高三物理第二轮 带电粒子在复合场中的运动基本能力测试 鲁科版
高考物理带电粒子在复合场中的运动技巧(很有用)及练习题含解析
一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1．扭摆器是同步辐射装置中的插入件，能使粒子的运动轨迹发生扭摆．其简化模型如图：Ⅰ、Ⅱ两处的条形匀强磁场区边界竖直，相距为L ，磁场方向相反且垂直纸面．一质量为m ，电量为-q ，重力不计的粒子，从靠近平行板电容器MN 板处由静止释放，极板间电压为U ，粒子经电场加速后平行于纸面射入Ⅰ区，射入时速度与水平和方向夹角30θ=︒（1）当Ⅰ区宽度1L L =、磁感应强度大小10B B =时，粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平方向夹角也为30︒，求B 0及粒子在Ⅰ区运动的时间t 0（2）若Ⅱ区宽度21L L L ==磁感应强度大小210B B B ==，求粒子在Ⅰ区的最高点与Ⅱ区的最低点之间的高度差h（3）若21L L L ==、10B B =，为使粒子能返回Ⅰ区，求B 2应满足的条件（4）若12B B ≠，12L L ≠，且已保证了粒子能从Ⅱ区右边界射出．为使粒子从Ⅱ区右边界射出的方向与从Ⅰ区左边界射出的方向总相同，求B 1、B 2、L 1、、L 2、之间应满足的关系式．【来源】2011年普通高等学校招生全国统一考试物理卷（山东) 【答案】（1）32lm t qU π=（2）2233h L ⎛⎫=- ⎪⎝⎭（3）232mU B L q >（或232mUB L q≥）（4）1122B L B L =【解析】图1（1）如图1所示，设粒子射入磁场Ⅰ区的速度为v ，在磁场Ⅰ区中做圆周运动的半径为1R ，由动能定理和牛顿第二定律得212qU mv =①211v qvB m R = ②由几何知识得12sin L R θ= ③联立①②③，带入数据得012mUB L q=④设粒子在磁场Ⅰ区中做圆周运动的周期为T ，运动的时间为t12R T v π= ⑤ 22t T θπ=⑥ 联立②④⑤⑥式，带入数据得32Lmt qUπ=⑦ （2）设粒子在磁场Ⅱ区做圆周运动的半径为2R ，有牛顿第二定律得222v qvB m R = ⑧由几何知识得()()121cos tan h R R L θθ=+-+ ⑨联立②③⑧⑨式，带入数据得2233h L ⎛⎫=- ⎪⎝⎭⑩图2（3）如图2所示，为时粒子能再次回到Ⅰ区，应满足()21sin R L θ+<[或()21sin R L θ+≤] ⑾联立①⑧⑾式，带入数据得232mU B L q >（或232mUB L q≥） ⑿图3图4（4）如图3（或图4）所示，设粒子射出磁场Ⅰ区时速度与水平方向得夹角为α，有几何知识得()11sin sin L R θα=+ ⒀ [或()11sin sin L R θα=-]()22sin sin L R θα=+ ⒁[或]()22sin sin L R θα=- 联立②⑧式得1122B R B R = ⒂联立⒀⒁⒂式得1122B L B L = ⒃【点睛】（1）加速电场中，由动能定理求出粒子获得的速度．画出轨迹，由几何知识求出半径，根据牛顿定律求出B 0．找出轨迹的圆心角，求出时间；（2）由几何知识求出高度差；（3）当粒子在区域Ⅱ中轨迹恰好与右侧边界相切时，粒子恰能返回Ⅰ区，由几何知识求出半径，由牛顿定律求出B 2满足的条件；（4）由几何知识分析L 1、L 2与半径的关系，再牛顿定律研究关系式．2．如图1所示，宽度为d 的竖直狭长区域内（边界为12L L 、），存在垂直纸面向里的匀强磁场和竖直方向上的周期性变化的电场（如图2所示），电场强度的大小为0E ，0E ＞表示电场方向竖直向上。
高考物理二轮总复习课后习题专题3 电场与磁场 专题分层突破练9 带电粒子在复合场中的运动 (6)
专题分层突破练9 带电粒子在复合场中的运动A组1.(多选)如图所示为一磁流体发电机的原理示意图,上、下两块金属板M、N水平放置且浸没在海水里,金属板面积均为S=1×103m2,板间距离d=100 m,海水的电阻率ρ=0.25 Ω·m。
