训练五 带电粒子在复合场中的运动-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测素能提升训练（人教版2019）

●高中物理·选择性必修第二册（人教版 训练五 带电粒子在复合场中的运动 基础练了见固应周 4.(多选)如图所示，在平行带 1.(多选)如图所示，虚线空间中存在由匀强电 电金属板间有垂直纸面向 场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电 里的匀强磁场，质子、氘核、 场和磁场，有一个带正电小球（电荷量为 氚核沿平行金属板方向以相同动能射入两 十q,质量为m)从正交或平行的电磁混合场 板间，其中氘核沿直线运动未发生偏转，质 () 上方的某一高度自由落下，那么，带电小球 子和氚核发生偏转后射出，则 可能沿直线通过的是 A.偏向正极板的是质子 B.偏向正极板的是氚核 9+g.m 9+g, o.m +q.m C.射出时动能最小的是质子 D.射出时动能最大的是氚核 5.如图所示，一电子束垂 A 2.如图在两水平极板间存在匀强 直于电场线与磁感应线 XXX 电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场 方向人射后偏向A极 B 方向垂直于纸面向里。一带电粒子以某一 板，为了使电子束沿射入方向做直线运动， 速度沿水平直线通过两极板。若不计重力， 可采用的方法是 下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动 A.将滑动变阻器的滑动头P向右滑动 轨迹不会改变 B.将滑动变阻器的滑动头P向左滑动 A.粒子速度的大小 C.将极板间距离适当减小 B.粒子所带电荷量 D.将极板间距离适当增大 C.电场强度 6.如图所示的平面直角坐标 D.磁感应强度 系xOy,在第一象限内有 3.(多选)一个带电微粒在如 平行于y轴的匀强电场， 图所示的正交匀强电场和 方向沿y轴正方向：在第 匀强磁场中的竖直平面内 四象限的正三角形abc区 做匀速圆周运动，重力不可 域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向 忽略。已知轨迹圆的半径为r,电场强度 里，正三角形边长为L,且ab边与y轴平 的大小为E,磁感应强度的大小为B,重 行。一质量为m、电荷量为q的粒子，从y 力加速度为g,则 轴上的P(0,h)点，以大小为。的速度沿x A.该微粒带正电 轴正方向射人电场，通过电场后从x轴上的 B.带电微粒沿逆时针旋转 a(2h,0)点进人第四象限，又经过磁场从y C.带电微粒沿顺时针旋转 轴上的某点进入第三象限，且速度与y轴负 D.微粒做圆周运动的速度为Br 方向成45°角，不计粒子所受的重力，求： E 12 (1)电场强度E的大小： A.若电子以和正离子相同的速率从右向左 (2)粒子到达a点时速度的大小和方向； 飞人，电子也沿直线运动 (3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最 B.若电子以和正离子相同的速率从右向左 小值。 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 9.如图所示，一个质量为m、 电荷量为十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。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 ( 能力练了素养提升 7.(多选)地面附近空间中存M,××× 2 在着水平方向的匀强电场￡· ××x、× 和匀强磁场。已知磁场方 **米W 10.如图所示，两导体板水平 向垂直纸面向里，一个带电油滴沿着一条与 放置，两板间电势差为U, 竖直方向成a角的直线MN运动，如图所 带电粒子以某一初速度 示，由此可以判断 沿平行于两板的方向从两板正中间射入， A.油滴一定做匀速运动 B.油滴一定做匀变速运动 穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界 C.油滴带正电，它是从M点运动到N点 线竖直的匀强磁场，则粒子射入磁场和射 D.油滴带负电，它是从N点运动到M点 出磁场的M、N两点间的距离d随着U和 8.（多选)如图所示，匀强磁 。的变化情况为 ( 场方向垂直纸面向里，匀 A.d随。增大而增大，d与U无关 强电场方向竖直向下，有 B.d随v。增大而增大，d随U增大而增大 一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此 C.d随U增大而增大，d与v。无关 区域。不计重力，则 D.d随v。增大而增大，d随U增大而减小 13 ●高中物理·选择性必修第二册（人教版 11.CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的： 度大小为B。的匀强磁场，照相底片D与 简称，CT扫描机可用于对多种病情的探 狭缝S、S2的连线平行且竖直距离为L, 测。图(a)是某种CT机主要部分的剖面 忽略重力的影响。求： 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 ￥Bo 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 速度选择器 所示的方向前进，打到靶上，产生X射线 (1)从狭缝S2射出的离子速度。的大小。 (如图中带箭头的虚线所示)；将电子束打 (2)若打在照相底片上的离子在偏转电场 到靶上的点记为P点。则 中沿速度方向飞行的距离为x,求x与 偏转线圈 探测器 离子质量m之间的关系式（用E。、B。、E、 电子枪电子束 X射线束 q、L表示)。 目标靶环 (a) 偏转磁场 X射线束 粑 6) 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 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S,射入速度选择器，能够沿 直线通过速度选择器并从狭缝S,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E。的匀强电场和磁感应强 14=T=2mR=gB,子在磁场中运动的频率，则 f=2m。解得 aa=ma,(3)质子在狭缝中加速时，有 质子在磁场中运动速度大小不变，故其在电场中运动 t?=a=BRd,的总时间 T=gB。质子在磁场中运动的周期 设质子在电场中加速了n次，则有 nqU=Ekm, n=2mR,解得， e=2T=m2R,质子在磁场中运动的总时间 =R,则 因为d<R,得t?《t?,故质子穿过电场的时间可以忽略 不计。 √mUB√m (2)22mR aU，答案(1) Bkd 2(3) 理由见解析 训练五 带电粒子在复合场中的运动 1.CD 带电小球进入复合场时受力情况： gE+qE qE quB A项 B C项mg, D项mg 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。 2.B 带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板，有 quB=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。 3.BD 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= 0=Br,D正确。qB②,联立①②得 E=2m&得质4.ACD 三个粒子射入时动能相同，由 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 qvB=qE,v=B动未发生偏转，则有 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 quB<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。 5.D 电子入射极板后，偏向A板，说明qE>quB,由E=u 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。 6.解析 (1)设粒子在电场中运动 y E 的时间为t,则有x=v?t=2h, y=2a2=h,qE=ma, E=2gh。联立以上各式可得1 1P ao ×××s c ×x 6 (2)粒子到达a点时沿y 轴负方 向的分速度为 v,=at=v%, 451 所以v=√v,2+v,2=√2v。,方向指向第四象限与x轴 正方向成45°角。 quB=m,(3)粒子在磁场中运动时，有 当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此 r-1,所以B=g时有 2gh(1)答案 (2)√2v。方向指向第四象限与x轴 (3)2q正方向成45°角 7.AC 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。 8.BD 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。 9.C 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 28 14 t=4,由于T=qB中均运动 圆周，故 ,求得 B= 2,只有C正确。 10.A 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=cos0粒子在磁场 r=9B。中做匀速圆周运动的半径为； 。而MN之间的距 d=2qB离为d=2rcosθ。联立解得 ,故 A正确。 11.D 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 r=gB可知，电子大，可使电子获得更大的速度，根据 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 r=gB,B增场方向垂直于纸面向里，C错误。根据 大，可使圆周运动半径变小，P点左移，D正确。 12.解析 (1)能从速度选择器射出的离子满足 qE?=qv?B?, 0-B得 ① (2)离子进入匀强偏转电场 E后做类平抛运动，则 x=v?t, ② L= a2, ③ 由牛顿第二定律得qE=ma, ④ x-√gE。由①②③④解得 (1)管答案 (2)B√2m 训练六 楞次定律 1.A 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通 量的变化，A正确；闭合电路的一部分导体在磁场中平 行磁感线运动时，不受磁场阻碍作用，B错误；原磁场穿 过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场 反向，C错误；当原磁场增强时感应电流的磁场跟原磁 场反向，当原磁场减弱时感应电流的磁场跟原磁场同 向，D错误。 2.C a环闭合，磁体靠近 a环时，由“来拒去留”可知，a环 会远离磁体，故 A错误；b环不闭合，磁体靠近 b环时， 环内不产生感应电流，因此 b环不受到磁场的作用，横 梁不转动，故 B错误；用N极接近 a 环时，向里的磁通 量增大，所以a环中感应电流的磁场的方向向外，a环能 产生逆时针的感应电流，由于不闭合，磁体靠近b环时， b环内不产生感应电流，故C正确，D错误。 3.AB 在赤道上空，地磁场的磁感线方向水平向北，飞机 水平飞行时机翼不切割磁感线，所以 P点电势等于Q 点电势，选项 A 正确；在南极上空，地磁场的磁感线方 向向上，根据右手定则可知，P点电势高于Q点电势，选 项B正确；在北极上空，地磁场的磁感线方向向下，根据 右手定则可知，Q点电势高于P点电势，选项C错误； 我国地处北半球，地磁场的磁感线方向偏向下，飞机在 哈尔滨上空水平飞行，根据右手定则可知，Q点电势高 于P点电势，选项 D错误。 2424.C 开关闭合保持一段时间后， N s左边螺线圈内的磁通量没有发 南北 生改变，直导线中没有感应电 B流，小磁针在右边线圈的磁场 00 N作用下，保持原来的南北方向， ①故 A、D错误；如图①所示闭合 开关瞬间右边线圈通电，根据右手螺旋定则知该电流产 生磁场在线圈内的方向向右，闭合开关瞬间右边线圈的 磁场从无到有，故通过左边线圈的磁通量增强，在左边 线圈中有感应电流产生。由楞次定律“增反减同”可知， 左边线圈产生的感应磁场方向向左，根据右手螺旋定则 可得左边线圈的电流方向如图①所示，则铁芯上方导线 的电流方向为从南到北。根据右手螺旋定则知通电直 导线上方的磁场方向为垂直纸面向里，则小磁针 N极 朝垂直纸面向里的方向转动， 42 N S故 B错误；如图②所示开关闭 北 南 合并保持一段时间再断开后的 B瞬间，左边线圈磁通量减小，由 楞次定律“增反减同”得其感应 ②磁场方向向右，由右手螺旋定 则可得左边线圈的电流方向如图②所示，铁芯上方直导 线中电流由北到南，根据右手螺旋定则知通电直导线上 方的磁场方向为垂直纸面向外，则小磁针的 N极朝垂 直纸面向外的方向转动，故C正确。 5.B 对两条状新型合金材料下面的铜片加热，两条状新 型合金均会从非磁性合金变成强磁性合金，甲图中，穿 过线圈的磁通量为零，故甲图线圈中始终无感应电流产 生，也不受安培力作用，无收缩或扩张趋势，A、C错误； 乙图中，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律知，线圈 有收缩并远离的趋势，但合金材料的磁场方向未知，所 以线圈中的感应电流方向不确定，B正确，D错误。 6.解析(1)穿过该线圈的磁通量： Φ=BS=1.5×102×0.1 Wb=15 Wb。 (2)两种使线圈产生感应电流的方法： ①逐渐增大磁场的磁感应强度； 29