復(fù)合場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

1、第八*第3章尢復(fù)合場(chǎng)中瘠根&的運(yùn)劭時(shí)作業(yè)命題設(shè)計(jì)難度目標(biāo)較易中等稍難單一目標(biāo)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2、3、4、5、67、8、9應(yīng)用實(shí)例111綜合目標(biāo)綜合應(yīng)用10、12一、選擇題（本大題共9個(gè)小題，共63分，每題至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，全數(shù)選對(duì)的得7分，選對(duì)但不全的得4分，有選錯(cuò)的得。分）1.關(guān)于回旋加速器加速帶電粒子所取得的能量，以下結(jié)論中正確的選項(xiàng)是）A.與加速器的半徑有關(guān)，半徑越大，能量越大B.與加速器的磁場(chǎng)有關(guān)，磁場(chǎng)越強(qiáng)，能量越大C.與加速器的電場(chǎng)有關(guān)，電場(chǎng)越強(qiáng)，能量越大D.與帶電粒子的質(zhì)量和電荷量均有關(guān)，質(zhì)量和電荷量越大，能量越大解析：回旋加速器中的帶電粒子旋轉(zhuǎn)半徑與能量有關(guān)，速

2、度越大，半徑越大.達(dá)到最大速度。時(shí),半徑增大到最大R,能量最大,粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周砌，知足二嗒，那么。二警，故Ek二:小用二隼沁越大，自韁越大，a1VuiZr4nl確；8越大，能量越大，B正確.以與加速器的電場(chǎng)無(wú)關(guān),C不正確；質(zhì)量小變大時(shí)，&變小，D錯(cuò).答案：AB2.在某地上空同時(shí)存在著勻強(qiáng)的電場(chǎng)與磁場(chǎng)，一質(zhì)量為加的帶正電小球，在該區(qū)域內(nèi)沿水平方向向右做直線運(yùn)動(dòng)，如圖1所示，關(guān)于場(chǎng)的散布情形可能的是()A.該處電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向重合B.電場(chǎng)豎直向上，磁場(chǎng)垂直于紙面向里C.電場(chǎng)斜向里側(cè)上方，磁場(chǎng)斜向外側(cè)上方，均與。垂直D.電場(chǎng)水平向右，磁場(chǎng)垂直于紙面向里解析：帶電小球在復(fù)合場(chǎng)

3、中運(yùn)動(dòng)必然受重力和電場(chǎng)力，是不是受洛倫茲力需具體分析.A選項(xiàng)中假設(shè)電場(chǎng)、磁場(chǎng)方向與速度方向垂直，那么洛倫茲力與電場(chǎng)力垂直，若是它們與重力的合力為o，小球就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).B選項(xiàng)中電場(chǎng)力、洛倫茲力都向上,假設(shè)它們與重力的合力為0,小球也會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).C選項(xiàng)中電場(chǎng)力斜向里側(cè)上方，洛倫茲力向夕下方,假設(shè)它們與重力的合力為o，小球就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).d選項(xiàng)三個(gè)力的合力不可能為o,因此選項(xiàng)A、B、C正確.答案：ABC3. (2020濟(jì)寧橫擬)某空間存在著如圖2所示的水平方向的勻乂x*強(qiáng)磁場(chǎng)，A、5兩個(gè)物塊疊放在一路，并置于滑膩的絕緣xxj-jnxx水平地面上.物塊A帶正電，物塊8為不帶電的絕緣：J-X塊.水平

4、恒力產(chǎn)作用在物塊3上，使A、8一路由靜止開(kāi)，始向左運(yùn)動(dòng).在A、5一路向左運(yùn)動(dòng)的進(jìn)程中，A、B始終保持相對(duì)靜止.以下關(guān)于A、8受力情形的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A.A對(duì)5的壓力變小B.B、A間的摩擦力維持不變C.A對(duì)8的摩擦力變大D.B對(duì)地面的壓力維持不變解析：由牛頓第二定律：F-(mA+mn)a,a-,A、B間摩擦力Ff=mAa=mA+ms由F，維持不變，B正確，C錯(cuò).由左手定那么可知，A受觸劭向下，因此對(duì)B、B對(duì)地面的壓力均變大，A、D錯(cuò)，故應(yīng)選B.答案：B4. 一重力不計(jì)的帶電粒子以初速度內(nèi)（如1）前后穿過(guò)寬度相同且相鄰的有明顯邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)3,如圖3甲所示，電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)粒子總共

