课时作业(4) 带电粒子在复合场中的运动（Word练习）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

课时作业(4)　带电粒子在复合场中的运动 [对应学生用书P97] 1．(2018·北京卷)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可知，这两个力的方向一定相反且与运动速度垂直，故带正电、负电和不带电粒子都满足题设条件，故选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垂直纸面向外 B．E竖直向上，B垂直纸面向里 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　[离子最初受到电场力的作用开始向下运动，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．(2022·全国甲卷)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(　　) B　[该粒子在运动过程中受电场力和洛伦兹力，电场力沿y轴正方向，则开始时刻粒子向y轴正方向运动，由左手定则和曲线运动的特点可知，该粒子应向y轴的左侧偏转，故A、C错误；在xOy平面内，x轴在匀强电场的等势面上，该粒子从原点经偏转再次回到x轴时，电场力做的功为零，洛伦兹力不做功，则由动能定理可知该粒子再次回到x轴时的速度为零，随后该粒子重复原来的运动，故B正确，D错误．] 6．如图所示，在第一象限存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直纸面(xOy平面)向外；在第四象限存在匀强电场，方向沿x轴负方向．在y轴正半轴上某点以与x轴平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子射入磁场，该粒子在坐标为(d，0)的一点以垂直于x轴的方向进入电场，不计重力．若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为θ，求： (1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值； (2)该粒子在电场中运动的时间． 解析　(1)如图所示，粒子进入磁场后做匀速圆周运动．设磁感应强度的大小为B，粒子质量与所带电荷量分别为m和q，圆周运动的半径为R0.由牛顿第二定律得 qv0B＝① 由题给条件和几何关系可知 R0＝d② 设电场强度大小为E，粒子进入电场后沿