第1章 专题1 带电粒子在复合场中的运动(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测（人教版2019）

训练五　带电粒子在复合场中的运动 [对应素能提升训练第12页] 1.（多选）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 （　　） 解析　带电小球进入复合场时受力情况： 其中只有C、D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,A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,故选C、D。 答案　CD 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,B正确。 答案　B 3.（多选）一个带电微粒在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中的竖直平面内做匀速圆周运动,重力不可忽略。已知轨迹圆的半径为r,电场强度的大小为E,磁感应强度的大小为B,重力加速度为g,则 （　　） A.该微粒带正电 B.带电微粒沿逆时针旋转 C.带电微粒沿顺时针旋转 D.微粒做圆周运动的速度为 解析　带电微粒在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动,可知带电微粒受到的重力和静电力是一对平衡力,重力竖直向下,所以静电力竖直向上,与电场方向相反,故可知该微粒带负电,A错误；磁场方向向外,洛伦兹力的方向始终指向圆心,由左手定则可判断微粒的旋转方向为逆时针（四指所指的方向与带负电的微粒的运动方向相反）,B正确,C错误；由微粒做匀速圆周运动,知静电力和重力大小相等,得mg＝qE①,带电微粒在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动的半径为r＝②,联立①②得v＝,D正确。 答案　BD 4.（多选）如图所示,在平行带电金属板间有垂直纸面向里的匀强磁场,质子、氘核、氚核沿平行金属板方向以相同动能射入两板间,其中氘核沿直线运动未发生偏转,质子和氚核发生偏转后射出,则 （　　） A.偏向正极板的是质子 B.偏向正极板的是氚核 C.射出时动能最小的是质子 D.射出时动能最大的是氚核 解析　三个粒子射入时动能相同,由Ek＝mv2得质量与速度的平方成反比。三个粒子射入复合场中,都受到向下的静电力和向上的洛伦兹力,其中氘核沿直线运动未发生偏转,则有qvB＝qE,v＝。而质子qvB＞qE,向上偏转,运动过程中,洛伦兹力不做功,静电力做负功,射出时动能减少。同理可得,氚核qvB＜qE,向下偏转,运动过程中,静电力做正功,射出时动能增加。故A、C、D正确,B错误。 答案　ACD 5.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．将滑动变阻器的滑动头P向右滑动 B．将滑动变阻器的滑动头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qE>qvB，由E＝可知，减小场强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；而移动滑动头P并不能改变板间电压，故A、B均错误。 答案　D 6.如图所示的平面直角坐标系xOy,在第一象限内有平行于y轴的匀强电场,方向沿y轴正方向；在第四象限的正三角形abc区域内有匀强磁场,方向垂直于xOy平面向里,正三角形边长为L,且ab边与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子,从y轴上的P（0,h）点,以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场,通过电场后从x轴上的a（2h,0）点进入第四象限,又经过磁场从y轴上的某点进入第三象限,且速度与y轴负方向成45°角,不计粒子所受的重力,求： （1）电场强度E的大小； （2）粒子到达a点时速度的大小和方向； （3）abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值。 解析　（1）设粒子在电场中运动的时间为t,则有x＝v0t＝2h, y＝at2＝h,qE＝ma, 联立以上各式可得E＝。 （2）粒子到达a点时沿y轴负方向的分速度为vy＝at＝v0, 所以v＝＝v0,方向指向第四象限与x轴正方向成45°角。 （3）粒子在磁场中运动时,有qvB＝m, 当粒子从b点射出时,磁场的磁感应强度为最小值,此时有r＝L,所以B＝。 答案　（1）　（2）v0　方向指向第四象限与x轴正方向成45°角　（3） 7.（多选）地面附近空间中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场。已知磁场方向垂直纸面向里,一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动,如图所示,由此可以判断（　　） A.油滴一定做匀速运动 B.油滴一定做匀变速运动 C.