1、第3讲带电粒子在复合场中的运动一、单项选择题1如图K931所示，水平放置的平行金属板a、b带有等量异种电荷，a板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一质子在两板间做匀速直线运动，其运动的方向是()图K931A沿竖直方向向下B沿竖直方向向上C沿水平方向向左D沿水平方向向右2如图K932所示的虚线区域内，充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域，恰好沿直线由区域右边界的O点(图中未标出)穿出若撤去该区域内的磁场而保留电场不变，另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入，从区域右边界穿出，则粒子b()
2、A穿出位置一定在O点下方B穿出位置一定在O点上方C运动时，在电场中的电势能一定减小D在电场中运动时，动能一定减小 图K932 图K9333如图K933所示的是质谱仪工作原理的示意图带电粒子a、b经电压U加速(在A点的初速度为零)后，进入磁感应强度为B的匀强磁场做匀速圆周运动，最后分别打在感光板S上的x1、x2处图中半圆形的虚线分别表示带电粒子a、b所通过的路径，则()Aa的质量一定大于b的质量Ba的电荷量一定大于b的电荷量C在磁场中a运动的时间大于b运动的时间Da的比荷大于b的比荷4带电粒子垂直进入匀强电场或匀强磁场中时，粒子将发生偏转，称这种电场为偏转电场，这种磁场为偏转磁场下列说法错误的是
3、(重力不计)()A欲把速度不同的同种带电粒子分开，既可采用偏转电场，也可采用偏转磁场B欲把动能相同的质子和粒子分开，只能采用偏转电场C欲把由静止经同一电场加速的质子和粒子分开，偏转电场和偏转磁场均可采用D欲把初速度相同而比荷不同的带电粒子分开，偏转电场和偏转磁场均可采用二、双项选择题5(2013年四川自贡二诊)如图K934所示，水平放置的平行板电容器两板间有垂直纸面向里的匀强磁场开关S闭合时，带电粒子恰好水平向右匀速穿过两板，粒子的重力不计，下列说法正确的是()图K934A保持开关闭合，若滑片P向上滑动，粒子可能从下极板边缘射出B保持开关闭合，若滑片P向下滑动，粒子可能从下极板边缘射出C保持开
4、关闭合，若只将A极板向上移动后，粒子仍能沿直线穿出D如果开关断开，粒子仍能沿直线穿出6在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电量为q、质量为m的带电球体，管道半径略大于球体半径整个管道处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直，如图K935所示现给带电球体一个水平速度v0，则在整个运动过程中，带电球体克服摩擦力所做的功可能为()A0 B.m2C.mv D.m 图K935 图K93671922年，英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖若速度相同的同一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图K936所示，则下列说法正确的是()A该束粒子带负电B速度选择
5、器的P1极板带正电C在B2磁场中运动半径越大的粒子，质量越大D在B2磁场中运动半径越大的粒子，荷质比越小8如图K937所示，一束离子从P点垂直射入匀强电场和匀强磁场相互垂直的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向未发生偏转，这些离子从Q点进入另一匀强磁场中分裂为a、b、c三束关于这三束离子，下列说法正确的是()图K937Aa、c的速度大小一定不同Ba、b的电量一定不同Cb、c的荷质比一定不同Da、b、c均带正电9为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图K938所示的流量计该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口在垂直于上下底面方向加磁感应强度大
