2020版高考物理一轮复习 第九章 课时作业32 带电粒子在叠加场中的运动 新人教版

课时作业32带电粒子在叠加场中的运动时间：45分钟1某空间存在匀强磁场和匀强电场一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动下列因素与完成上述两类运动无关的是(C)A磁场和电场的方向 B磁场和电场的强弱C粒子的电性和电量 D粒子入射时的速度解析：由于带电粒子做匀速直线运动，对带电粒子进行受力分析知，电场力与磁场力平衡，qEqvB，即v，由此式可知，粒子入射时的速度、磁场和电场的强弱及方向有确定的关系，故A、B、D错误，C正确2如图所示是实验室里用来测量磁场力的一种仪器电流天平某同学在实验室里用电流天平测算通电螺线管中的磁感应强度，若他测得CD段导线长度为4102 m，天平(等臂)平衡时钩码重力为4105 N，通过导线的电流I0.5 A由此，测得通电螺线管中的磁感应强度B为(A)A2.0103 T，方向水平向右B5.0103 T，方向水平向右C2.0103 T，方向水平向左D5.0103 T，方向水平向左解析：天平(等臂)平衡时，CD段导线所受的安培力大小与钩码重力大小相等，即Fmg，由FBIL得B2.0103 T；根据安培定则可以知道磁感应强度的方向水平向右，所以A正确，B、C、D错误3速度相同的一束粒子(不计重力)由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列相关说法中正确的是(C)A该束粒子带负电B速度选择器的P1极板带负电C能通过狭缝S0的粒子的速度等于D粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝S0，则粒子的比荷越小解析：根据该束粒子进入匀强磁场B2时向下偏转，由左手定则判断出该束粒子带正电，选项A错误；粒子在速度选择器中做匀速直线运动，受到电场力和洛伦兹力作用，由左手定则知洛伦兹力方向竖直向上，则电场力方向竖直向下，因粒子带正电，故电场强度方向向下，速度选择器的P1极板带正电，选项B错误；粒子能通过狭缝，电场力与洛伦兹力平衡，有qvB1qE，得v，选项C正确；粒子进入匀强磁场B2中受到洛伦兹力做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律有qvB2m，得r，可见v、B2一定时，半径r越小，则越大，选项D错误4(多选)磁流体发电是一项新兴技术如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场图中虚线框部分相当于发电机，把两个极板与用电器相连，则(BD)A用电器中的电流方向从B到AB用电器中的电流方向从A到BC若只减小磁感应强度，发电机的电动势增大D若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大解析：首先对等离子体进行动态分析：开始时由左手定则判断正离子所受洛伦兹力方向向上，负离子所受洛伦兹力方向向下，则正离子向上板聚集，负离子向下板聚集，两板间产生了电势差，即金属板变为一电源，且上板为正极，下板为负极，所以通过用电器的电流方向从A到B，故B正确，A错误；此后的正离子除受到向上的洛伦兹力F洛外，还受到向下的电场力F，最终二力达到平衡，即最终等离子体将匀速通过磁场区域，由qvBq，解得EBdv，所以电动势E与喷入粒子的速度大小v及磁感应强度大小B成正比，故D正确，C错误5(多选)在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件在E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，M、N间的电压为UH.已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的有(AB)AN端电势高于M端电势B磁感应强度越大，MN间电势差越大C将磁场方向变为与薄片的上、下表面平行，UH不变D将磁场和电流分别反向，N端电势低于M端电势解析：根据左手定则可知载流子所受洛伦兹力的方向指向N端，载流子向N端偏转，则N端电势高，故A正确；设M、N间的距离为d，薄板的厚度为h，则UEd，EqqvB，则IneSvnedhv，代入解得U，故B正确；将磁场方向变为与薄板的上、下表面平行，载流子不偏转，所以UH发生变化，C错误；将磁场和电流分别反向，N端的电势仍然高于M端电势，D错误6如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E、方向与水平线成60角，磁场的方向垂直纸面向里一个带正电小球从电磁复合场上方高度为h处自由落下，并沿直线通过电磁复合场，重力加速度为g.