课时跟踪训练(十一) 带电粒子在复合场中的运动问题.docx

课时跟踪训练（十一）带电粒子在复合场中的运动问题（限时45分钟）一、选择题（本题共7小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确）1. （2014.苏州一模）如图1所示，在MN、间同时存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面水平向外，电场在图中没有标出。一带电小球从。点射入场区，并在竖直面内沿直线运动至8点，则小球（）图1A.一定带正电B.受到电场力的方向一定水平向右C.从。到人过程，克服电场力做功D.从。到人过程中可能做匀加速运动2. （2014.济南模拟）如图2所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的M、N两小孔中，O为M、N连线中点，连线上、两点关于。点对称。导线通有大小相等、方向相反的电流。已知通电长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B=左，式中左是常数、/为导线中电流、为点到导线的距离。一带正电的小球以初速度。0从。点出发沿连线运动到b点。关于上述过程，下列说法正确的是（）图2A.小球先做加速运动后做减速运动B.小球一直做匀速直线运动C.小球对桌面的压力先增大后减小D.小球对桌面的压力一直在增大3. （2014.巴中一模）质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图3所示为质谱仪的原理示意图。现利用这种质谱仪对氢元素进行测量。氢元素的各种同位素从容器A下方的小孔S,无初速度飘入电势差为。的加速电场。加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片。上，形成。、AC三条“质谱线”。关于三种同位素进入磁场时速度的排列顺序和。、仄C三条“质谱线”的排列顺序，下列判断正确的是（）图3A.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是瓶、笊、MB.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是笊、氤、MC. a、b、C三条“质谱线”依次排列的顺序是笊、氤、MD. 、b、C三条“质谱线”依次排列的顺序是僦、笊、M4. （2014吉林实验中学二模）如图4所示，一带电塑料小球质量为机，用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60。，水平磁场垂直于小球摆动的平面。当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为（）图4A.OB.ImgC.4mgD.6mg5.（2014.江苏常州调研）如图5所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U,带电粒子以某一初速度沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射出磁场的、N两点间的距离d随着。和比的变化情况为（）图5A. d随Oo增大而增大，d与U无关B. d随Oo增大而增大，d随。增大而增大C. d随U增大而增大，d与Oo无关D. d随Oo增大而增大，d随。增大而减少6. （2014.九江模拟）如图6所示，从离子源发射出的正离子，经加速电压。加速后进入相互垂直的电场（E方向竖直向上）和磁场（B方向垂直纸面向外）中，发现离子向上偏转。要使此离子沿直线通过电磁场，需要（）图6A.增加£,减小BB.增加£,减小。C.适当增加。D.适当减小E7. （2014.江苏高考）如图7所示，导电物质为电子的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为/,线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与/成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为h,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH满足：UI,式中左为霍尔系数，d为霍尔元件两侧面间的距离。电阻R远大于&,霍尔元件的电阻可以忽略，贝J（）A.霍尔元件前表面的电势低于后表面8. 若电源的正负极对调，电压表将反偏C.Th与/成正比D.电压表的示数与&消耗的电功率成正比二、计算题(本题共2小题)8 .(2014.青岛模拟)在水平光滑的绝缘如图8所示的直角坐标系中，对于第I象限和第IV象限，其中一个象限有垂直纸面向外的匀强磁场另一象限有平行纸面的匀强电场£,一个比荷为=2XIO'Ckg的电荷，从坐标原点处以速度K)=4x106mS进入第IV象限，r0与X轴成45。