5、做功Wi；假設(shè)把場(chǎng)和磁場(chǎng)正交疊加，如圖3乙所示，粒子仍以小的初速度穿過(guò)疊加場(chǎng)區(qū)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)粒子總共做功W2,比較Wl、W2的大小（）xxxx*«-死比XXXXXXXXEBE、B甲乙圖3A.必然是Wi=W2B.必然是WAV?C.必然是WicWzD.可能是WOW，也可能是we%解析：不管粒子帶何種電荷，電場(chǎng)力和洛倫茲力的方向老是相反的，因此，把電場(chǎng)和磁場(chǎng)正交疊加時(shí)，粒子在電場(chǎng)力方向上的位移減小了，電場(chǎng)力做的功比原先小7,即W2cHi,B項(xiàng)正確.答案：B5.（2020*鳥(niǎo)橫擬）環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置，如圖4所示，正、負(fù)離子由靜止通過(guò)電壓為U的直線加速器加速后，沿圓環(huán)切線方向注

6、入對(duì)撞機(jī)的真空環(huán)狀空腔內(nèi)，空腔內(nèi)存在著與圓環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為氏兩種帶電粒子將被局限在環(huán)狀空腔內(nèi)，沿相反方向做半徑相等的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而在碰撞區(qū)迎面相撞.為維持帶電粒子在環(huán)狀空腔中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是圖4A.關(guān)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷禽越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度3越大B.關(guān)于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷融大，磁感應(yīng)強(qiáng)度8越小C.關(guān)于給定的帶電粒子，加速電壓U越大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期越大D.關(guān)于給定的帶電粒子，不管加速電壓U多大，粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變解析：在加速器中qU&*在環(huán)狀空腔內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑二荒，即二5,因此在半徑不變的條件下2越大，5越小，

7、選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；粒子在空腔內(nèi)的周期丁二羿，故加速電壓越大，粒子的速度。越大,其周期越小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.答案：B6 .如圖5所示，質(zhì)量為入電荷量為。的帶電液滴從力高處不自由下落，進(jìn)入一個(gè)相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，/磁場(chǎng)方向垂直于紙面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為5,電場(chǎng)強(qiáng)度為E.已知JJ液滴在此區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為/（）LL圖5y2ghy2gh解析：液滴進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)的速度。二屈，液滴在重力、電場(chǎng)力、洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，知足mg=qE,qvB=my,可符A、C選項(xiàng)正確.圖6答案：AC7 .（2020佛山模板）如圖6所示，某一真空室內(nèi)充滿豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E,在豎直平面內(nèi)成

8、立坐標(biāo)系丫0，在J<0的空間里有與場(chǎng)強(qiáng)E垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)&在j>0的空間內(nèi)，將一質(zhì)量為機(jī)的帶電液滴（可視為質(zhì)點(diǎn)）自由釋放，此液滴那么沿>軸的負(fù)方向，以加速度a=2g（g為重力加速度）做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液滴運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，被安置在原點(diǎn)的一個(gè)裝置剎時(shí)改變了帶電性質(zhì)（液滴所帶電荷量和質(zhì)量均不變），隨后液滴進(jìn)入的空間運(yùn)動(dòng).液滴在”0的空間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中（）A.重力勢(shì)能必然不斷減小B.電勢(shì)能必然先減小后增大C.動(dòng)能不斷增大D.動(dòng)能維持不變解析：帶電液滴在y>o的空間內(nèi)以加速度=2g做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，可知液滴帶正電，目電場(chǎng)力等于重力，當(dāng)液滴運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)變成負(fù)電荷，液滴

9、進(jìn)入)Y0的空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力等于重力，液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能先減小后增大，電場(chǎng)力先做負(fù)功后做正功，電勢(shì)能先增大后減小，動(dòng)能維持不變，應(yīng)選D.答案：D8 .場(chǎng)強(qiáng)為e的勻強(qiáng)電場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)正交，r4復(fù)合場(chǎng)的水平寬度為小豎直方向足夠長(zhǎng)，如圖7所示.現(xiàn)；一-MxX1有一束帶電荷量為4、質(zhì)量為血的a粒子以各不相同的初：JfII匕速度。沿電場(chǎng)方向射入場(chǎng)區(qū)，那么那些能飛出場(chǎng)區(qū)的a粒Q?x：41!xx：的動(dòng)能增量AEk可能為()：/丁A.dq(E+B)圖7C.qEdD.0解析：a粒子可從左側(cè)飛出或從右邊飛出場(chǎng)區(qū)，由于洛倫茲力不做功，電場(chǎng)力做功與途徑無(wú)關(guān)，因此從左側(cè)飛出時(shí)AEk=0,從右邊

