2019屆高考物理一輪復習第9章磁場第3講帶電粒子在復合場中的運動習題新人教版.docx

第九章第2講 帶電粒子在復合場中的運動1(2017全國卷)如圖，空間某區(qū)域存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向上(與紙面平行)，磁場方向垂直于紙面向里，三個帶正電的微粒a，b，c電荷量相等，質量分別為ma，mb，mc，已知在該區(qū)域內，a在紙面內做勻速圓周運動，b在紙面內向右做勻速直線運動，c在紙面內向左做勻速直線運動。下列選項正確的是(B)AmambmcBmbmamcCmcmamb Dmcmbma解析該空間區(qū)域為勻強電場、勻強磁場和重力場的疊加場，a在紙面內做勻速圓周運動，可知其重力與所受到的電場力平衡，洛倫茲力提供其做勻速圓周運動的向心力，有magqE，解得ma。b在紙面內向右做勻速直線運動，由左手定則可判斷出其所受洛倫茲力方向豎直向上，可知mbgqEqvbB，解得mb。c在紙面內向左做勻速直線運動，由左手定則可判斷出其所受洛倫茲力方向豎直向下，可知mcgqvcBqE，解得mc。綜上所述，可知mbmamc，選項B正確。2(2016全國卷)現(xiàn)代質譜儀可用來分析比質子重很多倍的離子，其示意圖如圖所示，其中加速電壓恒定。質子在入口處從靜止開始被加速電場加速，經(jīng)勻強磁場偏轉后從出口離開磁場。若某種一價正離子在入口處從靜止開始被同一加速電場加速，為使它經(jīng)勻強磁場偏轉后仍從同一出口離開磁場，需將磁感應強度增加到原來的12倍。此離子和質子的質量比約為(D)A11B12C121 D144解析設加速電壓為U，質子做勻速圓周運動的半徑為r，原來磁場的磁感應強度為B，質子質量為m，一價正離子質量為M。質子在入口處從靜止開始加速，由動能定理得，eUmv，質子在勻強磁場中做勻速圓周運動，洛倫茲力提供向心力，ev1Bm；一價正離子在入口處從靜止開始加速，由動能定理得，eUMv，該正離子在磁感應強度為12B的勻強磁場中做勻速圓周運動，軌跡半徑仍為r，洛倫茲力提供向心力，ev212BM；聯(lián)立解得Mm1441，選項D正確。3(2017天津卷)平面直角坐標系xOy中，第象限存在垂直于平面向里的勻強磁場，第象限存在沿y軸負方向的勻強電場，如圖所示。一帶負電的粒子從電場中的Q點以速度v0沿x軸正方向開始運動，Q點到y(tǒng)軸的距離為到x軸距離的2倍。粒子從坐標原點O離開電場進入磁場，最終從x軸上的P點射出磁場，P點到y(tǒng)軸距離與Q點到y(tǒng)軸距離相等。不計粒子重力，問：(1)粒子到達O點時速度的大小和方向；(2)電場強度和磁感應強度的大小之比。答案：(1)v0，與x軸正方向成45角(2)解析(1)在電場中，粒子做類平拋運動，設Q點到x軸距離為L，到y(tǒng)軸距離為2L，粒子的加速度為a，運動時間為t，有2Lv0tLat2設粒子到達O點時沿y軸方向的分速度為vyvyat設粒子到達O點時速度方向與x軸正方向夾角為，有tan聯(lián)立式得45即粒子到達O點時速度方向與x軸正方向成45角斜向上。設粒子到達O點時速度大小為v，由運動的合成有v聯(lián)立式得vv0(2)設電場強度為E，粒子電荷量為q，質量為m，粒子在電場中受到的電場力為F，由牛頓第二定律可得Fma又FqE設磁場的磁感應強度大小為B，粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑為R，所受的洛倫茲力提供向心力，有qvBm由幾何關系可知RL聯(lián)立式得4(2016北京理綜)如圖所示，質量為m，電荷量為q的帶電粒子，以初速度v沿垂直磁場方向射入磁感應強度為B的勻強磁場，在磁場中做勻速圓周運動。不計帶電粒子所受重力。(1)求粒子做勻速圓周運動的半徑R和周期T；(2)為使該粒子做勻速直線運動，還需要同時存在一個與磁場方向垂直的勻強電場，求電場強度E的大小。答案：(1)(2)vB解析(1)洛倫茲力提供向心力，有fqvBm帶電粒子做勻速圓周運動的半徑R勻速圓周運動的周期T(2)粒子受電場力FqE，洛倫茲力fqvB。粒子做勻速直線運動，則qEqvB電場強度的大小EvB。5(2016天津理綜)如圖所示，空間中存在著水平向右的勻強電場，電場強度大小E5N/C，同時存在著水平方向的勻強磁場，其方向與電場方向垂直，磁感應強度大小B0.5T，有一帶正電小球，質量m1106kg，電荷量q2106C，正以速度v在圖示的豎直面內做勻速直線運動，當經(jīng)過P點時撤掉磁場(不考慮磁場消失引起的電磁感應現(xiàn)象)，取g10m/s2。求：(1)小球做勻速直線運動的速度v的大小和方向；(2)從撤掉磁場到小球再次穿過P點所在的這條電場線經(jīng)歷的時間t。答案：(1)20m/s，方向與電場方向成60角斜向上(2)3.5s解析(1)小球勻速直線運動時受力如圖，其所受的三個力在同一平面內，合力為零，則qvB代入數(shù)據(jù)解得v20m/s速度v的方向斜向右上方，與電場E的方向之間的夾角滿足tan代入數(shù)據(jù)解得tan，60(2)解法一：撤去磁場，小球在重力與電場力的合力作用下做類平拋運動，設其加速度為a，有a設撤掉磁場后小球在初速度方向上的分位移為x，有xvt設小球在重力與電場力的合力方向上分位移為y，有yat2a與mg的夾角和v與E的夾角相同，均為，又tan聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得t2s3.5s解法二：撤去磁場后，由于電場力垂直于豎直方向，它對豎直方向的分運動沒有影響，以P點為坐標原點，豎直向上為正方向，小球在豎直方向上做勻減速運動，其初速度為vyvsin若使小球再次經(jīng)過P點所在的電場線，僅需小球的豎直方向上分位移為零，則有vytgt20聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)解得t2s3.5s6(2017江蘇卷)一臺質譜儀的工作原理如圖所示。大量的甲、乙兩種離子飄入電壓為U0的加速電場，其初速度幾乎為0，經(jīng)過加速后，通過寬為L的狹縫MN沿著與磁場垂直的方向進入磁感應強度為B的勻強磁場中，最后打到照相底片上。已知甲、乙兩種離子的電荷量均為q，質量分別為2m和m，圖中虛線為經(jīng)過狹縫左、右邊界M、N的甲種離子的運動軌跡。不考慮離子間的相互作用。(1)求甲種離子打在底片上的位置到N