，已知电荷通过P(,0)点第一次经X轴进入第I象限，并且经过时间=2X104s,以大小相同、方向相反的速度回到P(,0)点。图8(1)问电荷带正电还是带负电，匀强电场存在哪个象限，方向如何？(2)求磁感应强度和电场强度的大小。(3)求电荷第三次经过%轴的位置。(4)若电荷第三次经过%轴时突然改变匀强电场的大小，使电荷第四次回到%轴时恰好是P点，求改变后的电场强度大小。9 .(2014豫东、豫北十校模拟)直角坐标系XOy在光滑绝缘水平面内，以坐标原点。为圆心，半径为R=m的圆形区域内存在匀强电场，场强方向与X轴正向平行。坐标原点处有一个电荷量为4=-2义l(p6c,质量为m=2×10-6kg的粒子以Vo=Ims的速度沿y轴正向射入电场，经s后射出圆形电场区域。图9(1)求粒子射出圆形电场区域时的动能；(2)若圆形区域仅存在垂直纸面方向的匀强磁场，磁感应强度为B=IT,求粒子在磁场中运动的时间和出射点的位置坐标O10 选C无论电场方向沿什么方向，小球带正电还是负电，电场力与重力的合力是一定的，且与洛伦兹力等大反向，故要使小球做直线运动，洛伦兹力恒定不变，其速度大小也恒定不变，故D错误；只要保证三个力的合力为零，因电场方向没确定，故小球电性也不确定，A、B均错误；由Wg+W电=O可知，重力做功WG>0,故W电<0,小球一定克服电场力做功，C正确。11 选BC可判断两通电导线在M、N之间形成的磁场垂直于"N,沿水平桌面向里，因此带正电的小球所受洛伦兹力方向竖直向上，小球在运动方向不受力作用，将做匀速直线运动，A错误，B正确；合磁感应强度在。处最小，由尸洛=B叱可知，尸洛先减小后增大，故小球对桌面的压力先增大后减小，C正确，D错误。12 选D根据qU=机"得，v=o比荷最大的是气，最小的是氤，所以进入磁场时速度从大到小排列的顺序是气、电、氤，故A、B错误。进入偏转磁场有8B=相，R=,元比荷最大，轨道半径最小，C对应的是死，氤比荷最小，则轨道半径最大，Q对应的是氤，故C错误，D正确。13 选C设小球自左方摆到最低点时速度为%则根"=机g£(lcos60。)，此时/归一mg=n,当小球自右方摆到最低点时，V大小不变，洛伦兹力方向发生变化，TmgqvB=m,得T=+ng,故C正确。14 选A设粒子从M点进入磁场时的速度大小为以该速度与水平方向的夹角为故有0=。粒子在磁场中做匀速圆周运动半径为厂=。而MN之间的距离为d=2rcoso联立解得d=2,故选项A正确。15 选CD离子所受的也场力F=qE,洛伦兹力F洛=qvB,qU=mv1,离子向上偏转，电场力大于洛伦兹力，故要使离子沿直线运动，可以适当增加U,增加速度，洛伦兹力增大，C正确；也可适当减小£,电场力减小，D正确。16 选CD由右手定则可判定，霍尔元件的前表面积累正电荷，电势较高，故A错。由电路关系可见，当电源的正、负极对调时，通过霍尔元件的电流Th和所在空间的磁场方向同时反向，前表面的电势仍然较高，故B错。由电路可见，=,则/h=/,故C正确。Rl的热功率PL=II2Rl=2Rl=,因为B与/成正比，故有：U11=k=k,=k',可得知UH与RL消耗的电功率成正比，故D正确。17 解析:(1)负电，匀强电场在第I象限，方向与X轴成45。(2)在第四象限中，由向心力公式得：qvB=m而2Rcos9=,解得R=ImB=2XlO-2T在电场中，0=伙)-41。1=解得：E=200NCo(3)可知：x=xp+2Rcos=2emo(4)第三次经过X轴后，电荷做类平抛运动，如图所示：vot=R,a2t2=R由牛顿第二定律：。2=解得：E'=1.6×105NCo答案：(1)负电，第I象限，与X轴正方向成45。斜向上(2)2X1(P2T200NC(3)22m(4)1.6×105NC18 解析:(1)粒子在水平面内仅受电场力，做类平抛运动。在X轴负方向做匀加速运动，有qE=max=at2沿y轴方向做匀速运动，有y=vot出射点在圆周上，满足轨迹方程/+y2=R2联立解得X=Im,E=2NC从O点到出射点，据动能定理有qEx=Ek-%粒子射出电场时的动能为Ek=mvo1+qEx=5×106Jo(2)若圆形区域内仅存在垂直纸面方向的匀强磁场，则粒子在水平面内仅受洛伦兹力，做匀速圆周运动，有qvoB=m运动轨道半径r=lm若磁场方向垂直于坐标平面向外，则粒子沿逆时针方向运动，圆心坐标为设粒子出射点为(X1,J1),据几何关系有4J+y2=R2(x+l)2+y2=?联立解得Xl=-1,Ji=I,即出射点坐标为(一1,1)由几何关系可知，此时粒子出射方向沿X轴负方向。若磁场方向垂直于坐标平面向内，则粒子沿顺时针方向运动，圆心坐标为(1,0),设出射点坐标为(X2,丁2),则据几何关系有血?+)=(X2l)2+j22=2联立解得2=1,y2=l,即出射点坐标为（1,1）据几何关系，此时粒子出射方向沿X轴正方向。综上分析：无论粒子在磁场中的运动是顺时针运动还是逆时针运动，粒子出射速度方向均平行于X轴，所以，粒子运动轨迹所对圆心角均为直角，粒子在磁场中运动时间为四分之一周期即=1.57So答案:(1)5×106J1.57s(1,1)或(-1,1)