1、高考资源网（） 您身边的高考专家专题十带电粒子在复合场中的运动课时作业(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1.如图所示的平行板之间，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子(不计重力)射入后发生偏转的情况不同。这种器件能把具有特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器。下列关于速度选择器的说法正确的是()A这个特定速度与粒子的质量有关B这个特定速度与粒子的比荷有关C从右向左以特定速度射入的粒子有可能沿直线穿出速度选择器D从左向右以特定速度射入的粒子才能沿直线穿出速度选择器D当带电粒子能从左向右匀速直线穿过时，电场力和洛伦兹力反向，且EqqvB，解得v，该速度与粒子
2、的质量和带电荷量无关，A、B错误；当粒子从右向左运动时，电场力和洛伦兹力的方向相同，粒子不可能沿直线穿过，C错误，D正确。2.如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里。纸面内有两个半径不同的半圆在b点平滑连接后构成一绝缘光滑环。一带电小球套在环上从a点开始运动，发现其速率保持不变。则小球()A带负电B受到的洛伦兹力大小不变C运动过程的加速度大小保持不变D光滑环对小球始终没有作用力B小球速率不变，则做匀速圆周运动，可知所受的电场力和重力平衡，所以小球受向上的电场力，则小球带正电，选项A错误；小球的速率不变，根据F洛Bqv可知受到的洛伦兹力大小
3、不变，选项B正确；因小球在不同的圆环中运动的半径不同，根据a可知，小球从小圆环过渡到大圆环的过程中加速度变小，选项C错误；小球从小圆环过渡到大圆环的过程中，加速度减小，根据FNqvBma可知光滑环对小球的作用力要发生变化，且作用力不可能总是零，选项D错误；故选B。3(2020江西省名校联盟高三质量检测)(多选)如图所示是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源两端相连。现分别加速质子(H)和氘核(H)。下列说法中正确的是()A它们的最大速度相同B质子的最大动能大于氘核的最大动能C加速质子和氘核所用高频电源的频率相同D仅增大高频电源的电压不可能增
4、大粒子的最大动能BD设质子质量为m，电荷量为q，则氘核质量为2m，电荷量为q，它们的最大速度分别为v1和v2，选项A错误；质子的最大动能Ek1，氘核的最大动能Ek2，选项B正确；高频电源的频率与粒子在磁场中的回旋频率相同，即f1，f2，所以加速质子和氘核所用高频电源的频率不相同，选项C错误；被加速的粒子的最大动能与高频电源的电压无关，所以仅增大高频电源的电压不可能增大粒子的最大动能，选项D正确。4.如图所示，在正交的匀强电磁场中有质量、电荷量都相同的两油滴，A静止，B做半径为R的匀速圆周运动。若B与A相碰并结合在一起，则它们将()A以B原速率的一半做匀速直线运动B以为半径做匀速圆周运动C仍以R
5、为半径做匀速圆周运动D做周期为B的一半的匀速圆周运动B由A、B相碰时动量守恒mv2mv，有v。据题意碰后A、B合成的大油滴仍受重力与电场力平衡，合外力是洛伦兹力，所以继续做匀速圆周运动，且有rT，选项B正确。5(2020吉林调研)电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用。如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体内的液体密度为，在泵头通入导电剂后液体的电导率为(电阻率倒数)，泵体处有方向垂直向外的磁场B，泵体的上下两表面接在电压为U(内阻不计)的电源上，则()A泵体上表面应接电源负极B通过泵体的电流IC增大磁感应强度可获得更大的抽液高度D增大液体的电阻率
6、可获得更大的抽液高度C当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，拉动液体，故A错误；根据电阻定律，泵体内液体的电阻R，因此流过泵体的电流IUL1，故B错误；增大磁感应强度B，受到的磁场力变大，因此可获得更大的抽液高度，故C正确；若增大液体的电阻率，可以使电流减小，受到的磁场力减小，使抽液高度减小，故D错误。6.(2020江苏南通模拟)如图所示，两平行界线MN与PQ之间存在一方向垂直纸面向里的匀强磁场B，磁场宽度d0.5 m，MN右侧区域存在一水平向左的匀强电场，电场强度E4.0102 N/C，一质量为m、电荷量为q的粒子从电场中A点由静止开始释放，已知A点到M
7、N的距离为l0.5 m，粒子比荷为1.0104 C/kg，不计粒子重力。(1)求粒子进入磁场时速度的大小；(2)要使粒子进入磁场后不会从磁场左边界PQ穿出，磁感应强度B须满足什么条件？解析：(1)由动能定理有：Eqlmv2解得v m/s2.0103 m/s(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，设轨道半径为r，有qvBm，其中rd，即d代入数据解得B0.4 T答案：(1)2.0103 m/s(2)B0.4 T7(2020湖南衡阳质检)(多选)图甲是回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒，在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能Ek，随时间t的
