1、课时作业(三十)带电粒子在复合场中的运动授课提示：对应学生用书第314页1如图所示，在两个水平放置的平行金属板之间，电场和磁场的方向相互垂直一束带电粒子(不计重力)沿直线穿过两板间的空间而不发生偏转则这些粒子一定具有相同的()A质量mB电荷量qC运动速度v D比荷解析：因粒子运动过程中所受电场力与洛伦兹力与速度方向垂直，则粒子能沿直线运动时必是匀速直线运动，电场力与洛伦兹力相平衡，即qEBqv，可得v是一定值，则C正确答案：C2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所示为质谱仪的原理示意图，现利用质谱仪对氢元素进行测量让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势
2、差为U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D上，形成a、b、c三条“质谱线”则下列判断正确的是()A进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚B进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚C在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚Da、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚解析：氢元素的三种同位素离子均带正电，电荷量大小均为e，经过加速电场，由动能定理有：eUEkmv2，故进入磁场中的动能相同，B项错；且质量越大的离子速度越小，故A项正确；三种离子进入磁场后，洛伦兹力充当向心力，evBm，解得：R，可见，质量越大的圆周运动半径越大，D
3、项错；在磁场中运动时间均为半个周期，t，可见离子质量越大运动时间越长，C项错答案：A3(多选)粒子回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒的半径为R，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频交流电的频率为f，加速电压为U，若中心粒子源处产生的质子质量为m，电荷量为e，加速器中被加速不考虑相对论效应，则下列说法正确的是()A不改变磁感应强度B和交流电的频率f，该加速器也可加速粒子B加速的粒子获得的最大动能随加速电压U的增大而增大C质子被加速后的最大速度不能超过2RfD质子第二次和第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为：1解析：质子被加速获得的最大速度受到D
4、形盒最大半径的制约，vm2R/T2Rf，C正确；粒子旋转频率为fBq/2m，与被加速粒子的比荷有关，所以A错误；粒子被加速的最大动能Ekmmv/22m2R2f2，与加速电压U无关，B错误；因为运动半径Rmv/Bq，nUqmv2/2，知半径比为：1，D正确答案：CD4(2017辽宁朝阳市三校协作体联考)(多选)如图，为探讨霍尔效应，取一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，给金属导体加与侧面垂直的匀强磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U.已知自由电子的电荷量为e.下列说法中正确的是()AM板比N板电势高B导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大C
5、导体中自由电子定向移动的速度为vD导体单位体积内的自由电子数为解析：电流方向向右，电子定向移动方向向左，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向竖直向上，则M积累了电子，M、N之间产生向上的电场，所以M板比N板电势低，选项A错误电子定向移动相当于长度为d的导体切割磁感线产生感应电动势，电压表的读数U等于感应电动势E，则有UEBdv，可见，电压表的示数与导体单位体积内自由电子数无关，选项B错误；由UEBdv得，自由电子定向移动的速度为v，选项C正确；电流的微观表达式是InevS，则导体单位体积内的自由电子数n，Sdb，v，代入得n，选项D正确答案：CD5如图所示，以竖直线MN为界，左侧空间有
6、水平向右的匀强电场，右侧空间有竖直向上的匀强电场和垂直纸面水平向外的匀强磁场在左侧空间O点用长为L的不可伸长的轻质绝缘细绳悬挂质量为m，带电荷量为q的小球现使细绳拉直，从A点由静止释放小球，小球绕O点做圆周运动，B点为圆周上速度最大点已知OA与竖直方向夹角130，OB与竖直方向夹角260，左右两侧空间电场强度大小之比为E1：E2：1，重力加速度为g10 m/s2.(1)求左侧空间电场强度大小；(2)求小球运动到B点时，小球对细绳的拉力大小；(3)若小球运动到B点时，细绳突然断开，小球运动一段时间后，从MN边界上某点进入右侧空间运动，然后又从MN边界上另一点回到左侧空间运动，最后到达OB线上某点
7、P时速度变为零求小球在右侧空间运动的时间解析：(1)要使小球在B点的速度最大，则重力与电场力的合力沿OB方向，则tan 30，即E1(2)设小球运动到B点速度大小为v0，小球所受重力与电场力的合力为：F2mg从A到B，对小球由动能定理得：FLmv联立解得：v0在B点由牛顿第二定律：FTFm在B点时，细绳对小球的拉力为：FT6mg由牛顿第三定律知小球对细绳的拉力大小为6mg.(3)设小球从MN边界上的C点进入磁场，从D点出磁场从B到C，小球做类平抛运动进入MN右侧空间后；E2，即qE2mg，小球在右侧空间做匀速圆周运动小球回到左侧空间后，到OB线上某点P速度减小到零，O为小球在MN右侧空间做圆周运动的轨迹圆心，过C点作BD的垂线交BD于Q点由几何关系得：CDQ60，QCD30，OCDODC30，在C点小球速度方向与界面夹角也为60.设小球从B到C的运动时间为tB，在MN右侧空间做圆周运动，半径为R，运动时间为t.由几何关系得：CD2Rcos 30，QCCDcos 301.5R从B到C，由运学规律得：QCv0tB，v0vcos 30，vsin 30atB，a2g以上各式联立解得：R，v小球在MN右侧空间做圆周运动圆心角为240，即圆周，故小球在MN右侧运动的时间为：t 答案：(1)(2)6mg(3)