油滴带正电,它是从M点运动到N点 D.油滴带负电,它是从N点运动到M点 解析　油滴做直线运动,受重力、静电力和洛伦兹力作用,因为重力和静电力均为恒力,可知油滴所受洛伦兹力不变。粒子必定做匀速直线运动,故A正确,B错误。根据做匀速直线运动的条件和受力情况,由左手定则可知,油滴只有带正电时受力才能平衡,且油滴的速度方向为从M点到N点,故C正确,D错误。 答案　AC 8.（多选）如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,匀强电场方向竖直向下,有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。不计重力,则 （　　） A.若电子以和正离子相同的速率从右向左飞入,电子也沿直线运动 B.若电子以和正离子相同的速率从右向左飞入,电子将向上偏转 C.若电子以和正离子相同的速率从左向右飞入,电子将向下偏转 D.若电子以和正离子相同的速率从左向右飞入,电子也沿直线运动 解析　若电子从右向左飞入,电场力向上,洛伦兹力也向上,所以向上偏,B正确；若电子从左向右飞入,电场力向上,洛伦兹力向下,由题意知电子受力平衡将做匀速直线运动,D正确。 答案　BD 9.如图所示，一个质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，不计重力，在a点以某一初速度水平向左射入磁场区域I，沿曲线abcd运动，ab、bc、cd都是半径为R的圆弧，粒子在每段圆弧上运动的时间都为t。规定垂直于纸面向外的磁感应强度为正，则磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三部分的磁感应强度B随x变化的关系可能是图中的(　　) 解析　由左手定则可判断出磁感应强度B在磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ内磁场方向分别为向外、向里和向外，在三个区域中均运动圆周，故t＝，由于T＝，求得B＝，只有C正确。 答案　C 10.如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差为U，带电粒子以某一初速度v0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，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为(　　) A．d随v0增大而增大，d与U无关 B．d随v0增大而增大，d随U增大而增大 C．d随U增大而增大，d与v0无关 D．d随v0增大而增大，d随U增大而减小 解析　设粒子从M点进入磁场时的速度大小为v，该速度与水平方向的夹角为θ，故有v＝。粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r＝。而MN之间的距离为d＝2r cos θ。联立解得d＝2，故A正确。 答案　A 11．CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测。图(a)是某种CT机主要部分的剖面图，其中X射线产生部分的示意图如图(b)所示。图(b)中M、N之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生X射线(如图中带箭头的虚线所示)；将电子束打到靶上的点记为P点。则 (　　) A．M处的电势高于N处的电势 B．增大M、N之间的加速电压可使P点左移 C．偏转磁场的方向垂直于纸面向外 D．增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移 解析　电子在M、N间受向右的电场力，电场方向向左，故M处的电势低于N处的电势，A错误。加速电压增大，可使电子获得更大的速度，根据r＝可知，电子在磁场中做圆周运动的半径变大，P点右移，B错误。电子所受洛伦兹力方向向下，根据左手定则，可判断磁场方向垂直于纸面向里，C错误。根据r＝，B增大，可使圆周运动半径变小，P点左移，D正确。 答案　D 12．如图所示的装置，左半部分为速度选择器，右半部分为匀强的偏转电场。一束同位素离子流从狭缝S1射入速度选择器，能够沿直线通过速度选择器并从狭缝S2射出的离子，又沿着与电场垂直的方向，立即进入场强大小为E的偏转电场，最后打在照相底片D上。已知同位素离子的电荷量为q(q>0)，速度选择器内部存在着相互垂直的场强大小为E0的匀强电场和磁感应强度大小为B0的匀强磁场，照相底片D与狭缝S1、S2的连线平行且竖直距离为L，忽略重力的影响。求： (1)从狭缝S2射出的离子速度v0的大小。 (2)若打在照相底片上的离子在偏转电场中沿速度v0方向飞行的距离为x，求x与离子质量m之间的关系式(用E0、B0、E、q、L表示)。 解析　(1)能从速度选择器射出的离子满足 qE0＝qv0B0， 得v0＝。① (2)离子进入匀强偏转电场E后做类平抛运动，则 x＝v0t，② L＝at2，③ 由牛顿第二定律得qE＝ma，④ 由①②③④解得x＝。 答案　(1)　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $$