第1章 习题课一 带电粒子在复合场中的运动（作业）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【精讲精练】人教版 江苏专版

[课下作业] [基础巩固] 1．如图，正方形abcd中△abd区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，△bcd区域内有方向平行bc的匀强电场(图中未画出)。一带电粒子从d点沿da方向射入磁场，随后经过bd的中点e进入电场，接着从b点射出电场。不计粒子的重力。则(　　) A．粒子带正电 B．电场的方向是由c指向b C．粒子在磁场、电场中运动的时间之比为π ∶2 D．粒子在b点和d点的动能大小相等 解析　根据粒子在磁场中受洛伦兹力而从d点进e点出，由左手定则知带负电，A错误；根据磁场中运动的对称性知e点的速度大小等于v0，方向与bd成45°，即水平向右，而电场线沿bc方向，则做类平抛运动，可知负粒子受的电场力向上，则电场由b指向c，B错误；设正方形边长为L，由几何关系可知t磁＝＝＝，电场中的水平分运动是匀速直线运动t电＝＝，故＝，C正确。粒子从d到e做匀速圆周运动，速度的大小不变，而e到b做类平抛运动，水平位移等于竖直位移，则到达b点的竖直速度vy＝2v0，合速度为vb＝v0，则粒子在b点和d点的动能之比为m(v0)2∶mv＝5∶1，D错误。 答案　C 2.如图在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里。一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板。若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变(　　) A．粒子速度的大小　　　 B．粒子所带电荷量 C．电场强度 D.磁感应强度 解析　带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板，有qvB＝qE。所以粒子所带电荷量改变，粒子运动轨迹不会改变，选项B正确。 答案　B 3．如图所示，一块通电金属板放在磁场中，板面与磁场垂直，板内通有如图所示方向的电流，a、b是金属板左、右边缘上的两点，若a、b两点的电势分别为φa和φb，两点的电势相比有(　　) A．φa＝φb B.φa＞φb C．φa＜φb D.无法确定 解析　由左手定则知，金属板内向下运动的自由电子必受向左的洛伦兹力作用，故最后金属板的左侧面聚集自由电子，电势低；右侧面聚集正电荷，电势高，即φa＜φb。 答案　C 4．带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出，能够达到的最大高度为h1；若加上水平方向的匀强磁场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h2；若加上水平方向的匀强电场，且保持初速度仍为v0，小球上升的最大高度为h3。如图所示，不计空气阻力，则(　　) A．h1＝h2＝h3 B.h1＞h2＞h3 C．h1＝h2＞h3 D.h1＝h3＞h2 解析　由竖直上抛运动的最大高度h1＝，当小球在磁场中运动到最高点时，应有水平速度，由质量守恒mgh2＋Ek＝mv＝mgh1，故h1＞h2，加上电场后，由运动的独立性可知竖直方向上，v＝2gh3，所以h1＝h3，故D正确。 答案　D 5．如图所示，虚线空间中存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场，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混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(　　) A．①② B.③④ C．①③ D.②④ 解析　带电小球进入复合场时受力情况： 其中只有③④两种情况下合外力可能为零或与速度的方向相同，所以有可能沿直线通过复合场区域，①项中力qvB随速度v的增大而增大，所以三力的合力不会总保持在竖直方向，合力与速度方向将产生夹角，做曲线运动，所以①错。 答案　B 6.如图所示，一电子束垂直于电场线与磁感应线方向入射后偏向A极板，为了使电子束沿射入方向做直线运动，可采用的方法是(　　) A．将变阻器滑片P向右滑动 B．将变阻器滑片P向左滑动 C．将极板间距离适当减小 D．将极板间距离适当增大 解析　电子入射极板后，偏向A板，说明Eq＞Bvq，由E＝可知，减小电场强度E的方法有增大板间距离和减小板间电压，故C错误，D正确；而移动滑片P并不能改变板间电压，故A、B均错误。 答案　D 7.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血液一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.040 T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为(　　) A．1.3 m/s，a正、b负 B．2.7 m/s，a正、b负 C．1.3 m/s，a负、b正 D．2.7 m/s，a负、b正