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专题突破练10 带电粒子在复合场中的运动

(时间:45分钟 满分:100分)

一、选择题(共4小题,每小题6分,共24分。在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)

1.(2017山东枣庄模拟)一个不计重力的带电粒子以初速度v0沿各图中的虚线射入场中,A图中两条垂直于纸面的长直导线中等大、反向的电流,电流为I,虚线是两条导线垂线的中垂线;B图中是两个位置固定的等量同种点电荷,电荷量为+Q,虚线是两位置连线的中垂线;C图中是圆环线圈,环中的电流为I,虚线过圆心且垂直圆环平面;D图中是正交的匀强电场和匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里。其中,带电粒子可能做匀速直线运动的是 (

答案 AC

解析 根据安培定则判断可知,A选项中虚线上合磁场的方向沿虚线方向向右,与带电粒子的速度方向平行,所以带电粒子不受洛伦兹力,因而带电粒子做匀速直线运动,故A正确;根据等量同种电荷的电场线分布可知B选项中电场线与虚线重合,带电粒子所受的电场力与其速度平行,粒子做变速直线运动,故B错误;由安培定则可知,C选项中圆环线圈产生的磁场与虚线重合,与带电粒子的速度方向平行,所以带电粒子不受洛伦兹力,带电粒子做匀速直线运动,故C正确;D选项中若粒子带正电,粒子所受的电场力向上,由左手定则判断知洛伦兹力方向也向上,不能与电场力平衡,则带电粒子不能做匀速直线运动,故D错误。 2.

如图所示,质量为m,电荷量为+q的三个相同的带电小球A、B、C,从同一高度以初速度v0水平抛出,B球处于竖直向下的匀强磁场中,C球处于垂直纸面向里的匀强电场中,它们落地的时间分别为tA、tB、tC,落地时的速度大小分别为vA、vB、vC,则以下判断正确的是( ) A.tA=tB=tC B.tB

)

(2017吉林普高调研)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ρ,在泵头通入导电剂后液体的电导率为σ(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正极

B.通过泵体的电流I=

C.增大磁感应强度可获得更大的抽液高度 D.增大液体的电阻率可获得更大的抽液高度 答案 AC

解析 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正确;根据电阻定律,泵体内液体的电阻R=ρ;因此流过

泵体的电流I==UL1σ,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。 4.

(2017湖南邵阳联考)如图所示,在x<0与x>0的区域中,分别存在磁感应强度大小为B1与B2的匀强磁场,磁场方向均垂直于纸面向里,且B1∶B2=3∶2。在原点O处同时发射两个质量分别为ma和mb的带电粒子,粒子a以速率va沿x轴正方向运动,粒子b以速率vb沿x轴负方向运动,已知粒子a带正电,粒子b带负电,电荷量相等,且两粒子的速率满足mava=mbvb。若在此后的运动中,当粒子a第4次经过y轴(出发时经过y轴不算在内)时,恰与第1次经过y轴的粒子b相遇。粒子重力不计。下列说法正确的是( ) A.粒子a、b在磁场B1中的偏转半径之比为3∶2 B.两粒子在y轴的正半轴相遇

C.粒子a、b相遇时的速度方向相同 D.粒子a、b的质量之比为1∶5 ?导学号88904155? 答案 BCD

2

解析 由qvB=可知r=,则,A错误;a粒子从O点出发沿x轴正方向

射出向上顺时针转半周在y轴上上移2ra2,穿过y轴后顺时针向下转半周后下移2ra1,由于B2

相遇时,时间上有Tb1=Ta1+Ta2,即,结合B1∶B2=3∶2,得到

,D正确。

二、计算题(本题共6个小题,共76分) 5.

(12分)(2017黑龙江哈尔滨模拟)如图所示,某平面内有折线PAQ为磁场的分界线,已知∠A=90°,AP=AQ=L。在折线的两侧分布着方向相反,与平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小均为B。现有一质量为m、电荷量为+q的粒子从P点沿PQ方向射出,途经A点而到达Q点,不计粒子重力。求:

(1)粒子初速度v应满足的条件;

(2)粒子从P点至Q点所需时间的最小值。

答案 (1)v=解析

(2)tmin=

(1)轨迹如图所示,由于具有多解性,所以

L=nr(n=1,2,3…)

由qvB=m可知,v=(n=1,2,3…)。

(2)当n为奇数时;

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