物理選修3-1人教新課標(biāo)第三章磁場同步練習(xí)（復(fù)合場）

1、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)考綱要求：了解復(fù)合場概念，會分析帶電粒子在復(fù)合場中受力情況，掌握帶電粒子在復(fù)合場中幾種特殊運(yùn)動(dòng)的條件。自主研習(xí)基本概念掃描1、 復(fù)合場是指 、 、 或者其中 場。帶電微粒在這些場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須同時(shí)考慮受 、 和 的作用或其中某兩種力的作用。例1.如圖所示，在真空中，勻強(qiáng)電場E的方向豎直向下，水平勻強(qiáng)磁場B垂直紙面向里，三個(gè)液滴a、b、c帶有等量同種電荷。已知a靜止，油滴b水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，油滴c水平向左勻速運(yùn)動(dòng)。三者質(zhì)量ma、mb和mc相比較（     ）Ama>mb>mc  Bmb>ma>mc&

2、#160; Cmc>ma>mb    Dma=mb=mc2、力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系（1）帶電粒子在復(fù)合場中的直線運(yùn)動(dòng)a.勻速直線運(yùn)動(dòng)的條件： b變速直線運(yùn)動(dòng)的條件: 勻變速直線運(yùn)動(dòng)條件： 非勻變速直線運(yùn)動(dòng)條件： 注意：帶電粒子在復(fù)合場中無規(guī)約束情況下做直線運(yùn)動(dòng)，一定是 （除非帶電粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場方向平行）例2.地面附近空間存在著水平方向的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，已知磁場方向垂直紙面向里，一個(gè)帶電油滴沿著一條與豎直方向成角的直線MN運(yùn)動(dòng)，如圖所示，由此可以判斷（    ）A. 油滴一定作勻速運(yùn)動(dòng)B. 油滴一定做勻變速運(yùn)動(dòng)C. 如果油

3、滴帶正電，它是從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)D. 如果油滴帶正電，它是從N點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)（2）帶電粒子在復(fù)合場中的圓周運(yùn)動(dòng)a.勻速圓周運(yùn)動(dòng)：如果除洛倫茲力外其余合力為 ， 充當(dāng)向心力，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑公式 和周期公式 。例3.一個(gè)帶電微粒在如圖所示的正交勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).則該帶電微粒必然帶_ _，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)開 _.若已知圓半徑為r，電場強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則線速度為_ _.b.非勻速圓周運(yùn)動(dòng)N例4. 如圖7所示，X軸上方有勻強(qiáng)磁場B，下方有豎直向下勻強(qiáng)電場E。電量為q、質(zhì)量為m（重力不計(jì)），粒子靜止在y軸上。X軸上有一點(diǎn)N(L.0)，要使粒子在y軸上由靜止

4、釋放而能到達(dá)N點(diǎn)，問：(1)粒子應(yīng)帶何種電荷? 釋放點(diǎn)M應(yīng)滿足什么條件? (2)粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)經(jīng)歷多長的時(shí)間?例5.（海淀區(qū)高三年級第一學(xué)期期末練習(xí)）v0E圖28Bbaqll15.如圖28所示，水平放置的兩塊帶電金屬板a、b平行正對。極板長度為l，板間距也為l，板間存在著方向豎直向下的勻強(qiáng)電場和垂直于紙面向里磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場。假設(shè)電場、磁場只存在于兩板間的空間區(qū)域。一質(zhì)量為m的帶電荷量為q的粒子（不計(jì)重力及空氣阻力），以水平速度v0從兩極板的左端中間射入場區(qū)，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。求：（1）金屬板a、b間電壓U的大??；（2）若僅將勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?倍，粒子將擊中上極板，

5、求粒子運(yùn)動(dòng)到達(dá)上極板時(shí)的動(dòng)能大??； （3）若撤去電場，粒子能飛出場區(qū)，求m、v0、q、B、l滿足的關(guān)系； （4）若滿足（3）中條件，粒子在場區(qū)運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間。練習(xí)題：1(2012·浙江省五校高三聯(lián)考)一個(gè)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻帶電粒子受到的重力和洛倫茲力的合力的方向恰好與速度方向相反，不計(jì)阻力，那么接下去的一小段時(shí)間內(nèi)，帶電粒子()A可能做勻減速運(yùn)動(dòng)B不可能做勻減速運(yùn)動(dòng)C可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) D不可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)2(2012·海南海口2月模擬)如上圖所示，套在足夠長的絕緣粗糙直棒上的帶正電小球，其質(zhì)量為m，帶電荷量為q，小球可在棒上滑動(dòng)，現(xiàn)將此棒豎直放入沿水平方向且互

6、相垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場中設(shè)小球的帶電量不變，小球由靜止下滑的過程中()A小球的加速度一直增大B小球的速度一直增大，直到最后勻速C桿對小球的彈力一直減小D小球所受洛倫茲力一直增大，直到最后不變3如下圖所示，帶等量異種電荷的平行板之間，存在著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，一帶電粒子在電場力和洛倫茲力的作用下，從靜止開始自A點(diǎn)沿曲線ACB運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，C點(diǎn)是曲線的最低點(diǎn)，不計(jì)重力，以下說法正確的是()A這個(gè)粒子帶正電荷BA點(diǎn)和B點(diǎn)必定位于同一水平面上C在C點(diǎn)洛倫茲力大于電場力D粒子達(dá)到B點(diǎn)后將沿曲線返回A點(diǎn)4.如圖所示為一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)

