1、物理班级:_姓名:_专题三电场和磁场第2课带电粒子在磁场及复合场中的运动课时过关(B卷)题号123456789答案 一、单项选择题1一个电子穿过某一空间而未发生偏转,则()A此空间一定不存在磁场B此空间一定不存在电场C此空间可能只有匀强磁场,方向与电子速度垂直D此空间可能同时有电场和磁场解析:当空间只有匀强磁场,且电子的运动方向与磁场方向垂直时,受洛伦兹力作用,会发生偏转,C错误当空间既有电场又有磁场,且两种场力相互平衡时,电子不会发生偏转,A、B错误,D正确答案:D2.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N,以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场,运行的半圆轨迹如图中虚线所示,下列表述正确的是()
2、AM带负电,N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对M、N做正功DM的运行时间大于N的运行时间解析:判断不同转向的两种粒子的电性要运用左手定则,得M带负电,N带正电根据qvBm,得v,即运行半径越大的M粒子的速率越大洛伦兹力与速度方向垂直,不做功根据T,知两种粒子的周期相同,由图知它们都转过半周,故运行时间相同答案:A3一束几种不同的正离子,垂直射入有正交的匀强磁场和匀强电场区域里,离子束保持原运动方向未发生偏转,接着进入另一匀强磁场,发现这些离子分成几束,如图所示对这些正离子,可得出结论()A它们的动能一定各不相同B它们的电量一定各不相同C它们的质量一定各不相同D它们的比荷一定各不相同解析
3、:在电磁场中,正离子受到的洛伦兹力F洛与电场力F电相等,从而做直线运动,有EqqvB1,v,即所有正离子速度都相同,当正离子进入磁场B2中时,r,正离子分成几束,则r不同,比荷一定各不相同,D正确答案:D4(2014东莞模拟)劳伦斯和利文斯设计的回旋加速器工作原理如图所示,置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略,磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U.若A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为q,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响,则下列说法正确的是()A质子被加速后的最大速度不可能超过2RfB质子离开回
4、旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比C质子离开回旋加速器时的最大动能与交流电频率f成正比D质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为21解析:质子离开加速器时的速度v2Rf,A对;又因R,故Ek与U、f无关,B、C均错;质子第1次经过D形盒qUmv12,质子第2次经过D形盒2qUmv22,又因R,故,D错答案:A二、双项选择题5.(2014珠海模拟)如图所示,在倾角为的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒在导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是()ABmg,方向垂直斜面向上BBmg,方向垂直斜面向
5、下CBmg,方向竖直向上DBmg,方向竖直向下解析:对于选项A,外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上,则导体棒受沿斜面向上的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则大小B,故A正确;对于选项B,外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下,则导体棒受沿斜面向下的安培力、支持力与重力,所以导体棒不可能处于平衡状态,故B错误;对于选项C,外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上,则导体棒受水平向右的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则大小Bmg,故C正确;对于选项D,外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下,则导体棒受水平向左的安培力、支持力与重力,所以棒不可能处于平衡状态,故D错误答案:
