课时作业(5) 带电粒子在复合场中的运动（Word练习）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版2019)

课时作业(5)　带电粒子在复合场中的运动 [对应学生用书P87] 1．某空间存在匀强磁场和匀强电场．一个带电粒子(不计重力)以一定初速度射入该空间后，做匀速直线运动；若仅撤除电场，则该粒子做匀速圆周运动．下列因素与完成上述两类运动无关的是(　　) A．磁场和电场的方向 B．磁场和电场的强弱 C．粒子的电性和电量 D．粒子入射时的速度 C　[在匀强磁场和匀强电场的叠加区域内，带电粒子做匀速直线运动，则速度方向与电场方向和磁场方向均垂直，qvB＝qE，故v＝.因此粒子是否在“速度选择器”中做匀速直线运动，与粒子的电性、电量均无关．撤去电场时，粒子速度方向仍与磁场垂直，满足做匀速圆周运动的条件．] 2．如图所示，某区域存在相互正交的电场和磁场，有一粒子沿垂直于电场和磁场的方向飞入其中，并沿直线运动(不考虑重力作用)，则此粒子(　　) A．一定带正电 B．一定带负电 C．可能带正电或负电，也可能不带电 D．一定不带电 C　[题中带电粒子在电场中受电场力，在磁场中受洛伦兹力，而带电粒子做直线运动，根据电场力方向及洛伦兹力方向判定，可知两力必反向且与运动速度垂直，即带正电、负电和不带电粒子都满足题设条件，故正确选项为C．] 3．(多选)在图中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场．已知从左方水平射入的电子，穿过该区域时并未发生偏转，假设电子的重力忽略不计，则在该区域中的E和B的方向可能正确的是(　　) A．E竖直向上，B垂直于纸面向外 B．E竖直向上，B垂直于纸面向里 C．E和B沿水平方向，并与电子运动的方向相同 D．E和B沿水平方向，并与电子运动的方向相反 ACD　[如果E竖直向上，B垂直于纸面向外，电子沿题图中方向射入后，电场力向下，洛伦兹力向上，二力可能平衡，电子可能沿直线通过E、B共存区域，A正确，同理可知B错误；如果E和B沿水平方向且与电子运动方向相同，电子不受洛伦兹力作用，但电子受到与E方向相反的电场力作用，电子做匀减速直线运动，也不偏转，C正确；如果E和B沿水平方向，且与电子运动方向相反，电子仍不受洛伦兹力，所受电场力与E方向相反，即与速度方向相同，故电子做匀加速直线运动，也不偏转，D正确．] 4．(多选)空间存在竖直向下的匀强电场和水平方向(垂直于纸面向里)的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛伦兹力共同作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C为运动的最低点．不计重力，则(　　) A．该离子带负电 B．A、B两点位于同一高度 C．离子到达C点时速度最大 D．离子到达B点后，将沿原曲线返回A点 BC　[离子开始受到电场力作用开始向下运动，可知电场力方向向下，则离子带正电，A错误；根据动能定理知，洛伦兹力不做功，在A到B的过程中，动能变化为零，则电场力做功为零，A、B两点电势相等，因为该电场是匀强电场，所以A、B两点位于同一高度，B正确；根据动能定理得，离子运动到C点时电场力做功最大，则速度最大，C正确；只要将离子在B点的状态与A点进行比较，就可以发现它们的状态(速度为零，电势能相等)相同，而B点右侧仍有同样的电场和磁场的叠加区域，离子将在B点的右侧重复前面的曲线运动，因此，离子是不可能沿原曲线返回A点的，D错误．] 5．(多选)如图所示，一带电小球在相互垂直的匀强电场、匀强磁场中做圆周运动，匀强电场竖直向上，匀强磁场水平且垂直于纸面向里，下列说法正确的是(　　) A．沿垂直于纸面方向向里看，小球绕行方向为顺时针方向 B．小球一定带正电且小球的电荷量q＝ C．由于洛伦兹力不做功，故小球运动过程中机械能守恒 D．由于合外力做功等于零，故小球运动过程中动能不变 BD　[带电小球在叠加场中，只有满足重力与电场力大小相等、方向相反，小球受的合力才只表现为洛伦兹力，洛伦兹力提供向心力，小球做匀速圆周运动，故小球所受电场力向上，小球带正电，小球受的洛伦兹力方向要指向圆心，由左手定则判断小球运动方向为逆时针，由mg＝qE可得q＝，故A错误，B正确；洛伦兹力不做功，但电场力做功，故机械能不守恒，故C错误；由于合外力做功等于零，根据动能定理，小球在运动过程中动能不变，故D正确．] 6．(2021·湖北武汉高二检测)如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度B＝2×10－3 T；磁场右边是宽度L＝0.2 m、电场强度E＝40 V/m、方向向左的匀强电场．一带电粒子电荷量q＝－3.2×10－19 C，质量m＝6.4×10－27 kg，以v＝4×104 m/s的速度沿OO′垂直射入磁场，在磁场中偏转后进入右侧的电场，最后从电场右边界射出．(不计重力)求： (1)大致画出带电粒子的运动轨迹； (2)带电粒子在磁场中运动的轨道半径； (3)带电粒子飞出电场时的动能Ek. 解析　(1)轨迹如图 (2)