高三物理人教版一轮作业:第九章 第3讲 带电粒子在复合场中的运动 含解析 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/6/16 18:53:20星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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[基础题组]

一、单项选择题

1.如图所示,空间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场,图中虚线为匀强电场的等势线,一不计重力的带电粒子在M点以某一初速度垂直等势线进入正交电磁场中,运动轨迹如图所示(粒子在N点的速度比在M点的速度大),则下列说法正确的是( ) A.粒子一定带正电

B.粒子的运动轨迹一定是抛物线 C.电场线方向一定垂直等势面向左

D.粒子从M点运动到N点的过程中电势能增大

解析:根据粒子在电、磁场中的运动轨迹和左手定则可知,粒子一定带负电,选项A错误;由于洛伦兹力方向始终与速度方向垂直,故粒子受到的合力是变力,而物体只有在恒力作用下做曲线运动时,轨迹才是抛物线,选项B错误;由于空间只存在电场和磁场,粒子的速度增大,说明在此过程中电场力对带电粒子做正功,则电场线方向一定垂直等势面向左,选项C正确;电场力做正功,电势能减小,选项D错误. 答案:C

2.(2018·湖南长沙高三调考)如图所示,某种带电粒子由静止开始经电压为U1的电场加速后,射入水平放置、电势差为U2的两导体板间的匀强电场中,带电粒子沿平行

于两板的方向从两板正中间射入,穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中,则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U1和U2的变化情况为(不计重力,不考虑边缘效应)( ) A.d随U1变化,d与U2无关 C.d随U1变化,d随U2变化

B.d与U1无关,d随U2变化 D.d与U1无关,d与U2无关

解析:带电粒子在电场中做类平抛运动,可将射出电场的粒子速度v分解成初速v0

度方向与加速度方向,设出射速度与水平夹角为θ,则有v=cos θ而在磁场中做

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1

匀速圆周运动,设运动轨迹对应的半径为R,由几何关系得,半径与直线MN夹d22Rv0mv

角正好等于θ,则有R=cos θ,所以d=v,又因为半径公式R=Bq,则有d2mv02=Bq=B 答案:A

3.如图所示,从S处发出的热电子经加速电压U加速后垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,发现电子流向上极板偏转.设两极板间电场强度为E,磁感应强度为B.欲使电子沿直线从电场和磁场区域通过,只采取下列措施,其中可行的是( )

A.适当减小电场强度E B.适当减小磁感应强度B

C.适当增大加速电场极板之间的距离 D.适当减小加速电压U

解析:要使电子在复合场中做匀速直线运动,有Eq=qvB.根据左手定则可知电子所受的洛伦兹力的方向竖直向下,故电子向上极板偏转的原因是电场力大于洛伦兹力,所以要么增大洛伦兹力,要么减小电场力.适当减小电场强度E,即可以减小电场力,选项A正确;适当减小磁感应强度B,可以减小洛伦兹力,选项1

B错误;适当增大加速电场极板之间的距离,根据eU=2mv2可得v=2eUm,

2mU1

q.故d随U1变化,d与U2无关,故A正确;B、C、D错误.

由于两极板间的电压没有变化,所以电子进入磁场的速率没有变化,因此没有改变电场力和洛伦兹力的大小,选项C错误;同理,适当减小加速电压U,可以减小电子进入复合场中的速度v,从而减小洛伦兹力,选项D错误. 答案:A

4.在空间中有水平方向的匀强电场和垂直纸面方向的匀强磁场,一质量为m(重力不可忽略)的带电微粒沿与水平方向成45°角的直线斜向右上方以速度v运动,由此可知( )

A.带电微粒一定带正电荷 B.匀强磁场方向一定垂直纸面向里

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2

C.带电微粒可能做变速直线运动

D.带电微粒所受的洛伦兹力大小一定为2mg

解析:带电微粒沿与水平方向成45°角的直线斜向右上方以速度v运动,分析可知微粒受到竖直向下的重力、水平向右的电场力和垂直运动方向的斜向左上方的洛伦兹力.若微粒带正电荷,则电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向里;若微粒带负电荷,则电场方向水平向左,磁场方向垂直纸面向外,选项A、B错误.由于洛伦兹力与速度大小有关,且与速度方向垂直,若速度大小变化,洛伦兹力大小将随之变化,带电微粒所受的合外力将不为零且方向不沿运动方向,因此只要微粒做直线运动,就一定做匀速直线运动,选项C错误.根据平衡条件可知,带电微粒所受的洛伦兹力大小一定为2mg,选项D正确. 答案:D 二、多项选择题

5.如图是磁流体发电机的装置,a、b组成一对平行电极,两板间距为d,板平面的面积为S,内有磁感应强度为B的匀强磁场.现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,而整体呈中性),垂直磁场喷

入,每个离子的速度为v,负载电阻阻值为R,当发电机稳定发电时,负载中电流为I,则( )

A.a板电势比b板电势低 B.磁流体发电机的电动势E=Bdv C.负载电阻两端的电压大小为Bdv ?Bdv-IR?SD.两板间等离子体的电阻率ρ= Id

解析:参看磁流体发电机的装置图,利用左手定则可知,正、负微粒通过发电机内部时,带正电微粒向上偏,带负电微粒向下偏,则知a板电势比b板电势高,E

所以A错误;当发电机稳定发电时,对微粒有F洛=F电,即Bqv=dq,得电动势E=Bdv,所以B正确;由闭合电路欧姆定律有UR+Ur=E,又E=Bdv,则负E

载电阻两端的电压UR

r+R

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