6、AC6.空间虚线上方存在匀强磁场,磁感应强度为B;一群电子以不同速率v从边界上的P点以相同的方向射入磁场其中某一速率v0的电子从Q点射出,如图所示已知电子入射方向与边界夹角为,则由以上条件可判断()A该匀强磁场的方向垂直纸面向里B所有电子在磁场中的轨迹相同C速率大于v0的电子在磁场中运动时间长D所有电子的速度方向都改变了2解析:电子带负电,由左手定则判断知,该磁场方向垂直纸面向里,A对因速率v不同,则半径不同,即轨迹不同,B错;由几何关系知,所有电子速度的方向都改变了2,电子在磁场中的运动时间相等,C错,D对答案:AD7如图,一重力不计的带电粒子以一定的速率从a点对准圆心射入一圆形匀强磁场,恰
7、好从b点射出增大粒子射入磁场的速率,下列判断正确的是()A该粒子带正电B从bc间射出C从ab间射出D在磁场中运动的时间变短解析:由左手定则判断该粒子带负电,A错;因r,当v变大时,r变大,故粒子从bc间射出,B对、C错;由于轨迹对应的圆心角变小,而周期不变,由tT得,在磁场中的运动时间变短,D对答案:BD8.(2014重庆模拟)如图所示,竖直平面内的光滑绝缘轨道ABC,AB为倾斜直轨道,BC为圆形轨道,圆形轨道处在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里质量相同的甲、乙、丙三个绝缘小球,甲球带正电、乙球带负电、丙球不带电现将三个小球从轨道AB上分别从不同高度处由静止释放,都恰好通过圆形轨道的最高点,则
8、()A经过最高点时,三个小球的速度应相等B经过最高点时,甲球的速度应最小C释放的位置甲球比乙球高D运动过程中三个小球的机械能均保持不变解析:设甲、乙、丙三个小球刚好经过轨道最高点的速度分别为v甲、v乙、v丙,由左手定则可知甲球经过最高点时受洛伦兹力竖直向下、乙球经过最高点时受洛伦兹力竖直向上,对三个小球经过轨道最高点的瞬间,根据牛顿第二定律分别有:F洛mgm(式)、mgF洛m(式)、mgm(式)由以上式可知v甲v丙v乙,则三个小球释放位置的高度满足h甲h丙h乙,由于三个小球运动过程中只有重力做功,则均保持机械能不变由以上分析可知本题正确选项为C、D,选项A、B错误答案:CD9在半导体离子注入工
9、艺中,初速度可忽略的磷离子P和P3,经电压为U的电场加速后,垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里、有一定宽度的匀强磁场区域,如图所示已知离子P在磁场中转过30后从磁场右边界射出在电场和磁场中运动时,离子P和P3()A在电场中的加速度之比为11B在磁场中运动的半径之比为1C在磁场中转过的角度之比为11D离开电场区域时的动能之比为13解析:磷离子P和P3的质量相等,在电场中所受的电场力之比为13,所以加速度之比为13,A项错误;离开电场区域时的动能之比为13,初速度可忽略的磷离子P和P3,经电压为U的电场加速后,由动能定理可得,离开电场区域时的动能之比为它们的带电量之比,即13,D项正确;
10、在磁场中做圆周运动时洛伦兹力提供向心力qvBm,可得r,B项正确;设P在磁场中的运动半径为R,由几何知识可得磁场的宽度为R,而P3的半径为R,由几何知识可得P3在磁场中转过的角度为60,P在磁场中转过的角度为30,所以磷离子P和P3在磁场中转过的角度之比为12,C项错误答案:BD三、计算题10如图所示,相距为d的平行金属板M、N间存在匀强电场和垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场;在xOy直角坐标平面内,第一象限有沿y轴负方向场强为E的匀强电场,第四象限有垂直坐标平面向里、磁感应强度为B的匀强磁场一质量为m、电量为q的正离子(不计重力)以初速度v0沿平行于金属板方向射入两板间并做匀速直线运
11、动从P点垂直y轴进入第一象限,经过x轴上的A点射出电场,进入磁场已知离子过A点时的速度方向与x轴成45角求:(1)金属板M、N间的电压U; (2)离子运动到A点时速度v的大小和由P点运动到A点所需时间t;(3)离子第一次离开第四象限磁场区域的位置C(图中未画出)与坐标原点的距离OC.解析:(1)设平行金属板M、N间匀强电场的场强为E0,则有UE0d.因为离子在金属板方向射入两板间并做匀速直线运动,有qE0qv0B0;解得金属板M、N间的电压UB0v0d.(2)在第一象限的电场中离子做类平抛运动,有cos 45故离子运动到A点时的速度vv0又qEmavyattan 45解得离子在电场E中运动到A点所需时间t.(3)在磁场中洛伦兹力提供向心力,有qvBm得:R;由几何知识可得AC2Rcos 45R;又OAv0t.因此离子第一次离开第四象限磁场区域的位置C与坐标原点的距离:OCOAAC.答案:(1)B0v0d(2)v0(3)