10、飛出時(shí)AEk=Eqd，選項(xiàng)C、D正確.答案：CD9 .如圖8所示，0、0帶等量正電荷，固定在滑膩的絕xxx義x”Q|XXXxXQ2桿的兩頭，桿上套一帶正電的小球，桿所在的區(qū)域同時(shí)圖8存在一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向如下圖，小球的重力不計(jì).現(xiàn)將小球從圖示位置由靜止釋放，在小球運(yùn)動(dòng)進(jìn)程中，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)()A.小球的速度將一直增大B.小球的加速度將不斷轉(zhuǎn)變C.小球所受洛倫茲力將一直增大D.小球所受洛倫茲力大小轉(zhuǎn)變，方向不變解析：01、。2連線上中點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度為零，從中點(diǎn)向雙側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度增大且方向都指向中點(diǎn)，故小球所受電場(chǎng)力老是指向中點(diǎn)，又因桿滑底，因此小球?qū)⒆鲫P(guān)于0。2連線中點(diǎn)對(duì)稱的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，中點(diǎn)位置速

11、度最大，兩頭速度為零，因此洛倫茲力的大小和方向都不斷轉(zhuǎn)變.由以上分析可知B項(xiàng)正確.答案：B二、非選擇題（本大題共3個(gè)小題，共37分，解答時(shí)應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位）10 .（H分）如圖9所示，一質(zhì)量為小、電荷量為。的帶正電的小球以水平初速度研）從離地高為h的地址做平拋；運(yùn)動(dòng)，落地址為N,不計(jì)空氣阻力，求：h（1）假設(shè)在空間加一個(gè)豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使小球沿以水圖9平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么場(chǎng)強(qiáng)£為多大？（2）假設(shè)在空間再加上一個(gè)垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，小球的落地址仍為N,那么應(yīng)強(qiáng)度8為多大？解析：（1）由于小球受電場(chǎng)力和重力且做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故

12、qE=mg,因此E二等.（2）再加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，由于重力與電場(chǎng)力平穩(wěn)，故小球在洛倫茲力作用下做勻速圓!由幾何關(guān)系得：R2-x2=（R-h）2口案:。式2m2+城）11 .（12分）（2020合肥模板）質(zhì)譜儀可測(cè)定同位素的組成.現(xiàn)有一束一價(jià)的鉀39和鉀41離子經(jīng)電場(chǎng)加速后，沿著與磁場(chǎng)和邊界均垂直的方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖10所示.測(cè)試時(shí)規(guī)定加速電壓大小為小,但在實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中加速電壓有較小的波動(dòng)，可能偏大或偏小AU.為使鉀39和鉀41打在照相底片上的區(qū)域不重疊，AU不得超過(guò)量少？（不計(jì)離子的重力）解析：設(shè)加速電壓為U,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電荷的電荷量為q,質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)半徑為R,那么1,V2由qU

13、=,qvB-,陋R弓厝由此式可知，在B、q、U相同時(shí)小的半徑小，因此鉀39半徑小，鉀41半徑大；在LB、。相同時(shí)，U大半徑大.設(shè)：鉀39質(zhì)量為孫,電壓為Uo+AU時(shí)，最大半徑為R"鉀41質(zhì)量為明,電壓為AU時(shí)，鉀41最，J泮徑為此.那么1 小2mi(U0-R2=bI%一令Ri二電,那么niitUa+AU)=ni2(U0-At/)解得：mi-wh41-39iAU二Uo=Uo=芯Uo.mz+wn41+394U答案：加xxx-xxxxxxxxXIxlxd-XtxXX X X X Xd HXXXXXXX獷X XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX,12.（14分）如圖11所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域和勻強(qiáng)磁場(chǎng)b-d區(qū)域是緊鄰的，且寬度相等均為心電場(chǎng)方向在紙。平面內(nèi)豎直向下，而磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，一帶正電的粒子從O點(diǎn)以速度如沿垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，從A點(diǎn)出電場(chǎng)進(jìn)入磁場(chǎng)，離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)帶電粒子在電場(chǎng)方向的偏轉(zhuǎn)位移為電場(chǎng)寬度的一半，當(dāng)粒子從磁場(chǎng)右邊界上C點(diǎn)穿出磁場(chǎng)時(shí)速度方向與進(jìn)入電場(chǎng)。點(diǎn)時(shí)的速度方向一致，已知心0。（帶電粒子重力不計(jì)），求:（1）粒子從。點(diǎn)穿出磁場(chǎng)時(shí)的