发布时间 : 星期一 文章三年高考两年模拟高考物理新课标一轮复习习题：第9章第3讲带电粒子在组合场中的运动含答案更新完毕开始阅读5870db1d7ed184254b35eefdc8d376eeaeaa172b
11.(2015河北石家庄五校联合体摸底)如图所示,MN、PQ是平行金属板,板长为L,两板间距离为,PQ板带正电,MN板带负电,在PQ板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场。一个电荷量为-q、质量为m的带负电的粒子以速度v0从MN板边缘沿平行于板的方向射入两板间,结果粒子恰好从PQ板左边缘飞进磁场,然后又恰好从PQ板的右边缘飞进电场。不计粒子重力。求:
(1)两金属板间所加电场的场强大小; (2)匀强磁场的磁感应强度B的大小。
12.(2016安徽马鞍山三模)如图甲所示,在真空中,半径为R的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外。在磁场左侧有一对平行金属板M、N,两板间距离也为R,板长为L,板的中心线O1O2与磁场的圆心O在同一直线上。置于O1处的粒子发射源可连续以速度v0沿两板的中线O1O2发射电荷量为q、质量为m的带正电的粒子(不计粒子重力),M、N两板不加电压时,粒子经磁场偏转后恰好从圆心O的正下方P点离开磁场;若在M、N板间加如图乙所示交变电压UMN,交变电压的周期为,t=0时刻入射的粒子恰好贴着N板右侧射出。求
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(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小 (2)交变电压U0的值
(3)若粒子在磁场中运动的最长、最短时间分别为t1、t2,则它们的差值Δt为多大?
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答案全解全析
A组 基础题组
1.B 离子在环状空腔内做圆周运动,洛伦兹力指向圆心,由左手定则可知,磁场方向垂直环面向内,A错误;离子加速,由动能定理有qU=mv,则r==,因r一定,若U不变,则比荷越大,B就越小;若B不变,则比荷相同的离子加速后,质量大的动能大,B正确,C错误;离子在磁场中的运动时间与加速电压U的大小无关,D错误。
2.A 粒子在电场U1中加速,则qU1=m,在偏转电场中做类平抛运动,设粒子在出偏转电场时的速度大小为v,速度偏向角为θ,进入磁场中做圆周运动的半径为R,则有v cos θ=v0,d=2R cos θ==,解得d=,A正确。
3.AB 设磁场区域的半径为R,不加磁场时,带电粒子的速度v=;带电粒子在磁场中运动半径由题中图可知r=R tan 60°=R;由带电粒子在磁场中运动的轨道半径公式可得R=;由以上三式可得=,周期T===πt。由此可知正确选项为A、B。
4.D 带电粒子的运动轨迹如图所示。由题意知,带电粒子到达y轴时的速度v=v0,这一过程的时间t1==,又由几何关系知,带电粒子在磁场中的轨迹半径r=2d,故知带电粒子在第Ⅰ象限中的运动时间t2===,同理,可得带电粒子在第Ⅳ象限中运动的时间t3=,故t总=,D项正确。
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5.BC 由题意可知,粒子在加速电场中运动时,两板电势差不变,故场强不变,带电粒子所受电场力不变,加速度不变,而粒子进入电场时的初速度不断变大,则在两板间运动的时间不断变短;粒子进入磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,即qvB=m,解得B=,随着粒子速度不断增大,且其轨迹半径保持不变,故磁感应强度应不断增大,又由圆周运动规律T=可知,带电粒子在磁场中运动的周期不断减小,综上知B、C正确,A、D错误。
6.AD 粒子在电场中加速,有qEh=m,在磁场中做圆周运动。若粒子垂直于CM射出磁场,则轨迹所对的圆心角θ=45°,半径R=a,又R=,解得h=,A正确、C错误;若粒子平行于x轴射出磁场,则轨迹所对的圆心角θ=90°,半径R=,解得h=,B错误、D正确。
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7.BCD 两离子所带电荷量之比为1∶3,在电场中时由qE=ma知a∝q,故加速度之比为1∶3,A错误;离开电场区域时的动能由Ek=qU知Ek∝q,故D正确;在磁场中运动的半径由Bqv=m、Ek=mv知R=∝,故B正确;设磁场区域的宽度为d,则有sin θ=∝,即=,故θ'=60°=2θ,C正确。 8.答案 (1) (2)
解析 (1)带电粒子在磁场中做圆周运动,设运动半径为R,运动周期为T,根据洛伦兹力公式及圆周运动规律,有
qv0B=m, T=
依题意,粒子第一次到达x轴时,其转过的角度为π, 所需时间t1=T=
(2)粒子进入电场后,先做匀减速运动,直到速度减小为0,然后沿原路返回做匀加速运动,到达x轴时速度大小仍为v0,设粒子在电场中运动的总时间为t2,加速度大小为a,电场强度大小为E,
有qE=ma, v0=at2, 解得:t2=
根据题意,要使粒子能够回到P点,必须满足t2≥T0 得电场强度最大值E=
B组 提升题组
9.AC 由于带电小球刚开始受重力mg、电场力qE及洛伦兹力F洛的作用,如图所示,又电场力为F电=Eq=mg,则分析知重力与电场力的合力刚好与杆垂直,合力的大小为2mg,故此时要使小球做匀速运动,摩擦力应该为0,则应使电场力和重力的合力与洛伦兹力相平衡, 则F洛=2mg,又F洛=Bqv0,解得小球的初速度为v0=,选项A正确;若小球的初速度为,此时F
洛
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>2mg,小球会受到摩擦力的作用,该力阻碍小球的运动,故小球的速度会减小,但当小球的速
度减小到v=时,小球受力平衡,以后小球做匀速运动,所以选项B错误;若小球的初速度为,此时F
洛
<2mg,小球将受到摩擦力作用,故其速度会逐渐减小,速度越小,洛伦兹力就会越小,小
球对杆的压力就会越大,则摩擦力也就越大,加速度也将不断增大,故它将做加速度不断增大的减速运动,最后停止,选项C正确;若小球的初速度为,则运动中重力、电场力和洛伦兹力的合力总与杆垂直,故它们的合力对球不做功,只有摩擦力对小球做负功,根据动能定理可得,
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