在金属板之间加一匀强磁场,磁感应强度B=0.1 T,方向由南向北,海水从东向西以速度v=5 m/s流过两金属板之间,将在两板之间形成电势差。
下列说法正确的是( )A.达到稳定状态时,金属板M的电势较高B.由金属板和流动海水所构成的电源的电动势E=25 V,内阻r=0.025 ΩC.若用此发电装置给一电阻为20 Ω的航标灯供电,则在8 h内航标灯所消耗的电能约为3.6×106JD.若磁流体发电机对外供电的电流恒为I,则Δt时间内磁流体发电机内部有电荷量为IΔt的正、负离子偏转到极板2.(重庆八中模拟)质谱仪可用于分析同位素,其结构示意图如图所示。
一群质量数分别为40和46的正二价钙离子经电场加速后(初速度忽略不计),接着进入匀强磁场中,最后打在底片上,实际加速电压U通常不是恒定值,而是有一定范围,若加速电压取值范围是(U-ΔU,U+ΔU),两种离子打在底片上的区域恰好不重叠,不计离子的重力和相互作用,则ΔUU的值约为( )A.0.07B.0.10C.0.14D.0.173.在第一象限(含坐标轴)内有垂直xOy平面周期性变化的均匀磁场,规定垂直xOy平面向里的磁场方向为正方向,磁场变化规律如图所示,磁感应强度的大小为B0,变化周期为T0。
某一带正电的粒子质量为m、电荷量为q,在t=0时从O点沿x轴正方向射入磁场中并只在第一象限内运动,若要求粒子在t=T0时距 B.2πmqT0C.3πm2qT0D.5πm3qT04.(福建龙岩一模)如图所示,在xOy平面(纸面)内,x>0区域存在方向垂直纸面向外的匀强磁场,第三象限存在方向沿、电荷量为q的带正电粒子(不计重力),以大小为v、方向与y轴正方向夹角θ=60°的速度沿纸面从坐标为(0,√3L)的P1点进入磁场中,然后从坐标为(0,-√3L)的P2点进入电场区域,最后从x轴上的P3点(图中未画出)垂直于x轴射出电场。
(物理) 高考物理带电粒子在复合场中的运动试题(有答案和解析)含解析
一、带电粒子在复合场中的运动专项训练1．两块足够大的平行金属极板水平放置，极板间加有空间分布均匀、大小随时间周期性变化的电场和磁场，变化规律分别如图1、图2所示（规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向）。
在t=0时刻由负极板释放一个初速度为零的带负电的粒子（不计重力），若电场强度E0、磁感应强度B0、粒子的比荷qm均已知，且2mtqBπ=，两板间距2210mEhqBπ=。
（1）求粒子在0～t0时间内的位移大小与极板间距h的比值。
（2）求粒子在板板间做圆周运动的最大半径（用h表示）。
（3）若板间电场强度E随时间的变化仍如图1所示，磁场的变化改为如图3所示，试画出粒子在板间运动的轨迹图（不必写计算过程）。
【来源】带电粒子的偏转【答案】（1）粒子在0～t0时间内的位移大小与极板间距h的比值115sh=（2）粒子在极板间做圆周运动的最大半径225hRπ=（3）粒子在板间运动的轨迹如图：【解析】【分析】【详解】（1）设粒子在0～t0时间内运动的位移大小为s121012s at =① 0qEa m=②又已知200200102,mE m t h qB qB ππ== 联立解得：115s h = （2）解法一粒子在t 0~2t 0时间内只受洛伦兹力作用，且速度与磁场方向垂直，所以粒子做匀速圆周运动。
设运动速度大小为v 1，轨道半径为R 1，周期为T ，则10v at =21101mv qv B R =联立解得：15h R π= 又002mT t qB π== 即粒子在t 0~2t 0时间内恰好完成一个周期的圆周运动。
在2t 0~3t 0时间内，粒子做初速度为v 1的匀加速直线运动，设位移大小为s 22210012s v t at =+解得：235s h =由于s 1+s 2＜h ，所以粒子在3t 0~4t 0时间内继续做匀速圆周运动，设速度大小为v 2，半径为R 2，有：210v v at =+22202mv qv B R =解得225h R π=由于s 1+s 2+R 2＜h ，粒子恰好又完成一个周期的圆周运动。
