安徽省合肥市第八中学2015年高考物理二轮专题汇编 10带电粒子在复合场中的运动 .doc
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1、带电粒子在复合场中的运动1.如图所示,界面PQ与水平地面之间有一个正交的匀强磁场B和匀强电场E,在PQ上方有一个带正电的小球A自O静止开始下落,穿过电场和磁场到达地面。设空气阻力不计,下列说法中正确的是()A.在复合场中,小球做匀变速曲线运动B.在复合场中,小球下落过程中的电势能增大C.小球从静止开始下落到水平地面时的动能等于其电势能和重力势能的减少量总和D.若其他条件不变,仅增大磁感应强度,小球从原来位置下落到水平地面时的动能不变2. (多选)质量为m,带电量为q的小物块,从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,如图所示。若带电小物块下滑后某
2、时刻对斜面的作用力恰好为零,下面说法中正确的是()A.小物块一定带正电荷B.小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动C.小物块在斜面上运动时做加速度增大,而速度也增大的变加速直线运动D.小物块在斜面上下滑过程中,当小物块对斜面压力为零时的速率为 3.(多选)在地面附近的空间中有水平方向的匀强电场和匀强磁场,已知磁场的方向垂直纸面向里,一个带电油滴沿着一条与竖直方向成角的直线MN运动,如图所示。由此可判断下列说法正确的是()A.如果油滴带正电,则油滴从M点运动到N点B.如果油滴带正电,则油滴从N点运动到M点C.如果电场方向水平向右,则油滴从N点运动到M点D.如果电场方向水平向左,则油滴从N点运动到M
3、点4.如图所示,竖直向上的匀强电场中,绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上,上面放一质量为m的带正电小球,小球与弹簧不连接,施加外力F将小球向下压至某位置时静止现撤去F,小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2,小球离开弹簧时速度为v,不计空气阻力,则上述过程中()A小球与弹簧组成的系统机械能守恒B小球的重力势能增加W1C小球的机械能增加W1mv2D小球的电势能增加W25. 利用如图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
4、压表可测得电压为U.已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是 ()A上表面电势高B上下表面电势一样高C该导体单位体积内的自由电子数为D该导体单位体积内的自由电子数为6. (多选)如图所示为一个质量为m、电荷量为+q的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中,不计空气阻力,现给圆环一向右的初速度v0,在以后的运动过程中,圆环运动的速度图像可能是图中的()7.如图所示,相距为d、板间电压为U0的平行金属板间有方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B0的匀强磁场;OP和x轴的夹角45,在POy区域内有垂直纸面向外的匀强磁场,POx区域内有沿x轴正方向的匀强电场,
5、场强大小为E;一质量为m、电荷量为q的正离子沿平行于金属板、垂直磁场的方向射入板间并做匀速直线运动,从坐标为(0,L)的a点垂直y轴进入磁场区域,从OP上某点沿y轴负方向离开磁场进入电场,不计离子的重力(1)离子在平行金属板间的运动速度v0;(2)POy区域内匀强磁场的磁感应强度B;(3)离子打在x轴上对应点的坐标解析(1)正离子在平行金属板间匀速运动,根据平衡条件有EqB0qv0根据平行金属板间的场强和电势差的关系有E由式解得v0(2)在磁场中,由几何关系有LRRtan 洛伦兹力充当向心力,根据牛顿第二定律有Bqv0m由式解得B(3)在电场中正离子做类平抛运动,则有沿y轴负方向:Rtan v
6、0t沿x轴正方向:x0at2离子在电场中运动的加速度a离子打在x轴上对应点的横坐标xx0R由式解得离子打在x轴上对应点的坐标为(,0)8.如图所示,是一种电子扩束装置的原理示意图直角坐标系原点O处有一电子发生器,朝xOy平面内x0区域任意方向发射电子,电子的速率均为v0,已知电子的电荷量为e、质量为m.在0xd的区域内分布着沿x轴负方向的匀强电场,场强大小E,在xd区域内分布着足够大且垂直于xOy平面向外的匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度B.ab为一块很大的平面感光板,在磁场内平行于y轴放置,电子打到板上时会在板上形成一条亮线不计电子的重力和电子之间的相互作用(1)求电子进入磁场时速度的大小;(
7、2)当感光板ab沿x轴方向移到某一位置时,恰好没有电子打到板上,求感光板到y轴的距离x1;(3)保持(2)中感光板位置不动,若使所有电子恰好都能打到感光板上,求磁感应强度的大小以及电子打到板上形成亮线的长度答案(1)2v0(2)d(3)dd解析(1)根据动能定理eEdmv2mv得v2v0(2)由v0知,对于沿y轴负方向射出的电子进入磁场时与边界线夹角60.若此电子不能打到ab板上,则所有电子均不能打到ab板上当此电子轨迹与ab板相切时,根据洛伦兹力提供向心力有evBm又由B得r由几何知识x1r(1cos 60)d解得x1d(3)易知沿y轴正方向射出的电子若能打到ab板上,则所有电子均能打到板上
8、其临界情况就是此电子轨迹恰好与ab板相切此时r(1cos 60)d故rd3r由evBm解得B此时,所有粒子恰好都能打到板上电子在电场中运动过程eEmadat2沿y轴正方向的位移y1v0td同理,沿y轴负方向的位移y1y1d电子在磁场中运动过程,沿y轴负方向的偏转量y2r(1sin )沿y轴正方向的偏转量y3rsin 电子打到板上形成亮线的长度Ly1y1y2y3dd9如图甲所示,在xOy坐标系中,两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称,极板长度和板间距均为l,紧靠极板的右边缘的等边FGH区域内有匀强磁场,方向垂直于xOy平面向里,F、H位于y轴上,边界FG、HG关于x轴对称位于极板左侧的粒子源
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