（全国通用版）2019版高考物理一轮复习 第九章 磁场 课时分层作业 二十七 9.3 带电粒子在复合场中的运动 doc

课时分层作业 二十七 带电粒子在复合场中的运动

(45分钟 100分)

【基础达标题组】

一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分。1～5题为单选题,6～8题为多选题)

1.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。不计空气阻力,则 ( )

A.h1=h2=h3 C.h1=h2>h3

B.h1>h2>h3

D.h1=h3>h2

【解析】选D。由竖直上抛运动的最大高度公式得h1=,当小球在磁场中运动到最高点时,小球应有水平

速度,由能量守恒得mgh2+Ek=m=2gh3,所以h1=h3,D正确。

=mgh1,所以h1>h2;当加上电场时,由运动的独立性可知在竖直方向上有

2.如图是磁流体发电机的原理示意图,金属板M、N正对着平行放置,且板面垂直于纸面,在两板之间接有电阻R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时,下列说法中正确的是 ( )

A.N板的电势高于M板的电势 B.M板的电势等于N板的电势 C.R中有由b向a方向的电流 D.R中有由a向b方向的电流

【解析】选D。根据左手定则可知正离子向上极板偏转,负离子向下极板偏转,则M板电势高于N板电势。M板相当于电源的正极,那么R中有由a向b方向的电流,据以上分析可知本题正确选项为D。

3.(2018·唐山模拟)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

【解题指导】带电粒子在组合场中的运动,实际上仍是一个力学问题,分析的基本思路: (1)弄清组合场的组成。

(2)正确分析带电粒子的受力情况及运动特征。

(3)画出粒子运动轨迹,灵活选择对应的运动规律列式求解。例如,带电粒子在电场中加速,一般选择动能定理;类平抛运动一般要进行运动的分解;圆周运动一般分析向心力等。

【解析】选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=,

粒子在磁场中做匀速圆周运动,半径为r=A正确。

,而M、N之间的距离为d=2rcosθ,联立解得d=,选项

4.如图所示,某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E,在竖直平面内建立坐标系xOy,在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B,在y>0的空间内,将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放,此液滴沿y轴的负方向,以加速度a=2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动,当液滴运动到坐标原点时,瞬间被安装在原点的一个装置改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变),随后液滴进入y<0的空间内运动,液滴在y<0的空间内运动过程中

( )

A.重力势能一定是不断减小 B.电势能一定是先减小后增大 C.动能不断增大 D.动能保持不变

【解析】选D。在y>0的空间内,根据液滴沿y轴负方向以加速度a=2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动可知,液滴在此空间内运动时所受电场力方向向下,大小等于重力;进入y<0的空间后,液滴电性改变,其所受电场力向上,大小仍等于重力,所以液滴将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,在液滴运动半个周期内,动能保持不变,重力势能先减小后增大,电势能先增大后减小,D正确,A、B、C错误。

5.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图,现利用质谱仪对氢元素进行测量。让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上,形成a、b、c三条“质谱线”。则下列判断正确的是 ( )

A.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 B.进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚 C.在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚 D.a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚

【解析】选A。离子通过加速电场的过程,有qU=mv,因为氕、氘、氚三种离子的电量相同、质量依次增

2

大,故进入磁场时动能相同,速度依次减小,故A项正确,B项错误;由T=可知,氕、氘、氚三种离子在

磁场中运动的周期依次增大,又三种离子在磁场中运动的时间均为半个周期,故在磁场中运动时间由大到

小排列依次为氚、氘、氕,C项错误;由qvB=m及qU=mv,可得R=

2

,故氕、氘、氚三种离子在

磁场中的轨道半径依次增大,所以a、b、c三条“质谱线”依次对应氚、氘、氕,D项错误。 【加固训练】

带正电的甲、乙、丙三个粒子(不计重力)分别以速度v甲、v乙、v丙垂直射入电场和磁场相互垂直的复合场中,其轨迹如图所示,则下列说法正确的是

( )

A.v甲>v乙>v丙 B.v甲

【解析】选A。由左手定则可判断正电荷所受洛伦兹力向上,而所受的电场力向下,由运动轨迹可判断qv甲

B>qE,即v甲>,同理可得v乙=,v丙<,所以v甲>v乙

>v丙,故A正确,B错误;电场力对甲做负功,甲的速度一定减小,对丙做正功,丙的速度一定变大,故C、D错误。

6.(2018·珠海模拟)如图所示,竖直放置的两块很大的平行金属板a、b,相距为d,ab间的电场强度为E,今有一带正电的粒子从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场,当它飞到b板时,速度大小不变,而方向变成水平方向,且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板而进入bc区域,bc宽度也为d,所加电场大小为E,方向竖

直向上;磁感应强度大小等于,方向垂直于纸面向里,重力加速度为g,则下列说法中正确的是 ( )

A.粒子在ab区域中做匀变速运动,运动时间为