鲁科版 高中物理选修.带电粒子在复合场中的运动同步检测试卷
鲁科版（2019）高中物理选修3-1. 带电粒子在复合场中的运动同步检测试卷[基础题]1.如图所示，在y ＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y 轴负方向；在y ＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy 平面（纸面）向外。
一电量为q 、质量为m 的带正电的运动粒子，经过y 轴上y ＝h 处的点P 1时速率为v 0，方向沿x 轴正方向；然后，经过x 轴上x ＝2h 处的P 2点进入磁场，并经过y 轴上y ＝－2h 处的P 3点。
不计重力。
求（l ）电场强度的大小。
（2）粒子到达P 2时速度的大小和方向。
（3）磁感应强度的大小。
解答． E=mv 02/2qh v=21/2v 0 θ=450 B=mv 0/qh;2.如图19所示，在x 轴上方有垂直于xy 平面向里的匀强磁场，磁感强度为B ；在x 轴下方有沿y 轴负方向的匀强电场，场强为E 。
一质量为m ，电量为-q 的粒子从坐标原点O 沿着y 轴正方向射出。
射出之后，第三次到达x 轴时，它与点O 的距离为L 。
求此粒子射出时的速度v 和运动的总路程s （重力不计）。
解:(1)根据题意知第3次经过x 轴的运动如图所示 由几何关系:设粒子初速度为v,则有:可得:;(2)设粒子进入电场作减速运动的最大路程为L',加速度为a,则有:则电场中的路程:粒子运动的总路程:3.在场强为B 的水平匀强磁场中，一质量为m 、带正电q 的小球在O 静止释放，小球的运动曲线如图所示．已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到z 轴距离的2倍，重力加速度为g ．求： (1)小球运动到任意位置P (x ，y)的速率v .(2)小球在运动过程中第一次下降的最大距离y m . (3)当在上述磁场中加一竖直向上场强为E (qmgE >)的匀强电场时，小球从O 静止释放后获得的最大速率m v ． 解析：.(1)洛仑兹力不做功，由动能定理得， mgy =12mv 2……①得 ……②（2）设在最大距离y m 处的速率为v m ,根据圆周运动有，qv m B-mg =m 2mv R……③且由②知m v =……④由③④及R =2y m得 2222m m gy q B= ……⑤（3）小球运动如图所示， 由动能定理 （qE-mg ）|y m |=212m mv ……⑥ 由圆周运动 qv m B +mg-qE=m 2mv R……⑦且由⑥⑦及R =2|y m |解得 v m =2()qE mg qB-4．如图所示，一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg 、电荷量q=+1.0×10-5C ，从静止开始经电压为U1=100V 的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角θ=30º，并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm 的匀强磁场区域。
高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练专题22带电粒子在复合场(叠加场)中的运动模型(原卷版+解析)
2023年高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练专题22 带电粒子在复合场（叠加场）中的运动模型【特训典例】一、高考真题1．空间存在着匀强磁场和匀强电场，磁场的方向垂直于纸面（xOy 平面）向里，电场的方向沿y 轴正方向。
一带正电的粒子在电场和磁场的作用下，从坐标原点O 由静止开始运动。