8、变化规律如图乙所示，若忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列说法中正确的是()A在Ekt图中应有t4t3t3t2t2t1B高频电源的变化周期应该等于tntn2C要使粒子获得的最大动能增大，可以增大电源电压D在磁感应强度B、D形盒半径、粒子的质量m及其电荷量q不变的情况下，粒子的加速次数越多，粒子的最大动能一定越大AB洛伦兹力提供向心力，有qvBm，解得r，故周期T，与速度无关，故t4t3t3t2t2t1，故A正确；交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故高频电源的变化周期应该等于tntn2，故B正确；当粒子从D形盒中出来时，速度最大，此时运动的半径等于D形盒的半径，最大动能Ekmv2
9、，可知最大动能与加速器的半径、磁感线强度以及电荷的电荷量和质量有关，与加速电压等其他因素无关，故C、D错误。8.(2020湖南长沙雅礼中学模拟)(多选)如图所示的直角坐标系中，在y轴和竖直虚线MN之间存在着大小相等、方向相反的匀强电场，x轴上方电场方向沿y轴正向，x轴下方电场方向沿y轴负向。y轴左侧和图中竖直虚线MN右侧有方向垂直纸面向里和向外的、磁感应强度大小相等的匀强磁场，MN与y轴的距离为2d。一重力不计的带负电粒子从y轴上的P(0，d)点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动，经过一段时间后，粒子又以相同的速度回到P点，则下列说法正确的是()A电场强度与磁感应强度比值的最小值为v0B电场强
10、度与磁感应强度比值的最小值为2v0C带电粒子运动一个周期的时间为D带电粒子运动一个周期的时间为BC本题考查带电粒子在组合场中的运动问题。电场强度最小时，粒子的运动轨迹如图所示，粒子在电场中做类平抛运动，根据平抛运动的规律可得dv0t1，dt，粒子在磁场中做匀速圆周运动，有R，结合几何关系可知Rd，联立以上方程可得2v0，故A错误，B正确；一个周期中粒子在电场中做类平抛运动的时间始终为t14t1，在磁场中的圆周运动轨迹是两个半圆，则在磁场中运动的时间为t2，所以粒子运动一个周期的时间为t，故C正确，D错误。9.(2020山东青岛市模拟)如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第一象限内存在正交的匀强
11、电、磁场，电场强度E140 N/C；第四象限内存在一方向向左的匀强电场E2 N/C。一质量为m2103 kg带正电的小球，从点M(3.64 m,3.2 m)以v01 m/s的水平速度开始运动。已知小球在第一象限内做匀速圆周运动，从点P(2.04 m,0)进入第四象限后经过y轴上的点N(0，2.28 m)(图中未标出)。(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：(1)匀强磁场的磁感应强度B；(2)小球由P点运动到N点的时间。解析：(1)由题意可知qE1mg，得q5104 C。分析如图，Rcos xMxP，Rsin RyM，可得R2 m，37。由qv0B，得B2 T。(2)
12、小球进入第四象限后受力分析如图，tan 0.75。可知小球进入第四象限后所受电场力和重力的合力与速度方向垂直，即37。由几何关系可得lNQ0.6 m。由lNQv0t，解得t0.6 s。或：Fma，得a m/s2，由几何关系得lPQ3 m，由lPQat2，解得t0.6 s。答案：(1)2 T(2)0.6 s10.(2020湖北宜昌联考)如图所示，在矩形区域ABCD内存在竖直向上的匀强电场，在BC右侧、两区域存在匀强磁场，L1、L2、L3是磁场的边界(BC与L1重合)，两磁场区域宽度相同，方向如图所示，区域的磁感强度大小为B1。一带电荷量为q(q0)、质量为m(重力不计)的点电荷从AD边中点以初速
13、度v0沿水平向右方向进入电场，点电荷恰好从B点进入磁场，经区域后又恰好从与B点同一水平高度处进入区域。已知AB长度是BC长度的倍。(1)求带电粒子到达B点时的速度大小；(2)求磁场的宽度L；(3)要使点电荷在整个磁场中运动的时间最长，求区域的磁感应强度B2的最小值。解析：本题考查带电粒子在组合场中的运动。(1)设点电荷进入磁场时的速度大小为v，与水平方向成角，由类平抛运动的速度方向与位移方向的关系有tan ，则30，则v。(2)设点电荷在区域中的轨迹半径为r1，由牛顿第二定律得qvB1m轨迹如图甲所示，由几何关系得Lr1，解得L。(3)当点电荷不从区域右边界离开磁场时，点电荷在磁场中运动的时间最长。设区域中磁感应强度最小时，对应的轨迹半径为r2，轨迹如图乙所示，由牛顿第二定律有qvBminm，根据几何关系有Lr2(1sin )，解得BminB1。答案：(1)(2)(3)B1- 8 - 版权所有高考资源网