能力梯級提升·思維高效訓練帶電粒子在組合場復合場中的運動

1、能力梯級提升思維高效訓練帶電粒子在組合場、復合場中的運動一、單項選擇題1.(秦皇島模擬)如下圖,兩平行金屬板的間距等于極板的長度,現(xiàn)有重力不計的正離子束以相同的初速度v0平行于兩板從兩板正中間射入.第一次在兩極板間加恒定電壓,建立場強為E的勻強電場,那么正離子束剛好從上極板邊緣飛出.第二次撤去電場,在兩板間建立磁感應強度為B、方向垂直于紙面的勻強磁場,正離子束剛好從下極板邊緣飛出,那么E和B的大小之比為( )A.v0 B.v0 C.v002.美國物理學家勞倫斯于1932年創(chuàng)造的盤旋加速器，應用帶電粒子在磁場中做圓周運動的特點，能使粒子在較小的空間范圍內(nèi)經(jīng)過電場的屢次加速獲得較大的能量，使人類在

2、獲得高能量帶電粒子方面前進了一步.如圖為一種改良后的盤旋加速器示意圖，其中盒縫間的加速電場場強大小恒定，且被限制在A、C板間，如0處以速度v0沿電場線方向射入加速電場，經(jīng)加速后再進入D形盒中的勻強磁場做勻速圓周運動.對于這種改良后的盤旋加速器，以下說法正確的選項是( )A帶電粒子每運動一周被加速兩次B帶電粒子每運動一周P1P2=P2P33.(模擬)如下圖，一個帶電小球穿在一根絕緣的粗糙直桿上，桿與水平方向成角，整個空間存在著豎直向上的勻強電場和垂直于桿方向斜向上的勻強磁場小球從a點由靜止開始沿桿向下運動，在c點時速度為4 m/s，b是a、c的中點，在這個運動過程中( )過b點時的速度小于2 m

3、/s二、多項選擇題4.(西城區(qū)模擬)如下圖的空間中存在著正交的勻強電場和勻強磁場，從A點沿AB、AC方向絕緣地拋出兩帶電小球，關(guān)于小球的運動情況，以下說法中正確的選項是( )A.從AB、AC拋出的小球都可能做直線運動C.做直線運動的小球帶正電，而且一定是做勻速直線運動5.(模擬)如下圖，從離子源發(fā)射出的正離子，經(jīng)加速電壓U加速后進入相互垂直的電場(E方向豎直向上)和磁場(B方向垂直紙面向外)中，發(fā)現(xiàn)離子向上偏轉(zhuǎn).要使此離子沿直線通過電磁場，需要( )A.增加E，減小B B.增加E，減小U 6.(模擬)如下圖，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

4、且圓形軌道處在勻強磁場中，磁場方向垂直紙面向里質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個小球中，甲球帶正電、乙球帶負電、丙球不帶電現(xiàn)將三個小球在軌道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，那么( ) A.經(jīng)過最高點時，三個小球的速度相等B.經(jīng)過最高點時，甲球的速度最小三、計算題7.(模擬)如下圖，在平面直角坐標系xOy內(nèi)，第象限的等腰直角三角形MNP區(qū)域內(nèi)存在垂直于坐標平面向外的勻強磁場，yv3v2,A、B錯誤，C、D正確.7.【解析】(1)粒子運動軌跡如下圖，粒子在電場中運動的過程中，由平拋運動規(guī)律及牛頓運動定律得2hv0t, h;qEma,解得E(2)粒子到達O點時，沿y軸正方向的分速

5、度vyat=v0速度方向與x軸正方向的夾角滿足tan=1，=45粒子從MP的中點垂直于MP進入磁場，垂直于NP射出磁場，粒子在磁場中的速度vv0軌道半徑Rh由qvB得B(3)粒子在磁場中的運動時間t答案：(1) (2) (3)8.【解析】1t=0時刻進入兩板間的帶電粒子在電場中做勻變速曲線運動，t0時刻剛好從下極板邊緣射出，在y軸負方向偏移的距離為，那么有qE=ma聯(lián)立以上各式解得兩板間電壓為(2)時刻進入兩板間的帶電粒子，前時間在電場中偏轉(zhuǎn)，后帶電粒子離開電場時沿y軸負方向的分速度大小為帶電粒子離開電場時的速度大小為設帶電粒子離開電場進入磁場做勻速圓周運動的半徑為R，那么有聯(lián)立各式解得(3)2t0設帶電粒子離開電場時速度方向與y