6、小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极污水充满管口从左向右流经该装置时，理想电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量，下列说法正确的是()图K938A前表面电极比后表面电极电势高B后表面电极比前表面电极电势高C电压表的示数U与污水中离子浓度成正比D污水流量Q与电压表的示数U成正比，与a、b无关三、非选择题10回旋加速器是用于加速带电粒子流，使之获得很大动能的仪器，其核心部分是两个D形金属扁盒，两盒分别和一高频交流电源两极相接，以便在盒间狭缝中形成匀强电场，使粒子每穿过狭缝都得到加速；两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面离子源置于盒的圆心，释放出电量为q、质量为
7、m的离子，离子最大回旋半径为Rm，磁场强度为B，其运动轨迹如图K939所示求：(1)离子在盒内做何种运动？ (2)离子在两盒间狭缝内做何种运动？(3)所加交变电压频率为多大？(4)离子离开加速器时速度多大？(5)设离子初速度为零，两D形盒间电场的电势差为U，盒间距离为d，求加速到上述能量所需时间图K93911如图K9310所示，PR是一块长为L8 m的绝缘平板固定在水平地面上，整个空间有一个平行于PR的匀强电场E，在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B，一个质量为m0.1 kg、带电量为q0.5 C的物体(可视为质点)，从板的P端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动，进入
8、磁场后恰能做匀速运动当物体碰到板R端的挡板后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，物体返回时在磁场中仍做匀速运动，离开磁场后做匀减速运动停在C点，PC，物体与平板间的动摩擦因数为0.4，取g10 m/s2，求：(1)物体带正电还是负电？(2)物体与挡板碰撞前后的速度v1和v2.(3)磁感应强度B的大小(4)电场强度E的大小和方向图K931012(珠海市2014届摸底)如图K9311所示，x轴上方有一匀强电场，方向与y轴平行；x轴下方有一匀强磁场，方向垂直纸面向里一质量为m、电量为q(q0)的粒子以速度v0从y轴上的P点平行x轴方向射入电场后，从x轴上的Q点进入磁场，并从坐标原点O离开磁场已知OPL，O
9、Q2L.不计重力和一切摩擦，求：(1)粒子到达Q点时的速度大小和方向(2)粒子在磁场中运动的轨道半径(3)粒子在磁场中运动的时间(4)粒子离开P点后第一次到达y轴时的位置坐标图K9311第3讲带电粒子在复合场中的运动1D2.C3.D4.C5.AB6AC解析：若球体所带电荷为正且qv0Bmg，则球体将不受摩擦力的作用，摩擦力做功可能为零，A正确；若球体带正电荷，且qv0Bmg，则当球体运动到v时将做匀速直线运动，克服摩擦力做功为mvmv2m，D错误；当球体带正电荷且qv0Bmg或带负电荷时，由于摩擦的作用，球体将做减速运动一直到静止，此时克服摩擦力做功为mv，C正确，B错误7BD8.CD9BD解
10、析：由左手定则可判断出正离子较多时，正离子受到的洛伦兹力使其向后表面偏转聚集而导致后表面电势升高；同理，负离子较多时，负离子向前表面偏转聚集而导致前表面电势降低，故A错误、B正确；设前后表面间的最高电压为U，则qvB，所以UvBb.由此可知U与离子浓度无关，故C错误；因Qvbc，而UvBb，所以Q，D正确10解：(1)做匀速圆周运动(2)做匀加速直线运动(3)由qvBm，T解得f.(4)由qvmBm得vm.(5)由能量守恒得mvnqU则离子匀速圆周运动总时间t1离子在匀强电场中的加速度为a匀加速总时间t2解得tt1t2.11解：由于物体返回后在磁场中，仍做匀速运动，可知此阶段摩擦力为0，所以物
11、体带正电荷，且mgqv2B物体离开磁场后，由动能定理有mg0mv得v24 m/s代入得B0.5 T由于电荷由P点开始向右做匀加速运动，可知电场强度方向水平向右，且(qEmg)mv0进入电磁场后做匀速运动，有qE(qv1Bmg) 由得v18 m/s，E2.4 N/C.12解：(1)设粒子在电场中运动时间为t1，到达Q点时竖直分速度为vy，速度大小为v，方向与x轴夹角为，由运动学公式得：2Lv0t1，Lat，vyat1联立解得vyv0由勾股定理得vv0tan 1，45.速度方向与x轴夹角45，斜向下(2)粒子在磁场中的轨迹如图K35所示，由几何关系可得图K35粒子在磁场中的轨道半径ROQL.(3)粒子在磁场中的运动时间t2T由圆周运动知识得T故t2.(4)由几何关系得：位置坐标为(0，2L)