7、，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，不計(jì)空氣阻力，現(xiàn)給圓環(huán)向右的初速度v0,在以后的運(yùn)動(dòng)過程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能是圖中的（ ）5.(2011·南京模擬)如圖所示，ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道，其中AB為傾斜直軌道，BC為與AB相切的圓形軌道，并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個(gè)小球中，甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電現(xiàn)將三個(gè)小球在軌道AB上分別從不同高度處由靜止釋放，都恰好通過圓形軌道的最高點(diǎn)，則( )A.經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，三個(gè)小球的速度相等B.經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，甲球的速度最小C.甲球的釋放位置比乙球的高D.運(yùn)動(dòng)過程中三個(gè)小球的機(jī)械能均保持不

8、變MN圖1-3-386、如1-3-38圖，光滑絕緣細(xì)桿MN處于豎直平面內(nèi)，與水平面夾角為37°，一個(gè)范圍較大的磁感強(qiáng)度為B 的水平勻強(qiáng)磁場與桿垂直，質(zhì)量為m的帶電小球沿桿下滑到圖中的P處時(shí)，向左上方拉桿的力為0.4mg，已知環(huán)帶電量為q求環(huán)帶何種電荷？ 環(huán)滑到P處時(shí)速度多大？在離P多遠(yuǎn)處環(huán)與桿之間無彈力作用？拔高題：1.兩塊板長為L=1.4m，間距d=0.3m水平放置的平行板，板間加有垂直于紙面向里，B=1.25T的勻強(qiáng)磁場，如圖所示，在兩極板間加上如圖所示電壓，當(dāng)t=0時(shí)，有一質(zhì)量m=210-15Kg，電量q=110-10C帶正電荷的粒子，以速度Vo=4×103m/s從兩

9、極正中央沿與板面平行的方向射入，不計(jì)重力的影響，（1）畫出粒子在板間的運(yùn)動(dòng)軌跡（2）求在兩極板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t/10-4sU/103V543210.5O1.51.0(b)BU+-VO(a)2. (18分)如圖甲所示，相隔一定距離的豎直邊界兩側(cè)為相同的勻 強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向垂直紙面向里，在邊界上固定兩長為L的平行金屬極板MN和PQ，兩極板中心各有一小孔、，兩極板間電壓的變化規(guī)律如圖乙所示，正反向電壓的大小均為，周期為。在時(shí)刻將一個(gè)質(zhì)量為、電量為（）的粒子由靜止釋放，粒子在電場力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，在時(shí)刻通過垂直于邊界進(jìn)入右側(cè)磁場區(qū)。（不計(jì)粒子重力，不考慮極板外的電場）（1）求粒子到達(dá)時(shí)德 速度大小和

10、極板距離。（2）為使粒子不與極板相撞，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小應(yīng)滿足的條件。（3）若已保證了粒子未與極板相撞，為使粒子在時(shí)刻再次到達(dá)，且速度恰好為零，求該過程中粒子在磁場內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和磁感強(qiáng)度的大小答案：例5. （1）U=l v0B；（2）EK=m v02qB l v0；（3）或;（4）練習(xí)題：1. 解析：帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)，受重力和洛倫茲力作用，重力做功，粒子的速度發(fā)生變化，洛倫茲力也發(fā)生變化粒子所受到的合外力也發(fā)生變化，所以粒子不可能做勻變速運(yùn)動(dòng)，由于合外力與速度方向不共線，粒子也不可能做直線運(yùn)動(dòng)，所以B、D正確，A、C錯(cuò)誤答案：BD2. 解析：小球由靜止加速下滑，F(xiàn)洛Bqv在不斷增大開始一段

11、，如圖(a)：F洛F電，水平方向有F洛FNF電，加速度a，其中fFN，隨著速度的不斷增大，F(xiàn)洛增大，彈力FN減小，加速度也增大，當(dāng)F洛F電時(shí)，加速度達(dá)到最大以后如圖(b)：F洛F電，水平方向F洛F電FN，隨著速度的增大，F(xiàn)N也不斷增大，摩擦力fFN也增大，加速度a減小，當(dāng)fmg時(shí)，加速度a0，此后小球勻速運(yùn)動(dòng)由以上分析可知，加速度先增大后減小，A錯(cuò)，B正確；彈力先減小，后增大，C錯(cuò)；洛倫茲力F洛Bqv，由v的變化可知D正確答案：BD3. 答案：ABC4. 5. CD6. 負(fù)電拔高題：答案：1.(1) 見下圖（2）兩板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t=6.510-4s解析：本題主要考查帶電粒子在電磁復(fù)合場中的勻

12、速圓周運(yùn)動(dòng)和勻速直線運(yùn)動(dòng)。第一個(gè)10-4s有電場，洛倫茲力F=qE=510-7N（方向向下），f=qvB=510-7N(方向向上)，粒子作勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移為x=vot=0.4m；第二個(gè)10-4s無電場時(shí)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其周期為T=110-4s,半徑為 R=6.410-2m<不會碰到板，粒子可以轉(zhuǎn)一周可知以后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)粒子可在磁場里作三個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng)，其軌跡如圖votvotvotvot圖10-5（2）直線運(yùn)動(dòng)知=3.5由圖像可得，粒子轉(zhuǎn)了3周，所以在兩板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間T=3.5t+3T=6.510-4s2. 23.（1）粒子由至的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理得 由式得 設(shè)粒子的加速度大小為，由牛頓第二定律得 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立式得 (2)設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的