下列四幅图中，可能正确描述该粒子运动轨迹的是（ ）A ．B ．C ．D ．2．如图所示，磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场。
电子从M 点由静止释放，沿图中所示轨迹依次经过N 、P 两点。
已知M 、P 在同一等势面上，下列说法正确的有（ ）A ．电子从N 到P ，电场力做正功B ．N 点的电势高于P 点的电势C ．电子从M 到N ，洛伦兹力不做功D ．电子在M 点所受的合力大于在P 点所受的合力3．霍尔元件是一种重要的磁传感器，可用在多种自动控制系统中。
长方体半导体材料厚为a 、宽为b 、长为c ，以长方体三边为坐标轴建立坐标系xyz ，如图所示。
半导体中有电荷量均为e 的自由电子与空穴两种载流子，空穴可看作带正电荷的自由移动粒子，单位体积内自由电子和空穴的数目分别为n 和p 。
当半导体材料通有沿x +方向的恒定电流后，某时刻在半导体所在空间加一匀强磁场，磁感应强度的大小为B ，沿y +方向，于是在z 方向上很快建立稳定电场，称其为霍尔电场，已知电场强度大小为E ，沿z -方向。
（1）判断刚加磁场瞬间自由电子受到的洛伦兹力方向；（2）若自由电子定向移动在沿x +方向上形成的电流为n I ，求单个自由电子由于定向移动在z 方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力大小nz F ；（3）霍尔电场建立后，自由电子与空穴在z 方向定向移动的速率分别为nz v 、pz v ，求t ∆时间内运动到半导体z 方向的上表面的自由电子数与空穴数，并说明两种载流子在z 方向上形成的电流应满足的条件。
4．如图，两个定值电阻的阻值分别为1R 和2R ，直流电源的内阻不计，平行板电容器两极板水平放置，板间距离为d ，，极板间存在方向水平向里的匀强磁场。
高中物理 带电粒子在复合场中运动规律分析同步练习 鲁教版选修31
高二物理鲁教版带电粒子在复合场中运动规律分析同步练习（答题时间：30分钟）1. 如图所示，带电粒子（不计重力）从加速电场的O点无初速释放后恰能沿直线穿过互相垂直的匀强电场和匀强磁场，下列说法正确的是（）A. 该粒子一定带正电B. 若从a点释放，则粒子在右侧场区向上偏转且其电势能增加，动能减少C. 若从b点释放，则粒子在右侧场区向上偏转且其电势能减小，动能增加D. 无论从a点释放，还是从b点释放，该粒子都无法沿直线穿过右侧场区2. 如图所示，两个质量不同、电量相同的正离子a和b，以相同的动能进入匀强磁场B 和匀强电场E叠加的区域，粒子的初速度方向、电场方向和磁场方向互相垂直，若不计重力，a向上偏转，b向下偏转，则（）A. a质量较大，速度不断增大B. a质量较小，速度不断增大C. b质量较大，速度不断增大D. b质量较小，速度不断增大3. 如图所示，平行板电容器的极板沿水平方向放置，电子束从电容器左边正中间a处沿水平方向入射，电子的初速度都是，在电场力的作用下，刚好从图中所示的c点射出，射出时的速度为v。
现若保持电场不变，再加一个匀强磁场，磁场方向跟电场和电子入射的方向都垂直（图中垂直于纸面向里），使电子刚好由图中d点射出。
若c、d两点的位置相对于中线ab是对称的，则从d点射出时每个电子的动能等于___________。
4. 如图所示，质量为m的带电微粒，在相互垂直的匀强电、磁场中运动，电场强度为E，方向竖直向下，磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，此微粒在垂直于磁场的竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动（不计空气阻力），微粒一定带_________电，微粒的线速度大小为_________。
5. 如图所示的正交电磁场，一带电量为、质量为m的微观粒子，从O点开始竖直向上运动，速度为。
已知磁感应强度为B，电场强度为E，均保持大小、方向不变。
（1）试求粒子的运动周期。
（2）问当电场、磁场的宽度L为多大时，粒子在电场、磁场中运动后又沿x方向飞出这一区域？（设B、E在y方向区域足够长）6. 如图所示，由质量为m，电荷量为q，速率不同（可由同一电场加速）的正离子组成的离子束，经小孔O射入场强为E的匀强电场与磁感应强度为B1的匀强磁场的区域内（速度选择器），只有速率为某一值的离子才能沿入射方向做匀速直线运动。
2020届高考物理二轮复习专题演练：带电粒子在复合场中的运动(一) (鲁科版) Word版含答案
2022届高考物理二轮复习专题演练：带电粒子在复合场中的运动(一) (鲁科版)一、单项选择题1.(2021·福建福州质检)如图所示，在平行线MN、PQ之间存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面的磁场(未画出)，磁场的磁感应强度从左到右渐渐增大．一带电微粒进入该区域时，由于受到空气阻力作用，恰好能沿水平直线OO′通过该区域．带电微粒所受的重力忽视不计，运动过程微粒带电荷量不变．下列推断正确的是()A．微粒从左到右运动，磁场方向向里B．微粒从左到右运动，磁场方向向外C．微粒从右到左运动，磁场方向向里D．微粒从右到左运动，磁场方向向外解析：选B.微粒恰好能沿水平直线OO′通过该区域，说明q v B＝qE；微粒受到空气阻力作用，速度渐渐变小，所以要求沿运动方向磁感应强度渐渐增大，故微粒从左向右运动；由右手定则可知，磁场方向向外，选项B正确．2.(2021·长沙二模)如图所示，空间的匀强电场和匀强磁场相互垂直，电场方向竖直向上，磁场方向垂直纸面对里，一带电微粒α处于静止状态，下列操作能使微粒做匀速圆周运动的是()A．只撤去电场B．只撤去磁场C．给α一个竖直向下的初速度D．给α一个垂直纸面对里的初速度解析：选C.只撤去电场，微粒在重力与洛伦兹力作用下做变速曲线运动，重力与洛伦兹力的合力并不沿半径指向圆心；只撤去磁场，重力与电场力照旧平衡，微粒将保持静止，因此，选项A、B均错；给α一个竖直向下的初速度，由于重力与电场力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，选项C正确；给α一个垂直纸面对里的初速度，微粒运动方向与磁场方向平行，不受洛伦兹力，只受重力和电场力，且二力平衡，微粒做匀速直线运动，选项D错误．3.如图所示，某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面对里，带电微粒由a点进入电磁场并刚好沿ab直线向上运动，下列说法正确的是()A．微粒确定做匀速直线运动B．微粒可能做匀变速直线运动C．微粒的电势能确定增加D．微粒的机械能确定守恒解析：选A.微粒进入电磁场区域后刚好沿ab直线向上运动，则合力为零或者所受合力方向在ab直线上．若所受合力不为零，则必定做变速运动，由于速度变化会导致洛伦兹力变化，则微粒就不能沿直线运动，因此微粒所受合力只能为零且做匀速直线运动，选项A正确，选项B错误．若微粒带正电，则受力如图甲所示，合力不行能为零；若微粒带负电，则受力如图乙所示，合力可能为零，故微粒确定带负电．沿ab直线向上运动，电场力做正功，微粒的电势能减小，而微粒做匀速直线运动，动能不变；微粒竖直方向高度增加，重力势能增加，故微粒的机械能增加，选项C、D错误．4．如图所示为质谱仪测定带电粒子质量的装置示意图．速度选择器(也称滤速器)中场强E的方向竖直向下，磁感应强度B1的方向垂直纸面对里，分别器中磁感应强度B2的方向垂直纸面对外．在S处有甲、乙、丙、丁四个一价正离子垂直于E和B1入射到速度选择器中，若m甲＝m乙<m丙＝m丁，v甲<v乙＝v丙<v丁，在不计重力的状况下，则分别打在P1、P2、P3、P4四点的离子分别是()A．甲乙丙丁B．甲丁乙丙C．丙丁乙甲D．甲乙丁丙解析：选B.只有速度大小刚好满足v＝EB1的带电粒子能够从速度选择器的小孔中射出．速度偏小的正离子甲所受洛伦兹力小于电场力，偏向下极板，速度偏大的正离子丁所受洛伦兹力大于电场力，偏向上极板．对于进入分别器的乙、丙，在磁感应强度B 2的磁场中做匀速圆周运动的半径r ＝m vqB 2，所以，质量较大的丙对应的半径较大．选项B 正确．5.