高考物理 带电粒子在磁场复合场中的运动练习题 新人教版选修3-1

带电粒子在复合场中的运动练习题1在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方有一根通有如图1所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则 图1阴极射线将 A向上偏转 B向下偏转C向纸里偏转 D向纸外偏转2一初速度为零的电子经电场加速后，垂直于磁场方向进入匀强磁场中，此电子在匀强磁场中做圆周运动可等效为一环状电流，其等效电流的大小 A与电子质量无关 B与电子电荷量有关C与电子进入磁场的速度有关 D与磁场的磁感应强度有关3(2010郑州模拟)圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率沿着AO方向对准圆心O射入磁场，其运动轨迹如 图2图2所示若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是 Aa粒子速率最大 Bc粒子速率最大Ca粒子在磁场中运动的时间最长 D它们做圆周运动的周期TaTbTc4(2010广安模拟)不计重力的负粒子能够在如图3所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过设产生匀强电场的两极板间电压为U，距离为d，匀强磁场的磁感 图3应强度为B，粒子带电荷量为q，进入速度为v，以下说法正确的是 A若同时增大U和B，其他条件不变，则粒子一定能够直线穿过B若同时减小d和增大v，其他条件不变，则粒子可能直线穿过C若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子动能一定减小D若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变5如图4所示，在匀强电场和匀强磁场共存的区域内，电场的场强为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 图4C运动的角速度为 D运动的速率为6(2009广东高考)如图5所示，表面粗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 图5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7如图6所示，有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域和匀强磁场区域，如果这束正离子束在区域中不偏转，进入区域后偏转半径又相同，则说明这些 图6正离子具有相同的 A动能 B质量C电荷量 D比荷8利用如图7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 图7的电荷量为e，则下列判断正确的是 A上表面电势高B下表面电势高C该导体单位体积内的自由电子数为姓名：D该导体单位体积内的自由电子数为请将选择题答案填入表格中 123456789、如图8所示，质量为m的带正电的小球能沿着竖直墙竖直滑下，磁感应强度为B的匀强磁场，方向水平并与小球运动方向垂直，若小球带正电量q，球与墙面的动摩擦因数为，则小球下落的最大速度为_。图810、如图9所示，一束电子（电量为e）以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与电子原来入射方向的夹角是30，则电子的质量是 ，穿透磁场的时间是 。 图911、某塑料球成型机工作时，可以喷出速度v010 m/s的塑料小球，已知喷出小球的质量m1.0104 kg，并且在喷出时已带了q1.0104 C的负电荷，如图10所示，小球从喷口飞出后，先滑过长d1.5 m的水平光滑的绝缘轨道，而后又过半径R0.4 m的圆弧形竖立的光滑绝缘轨道今在水平轨道上加上水平向右的电场强度为E的匀强电场，小球将恰好从圆弧轨道的最高点M处水平飞出；若再在圆形轨道区域加上垂直于纸面向里的匀强磁场后，小球将恰好从圆形轨道上与圆心等高的N点脱离轨道落入放在N点下方地面上接地良好的金属容器内，g10 m/s2，求： (1)所加电场的电场强度E；(2)所加磁场的磁感应强度B. 图10（提示：正确理解两个“恰好”：1.重力恰好提供向心力，2.洛伦兹力恰好提供向心力。） 12(2009天津高考)如图11所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴一质量为m、电荷量为q的带正 图11电的小球，从y轴上的A点水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，MN之间的距离为L，小球过M点时的速度方向与x轴正方向夹角为.不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)电场强度E的大小和方向；(2)小球从A点抛出时初速度v0的大小；(3)A点到x轴的高度h.带电粒子在磁场和复合场中的运动练习题答案1解析：由安培定则知电流下方磁场方向垂直于纸面向里，阴极射线管内的电子带负电，根据左手定则知电子应向下偏转，故选B项答案：B2解析：电子在磁场中做圆周运动的周期T，环形电流的等效电流I.由上式可以看出，电流大小与电量、磁场、质量有关，故B、D两项正确，A、C错误答案：BD3解析：由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同，在同一个磁场中，根据qvBm，可得：r，当速度越大时、轨道半径越大，选项A错误、B正确；由于T及tT可知，三粒子运动周期相同，a在磁场中运动的偏转角最大，对应时间最长，选项C正确、D错误答案：BC4解析：粒子能够直线穿过，则有qqvB，即v，若U、B增大的倍数不同，粒子不能沿直线穿过，A项错，同理B项正确；粒子向下偏，电场力做负功，又W洛0，所以Ek0，C项正确，D项错答案：BC5解析：带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动，有mgqE，求得电荷量q，根据电场强度方向和电场力方向判断出粒子带负电，A错由左手定则可判断粒子沿顺时针方向运动，B错由qvBmv得，C正确在速度选择器装置中才有v，故D错答案：C6 解析：如图所示，由左手定则知C正确而FFN(mgcosBQv)要随速度增加而变大，A错误若滑块滑到底端已达到匀速运动状态，应有Fmgsin，可得v(cos)，可看到v随B的增大而减小若在滑块滑到底端时还处于加速运动状态，则在B越强时，F越大，滑块克服阻力做功越多，到达斜面底端的速度越小，B错误当滑块能静止于斜面上时应有mgsinmgcos，即tan，与B的大小无关，D错误答案：C7解析：设电场的场强为E，由于正离子在区域里不发生偏转，则EqB1qv，得v；当正离子进入区域时，偏转半径又相同，所以R，故选项D正确答案：D8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，故B正确，A错误再根据eevB，IneSvnebdv得n，故D正确，C错误答案：BD9、解析：小球下落过程中受竖直向下重力、水平向右的洛伦兹力、水平向左的弹力和竖直向上的摩擦力，当小球达到最大速度时，重力与摩擦力平衡，即：mg=FN=qvB，则得：v=mg/qB10、解析：由图中几何关系的：电子作圆周运动的运动半径R=2d (1)对电子由牛顿第二定律得：qvB=mv2/R (2) 由(1)(2)得：m = 2edB/vT=2m/eB t=300T/3600= m/6eB 图911 解析：(1)设小球在M点的速率为v1，只加电场时对小球在M点由牛顿第二定律得：mgm在水平轨道上，对小球由动能定理得：-qEdmvmv由以上两式解之得：E32 V/m(2)设小球在N点速率为v2，在N点由牛顿第二定律得：qv2Bm从M到N点，由机械能守恒定律得：mgRmvmv解得：B5 T.答案：(1)32 V/m(2)5 T12 解析：(1)小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，其所受电场力必须与重力平衡，有qEmg E 重力的方向是竖直向下的，电场力的方向则应为竖直向上，由于小球带正电，所以电场强度方向竖直向上(2)小球做匀速圆周运动，O为圆心，MN为弦长，MOP，如图所示设半径为r，由几何关系知sin 小球做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，设小球做圆周运动的速率为v，有qvB 由速度的合成与分解知cos 由式得v0cot. (3)设小球到M点时的竖直分速度为vy，它与水平分速度的关系为vyv0tan 由匀变速直线运动规律知v2gh 由式得h.答案：(1)方向竖直向上(2)cot(3)