1)质子进入磁场时的速度大小;(2)若质子沿x轴正方向射入磁场,到达M板所需的时间;(3)若质子沿与x轴正方向成某一角度θ的速度射入磁场时,粒子离开磁场后能够平行于金属板进入两板间,求θ的范围以及质子打到M板时距坐标原点O的距离.解析:(1)由牛顿第二定律:evB=解得:v=.(2)如图:质子在磁场运动周期,t=T=进入MN间在0到时间内,质子不受电场力t2=在到T时间内,质子受的电场力.F=a=U=8\nx=at2=rt3=因此t=t1+t2+t3=+T.答案:(1) (2)+T11.(2022·眉山模拟)如图所示,在平面直角坐标系xOy中的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面向内的有界圆形匀强磁场区域(图中未画出);在第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场.一粒子源固定在x轴上坐标为(-L,0)的A点.粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为v的电子,电子恰好能通过y轴上坐标为(0,2L)的C点,电子经过磁场偏转后恰好垂直通过第一象限内与x轴正方向成15°角的射线ON(已知电子的质量为m,电荷量为e,不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用).求:(1)匀强电场的电场强度E的大小;(2)电子离开电场时的速度方向与y轴正方向的夹角θ;(3)圆形磁场的最小半径Rm.解析:(1)从A到C的过程中,电子做类平抛运动,有:L=at2,eE=ma2L=vt联立解得:E=.(2)设电子到达C点的速度大小为vC,方向与y轴正方向的夹角为θ.由动能定理,有mv-mv2=eEL解得vC=v.cosθ=v/vC=/2得θ=45°.8\n(3)画轨迹如图所示.电子在磁场中做匀速圆周运动的半径r==电子在磁场中偏转120°后垂直于ON射出.磁场最小半径为:Rm=PQ/2=rsin60°,得:Rm=.答案:(1) (2)45° (3)12.(2022·兰州检测)如图所示,第四象限内有互相正交的匀强电场E与匀强磁场B1,E的大小为1.5×103V/m,B1大小为0.5T;第一象限的某个矩形区域内,有方向垂直纸面的匀强磁场,磁场的下边界与x轴重合.一质量m=1×10-14kg.电荷量q=2×10-10C的带正电微粒以某一速度v沿与y轴正方向60°角从M点射入,沿直线运动,经P点后即进入处于第一象限内的磁场B2区域.一段时间后,小球经过y轴上的N点并与y轴正方向成60°角的方向飞出.M点的坐标为(0,-10),N点的坐标为(0,30),不计微粒重力,g取10m/s2.则求:(1)微粒运动速度v的大小;(2)匀强磁场B2的大小;(3)B2磁场区域的最小面积.8\n8
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高考总复习物理课件29 带电粒子在复合场中的运动
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高考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-26 00:46:20
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