如图所示，将一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块金属板A 、B ，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．假如射入的等离子体速度均为v ，两金属板的板长为L ，板间距离为d ，板平面的面积为S ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于速度方向，负载电阻为R ，电离气体布满两板间的空间．当发电机稳定发电时，电流表示数为I ，那么两板间电离气体的电阻率为( )A.S d ⎝⎛⎭⎫Bd vI －R B.S d ⎝⎛⎭⎫BL vI －R C.S L ⎝⎛⎭⎫Bd vI －R D.S L ⎝⎛⎭⎫BL vI －R 解析：选A.在洛伦兹力的作用下，正离子向极板B 偏转，负离子向极板A 偏转，在极板间建立电场，形成电势差．电路闭合时，E ＝Bd v ＝I (R ＋r )＝I ⎝⎛⎭⎫R ＋ρd S ，可得：ρ＝S d ⎝⎛⎭⎫Bd v I －R . 6．(2021·洛阳二模)如图所示，空间的某一正方形区域存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由边界中点A 进入这个区域沿直线运动，从中点C 离开区域；假如将磁场撤去，其他变件不变，则粒子从B 点离开场区；假如将电场撤去，其他条件不变，则粒子从D 点离开场区．已知BC ＝CD ，设粒子在上述三种状况下，从A 到B 、从A 到C 和从A 到D 所用的时间分别是t 1、t 2、t 3，离开三点时的动能分别是E k1、E k2、E k3，粒子重力忽视不计，以下关系式正确的是( )A ．t 1＝t 2＜t 3B ．t 1＜t 2＝t 3C ．E k1＝E k2＜E k3D ．E k1＞E k2＞E k3解析：选A.依据题意可知，粒子在复合场中的运动是直线运动，由于忽视粒子重力，必有洛伦兹力与电场力平衡，即qE ＝q v 0B ，从A 到C 的运动时间t 2＝dv 0，其中d 表示AC 间距；若将磁场撤去，粒子从B 点离开场区，该过程粒子在电场力作用下，做类平抛运动，运动时间t 1＝dv 0；若撤去电场，粒子做匀速圆周运动，从A 到D 的过程中，沿AC 方向的速度重量渐渐减小，且均小于v 0，则t 3＞dv 0，因此，选项A 正确，选项B错误．粒子从A 到C 过程是匀速直线运动，动能不变；从A 到D 过程中，粒子只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，动能不变，则E k2＝E k3；粒子从A 到B 过程中，合外力是电场力，电场力做了正功，粒子的动能增加，则有E k1＞E k2＝E k3，选项C 、D 错误．7.(2021·高考浙江卷改编)在半导体离子注入工艺中，初速度可忽视的磷离子P ＋和P 3＋，经电压为U 的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面对里、有确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θ＝30°后从磁场右边界射出．在电场和磁场中运动时，离子P ＋和P 3＋( )A ．在电场中的加速度之比为1∶1B ．在磁场中运动的半径之比为3∶1C ．在磁场中转过的角度之比为1∶3D ．离开电场区域时的动能之比为1∶9解析：选B.两离子所带电荷量之比为1∶3，在电场中时由qE ＝ma 知a ∝q ，故加速度之比为1∶3，A 错误；离开电场区域时的动能由E k ＝qU 知E k ∝q ，故D 错误；在磁场中运动的半径由Bq v ＝m v 2R 、E k ＝12m v 2知R ＝1B2mU q ∝1q ，故B 正确；设磁场区域的宽度为d ，则有sin θ＝d R ∝1R ，即sin 30°sin θ′＝13，故θ′＝60°＝2θ，C 错误．8.在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带电荷量为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 的水平匀强磁场中，磁感应强度方向与管道垂直，现给带电球体一个水平速度v 0，则在整个运动过程中，带电球体克服摩擦力所做的功不行能为( )A ．0 B.12m ⎝⎛⎭⎫mg qB 2C.12m v 20 D .12m。