求：(1)带电小球刚进入复合场时的速度；(2)磁场的磁感应强度及带电小球的比荷解析：(1)小球自由下落h的过程中机械能守恒，有mghmv2，解得v.(2)小球在复合场中运动时受力情况如图所示，水平方向：有F洛F电cos60，即qvBEqcos60，得B；竖直方向，有Eqsin60mg，解得.答案：(1)(2)7(2019湖南郴州一模)如图所示，甲是不带电的绝缘物块，乙是带正电的物块，甲、乙叠放在一起，置于粗糙的绝缘水平地面上，地面上方有水平方向的匀强磁场现加一个水平向左的匀强电场，发现甲、乙无相对滑动并一同水平向左加速运动，在加速运动阶段(B)A甲、乙两物块间的摩擦力不变B甲、乙两物块做加速度减小的加速运动C乙物块与地面之间的摩擦力不断减小D甲、乙两物块可能做匀加速直线运动解析：以甲、乙整体为研究对象，分析受力如图甲所示，随着速度的增大，F洛增大，FN增大，则乙物块与地面之间的摩擦力f不断增大，故C错误；由于f增大，F电一定，根据牛顿第二定律得，加速度a减小，甲、乙两物块做加速度不断减小的加速运动，最后一起匀速运动，故B正确，D错误；对甲进行受力分析，如图乙所示，有F电fm甲a，a减小，则f增大，即甲、乙两物块间的摩擦力变大，故A错误8如图所示，两极板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，不计重力的氘核、氚核和氦核初速度为零，经相同的电压加速后，从两极板中间垂直射入电磁场区域，且氘核沿直线射出不考虑粒子间的相互作用，则射出时(D)A偏向正极板的是氚核B偏向正极板的是氦核C射入电磁场区域时，氚核的动能最大D射入电磁场区域时，氦核的动量最大解析：氘核在复合场中沿直线通过，故有qEqvB，所以v；在加速电场中qUmv2，v，氚核的比荷比氘核的小，进入磁场的速度比氘核小，洛伦兹力小于电场力，氚核向负极板偏转，选项A错误；氦核的比荷等于氘核的，氦核进入复合场的速度与氘核一样，所以不发生偏转，选项B错误；射入复合场区域时，带电粒子的动能等于qU，氦核的电荷量最大，所以动能最大，选项C错误；带电粒子的动量pmv，氦核的电荷量和质量的乘积最大，动量最大，选项D正确9(2019福建泉州检测)如图所示，两块相同的金属板MN、PQ平行倾斜放置，与水平面的夹角为45，两金属板间的电势差为U，PQ板电势高于MN板，且MN、PQ之间分布有方向与纸面垂直的匀强磁场一质量为m、带电荷量为q的小球从PQ板的P端以速度v0竖直向上射入，恰好沿直线从MN板的N端射出，重力加速度为g.求：(1)磁感应强度的大小和方向；(2)小球在金属板之间的运动时间解析：(1)小球在金属板之间做匀速直线运动，受重力G、电场力F电和洛伦兹力f，F电的方向与金属板垂直，由左手定则可知f的方向沿水平方向，三力合力为零，结合平衡条件可知小球带正电，金属板MN、PQ之间的磁场方向垂直纸面向外，且有qv0Bmgtan45得B(2)解法1：设两金属板之间的距离为d，则板间电场强度E又qEmghd小球在金属板之间的运动时间t解得t解法2：由于fqv0B不做功，WGmgh，W电qU，由动能定理得qUmgh0hv0t得t答案：(1)垂直纸面向外(2)10(2019河南濮阳二模)如图所示，在xOy坐标系的第二象限内有水平向右的匀强电场，第四象限内有竖直向上的匀强电场，两个电场的电场强度大小相等，第四象限内还有垂直于纸面的匀强磁场，让一个质量为m、电荷量为q的粒子在第二象限内的P(L，L)点由静止释放，结果粒子沿直线运动到坐标原点并进入第四象限，粒子在第四象限内运动后从x轴上的Q(L,0)点进入第一象限，重力加速度为g.求：(1)粒子从P点运动到坐标原点的时间；(2)匀强磁场的磁感应强度的大小和方向解析：(1)粒子在第二象限内做直线运动，因此电场力和重力的合力方向沿PO方向，则粒子带正电mgqE1qE2，mgma；Lat2，解得t(2)设粒子从O点进入第四象限的速度大小为v，由动能定理可得mgLqELmv2，求得v2，方向与x轴正方向成45，由于粒子在第四象限内受到电场力与重力等大反向，因此粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，由于粒子做匀速圆周运动后从x轴上的Q(L,0)点进入第一象限，根据左手定则可以判断，磁场方向垂直于纸面向里粒子做圆周运动的轨迹如图，由几何关系可知粒子做匀速圆周运动的轨迹半径为RL由牛顿第二定律可得Bqvm，解得B答案：(1)(2)，方向垂直纸面向里8