2021届新高考物理二轮复习专题能力训练10 带电粒子在组合场、复合场中的运动 含解析
A.0
B.2mg
C.4mg
D.6mg
答案:C
解析:带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用,但是洛伦兹力不做功,所以从左方摆到
最低点的过程只有重力做功,根据动能定理 mgL(1-cos60°)=1mv2,摆动到最低点时,
2
2
合力提供向心力,悬线上张力为 0,即洛伦兹力提供向心力 qvB-mg=m =mg,洛伦兹
转角度为θ,sinθ= ,d 不变,r 增大,θ减小,可使 P 点右移,B 错误。根据左手定则,可判断 出偏转磁场垂直纸面向里,C 错误。根据 r= 0,磁感应强度增大,半径 r 减小,根据 B 选项解析可知,θ增大,可使 P 点左移,D 正确。
-1-
2.1922 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。若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示,则下列说法正确 的是( )
力方向竖直向上,当小球从右方摆到最低点时,根据对称性速度大小不变,但是方向
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2
反向,所以洛伦兹力方向竖直向上大小不变,此时向心力不变,即拉力 F-qvB-mg=m ,
拉力 F=4mg,选项 C 正确。 4.如图所示,虚线区域空间内存在由匀强电场 E 和匀强磁场 B 组成的正交或平行的 电磁复合场,有一个带正电小球(电荷量为+q,质量为 m)从正交或平行的电磁复合场 上方的某一高度自由落下,那么带电小球可能沿直线通过的是( )
R=3时,Ekm=( 2 ')2
专题能力训练 10 带电粒子在组合场、复合 场中的运动
(时间:45 分钟 满分:100 分) 专题能力训练第 23 页
一、选择题(本题共 8 小题,每小题 7 分,共 56 分。在每小题给出的四个选项中,1~6 题只有一个选项符合题目要求,7~8 题有多个选项符合题目要求。全部选对的得 7 分,选对但不全的得 4 分,有选错的得 0 分) 1.(2020·全国卷Ⅱ)CT 扫描是计算机 X 射线断层扫描技术的简称,CT 扫描机可用于 对多种病情的探测。图甲是某种 CT 机主要部分的剖面图,其中 X 射线产生部分的 示意图如图乙所示。图乙中 M、N 之间有一电子束的加速电场,虚线框内有匀强偏 转磁场;经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到靶上,产 生 X 射线(如图中带箭头的虚线所示);将电子束打到靶上的点记为 P 点。则( )
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（鲁科版）高三物理第二轮基本能力测试带电粒子在复合场中的运动
1．在如图8－3－15所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内忽略重力，电子可能沿水平方向向右做直线运动的是( )
图8－3－15
解析：选B.如电子水平向右运动，在A 图中电场力水平向左，洛伦兹力竖直向下，故不可能；在B 图中，电场力水平向左，洛伦兹力为零，故电子可能水平向右做匀减速直线运动；在C 图中电场力竖直向下，洛伦兹力竖直向下，电子向右不可能做匀速直线运动；在D 图中电场力竖直向上，洛伦兹力竖直向上，故电子不可能做水平向右的直线运动，因此只有选项B 正确． 2.
图8－3－16
(2011年福州质检)随着社会生产的发展，大型化工厂已越来越多，环境污染也越来越严重．为减少环境污染，技术人员在排污管末端安装了如图8－3－16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，电压表将显示两个电极间的电压U .若用Q 表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )
A ．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高
B ．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高
C ．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大
D ．所测的污水流量Q 与U 成正比
解析：选D.由左手定则可判断出，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较低，故A 、B 均错；设前后表面的最高电压为U ，则qU b ＝qvB .所以U ＝vBb ，所以U 与离子浓度无关，C 错；因Q ＝vbc ，而U ＝vBb ，所以Q ＝Uc B
，D 对．
图8－3－17
3．(2011年辽宁大连双基测试)如图8－3－17所示，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直．在电磁场区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球．O点为圆环的圆心，a、b、c、d、e为圆环上的五个点，a点为最高点，c点为最低点，bOd沿水平方向，e为ad弧的中点．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端a点由静止释放，下列判断正确的是( )
A．小球能运动到c点，且此时所受洛伦兹力最大
B．小球能运动到e点，且此时所受洛伦兹力最小
C．小球从a点运动到b点，重力势能减小，电势能增大
D．小球从b点运动到c点，电势能增大，动能先增大后减小
解析：选D.受电场力与重力大小相等，设f点是圆弧bc的中点，则该处电场力与重力的合力方向沿半径向外，如图所示．从a到f点电场力与重力的合力做正功最多，而洛伦兹力不做功，由动能定理得，在f点小球速度最大，所受洛伦兹力最大，选项A错误；连接ad，小球从a点由静止释放，到d点速度减为零，故小球在abfcd范围内做往复运动，无法运动到e 点，选项B错误；从a点到b点，重力与电场力均做正功，重力势能、电势能均减小，选项C 错误；b点到c点电场力做负功，电势能增大，合外力先做正功后做负功，动能先增大后减小，并且b、c两点的动能相等，选项D正确．
4.
图8－3－18
(2011年泉州高三统考)如图8－3－18所示，匀强电场和匀强磁场相互垂直，现有一束带电粒子(不计重力)，以速度v0沿图示方向恰能直线穿过，则以下分析不正确的是( )
A．如果让平行板电容器左极为正极，则带电粒子必须向上以v0进入该区域才能直线穿过B．如果带电粒子以小于v0的速度沿v0方向射入该区域，其电势能越来越小
C ．如果带负电粒子速度小于v 0，仍沿v 0方向射入该区域，其电势能越来越大
D ．无论带正电还是带负电的粒子，若从下向上以速度v 0进入该区域时，其动能都一定增加 解析：选C.带电粒子做直线运动，必有Eq ＝qvB ，v ＝
E B ＝v 0，故A 选项正确，当v <E B
＝v 0时，qvB <Eq ，带电粒子向电场力一方偏移，电场力对带电粒子做正功，电势能减小，故B 选项正确，C 选项错误．带电粒子从下方进入时，电场力和洛伦兹力同向，电场力做正功，动能一定增加，故D 选项正确．
5．(2010年高考福建理综卷)如图8－3－19所示的装置，左半部为速度选择器，右半部为匀强的偏转电场．一束同位素离子流从狭缝S 1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S 2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E 的偏转电场，最后打在照相底片D 上．已知同位素离子的电荷量为q (q ＞0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E 0的匀强电场和磁感应强度大小为B 0的匀强磁场，照相底片D 与狭缝S 1、S 2的连线平行且距离为L ，忽略重力的影响．
图8－3－19
(1)求从狭缝S 2射出的离子速度v 0的大小；
(2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v 0方向飞行的距离为x ，求出x 与离子质量m 之间的关系式(用E 0、B 0、E 、q 、m 、L 表示)．
解析：(1)能从速度选择器射出的离子满足
qE 0＝qv 0B 0①
则v 0＝E 0B 0
.②
(2)离子进入匀强偏转电场E 后做类平抛运动，则 x ＝v 0t ③
L ＝12at 2④
由牛顿第二定律得qE ＝ma ⑤
联立②③④⑤解得x ＝E 0B 0
2mL qE . 答案：(1)E 0
B 0 (2)E 0B 0 2mL qE。