高考物理總復(fù)習(xí) 課時作業(yè)25 帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動 教科版.docVIP

課時作業(yè)(二十五)帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動1如圖所示，在m、n兩極板間有相互正交的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，一束離子沿平行于極板方向進(jìn)入兩板間沿直線運(yùn)動，然后進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的偏轉(zhuǎn)磁場內(nèi)做半徑相同的勻速圓周運(yùn)動，則這束離子必定具有相同的()a速度b電性c動能 d比荷2(2013廣州模擬)如圖所示，空間某一區(qū)域中存在著方向互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場的方向水平向右，磁場方向垂直紙面向里一個帶電粒子在這一區(qū)域中運(yùn)動時動能保持不變，不計粒子的重力，則帶電粒子運(yùn)動的方向可能是()a水平向右 b水平向左c豎直向上 d豎直向下3.回旋加速器是加速帶電粒子的裝置其主體部分是兩個d形金屬盒，兩金屬盒處于垂直于盒底的勻強(qiáng)磁場中，并分別與高頻交流電源兩極相連接，從而使粒子每次經(jīng)過兩盒間的狹縫時都得到加速，如圖所示現(xiàn)要增大帶電粒子從回旋加速器射出時的動能，下列方法可行的是()a增大金屬盒的半徑b減小狹縫間的距離c增大高頻交流電壓d減小磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度4.如圖所示，一個靜止的質(zhì)量為m、帶電荷量為q的粒子(不計重力)，經(jīng)電壓u加速后垂直進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場中，粒子打至p點(diǎn)，設(shè)opx，能夠正確反應(yīng)x與u之間的函數(shù)關(guān)系的是()5如圖所示，勻強(qiáng)磁場b垂直于紙面向里，帶電粒子(重力不計)在垂直于磁場的豎直平面內(nèi)做以o為圓心的沿順時針方向的勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)粒子運(yùn)動到最低點(diǎn)p時，突然加一個豎直方向的勻強(qiáng)電場，粒子運(yùn)動到p點(diǎn)，p和o在同一水平面上下列說法中正確的是()a粒子帶正電b勻強(qiáng)電場的方向向下c粒子在p點(diǎn)處的速度小于在p點(diǎn)處的速度d粒子在p點(diǎn)處的電勢能大于在p點(diǎn)處的電勢能6(2013山東煙臺)如圖甲、乙、丙所示，三個完全相同的半圓形光滑絕緣軌道置于豎直平面內(nèi)，左右兩端點(diǎn)等高，其中乙軌道處在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中，丙軌道處在豎直向下的勻強(qiáng)電場中，三個相同的帶正電小球同時從軌道左端最高點(diǎn)處由靜止釋放則三個小球通過圓軌道最低點(diǎn)時()a速度相同b所用時間相同c對軌道的壓力相同d均能到達(dá)軌道右端最高點(diǎn)處7.如圖所示，下端封閉且內(nèi)壁光滑、長度為l的玻璃管豎直放置，管底放置一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球玻璃管所在空間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.管口所在的水平面上方有豎直向上的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)大小emg/q.今使玻璃管以速度v0向右沿水平方向勻速運(yùn)動，管中的帶電小球離開管底向上加速運(yùn)動則帶電小球在玻璃管中向上加速運(yùn)動時對管壁的壓力情況和離開管口以后做勻速圓周運(yùn)動的軌道半徑r分別是()a壓力為零，軌道半徑rmv0/qbb壓力為非零定值，軌道半徑rmv0/qbc壓力逐漸減小，軌道半徑rmv0/qbd壓力逐漸增大，軌道半徑rmv0/qb8.如圖所示，勻強(qiáng)磁場b垂直于紙面向里，帶電粒子(重力不計)在垂直于磁場的豎直平面內(nèi)做以o為圓心的沿順時方向的勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)粒子運(yùn)動到最低點(diǎn)p時，突然加一個豎直方向的勻強(qiáng)電場，粒子運(yùn)動到p點(diǎn)，p和o在同一水平面上下列說法中正確的是()a粒子帶正電b勻強(qiáng)電場的方向向下c粒子在p點(diǎn)處的速度小于在p點(diǎn)處的速度d粒子在p點(diǎn)處的電勢能大于在p點(diǎn)處的電勢能9(2013北京東城區(qū)示范校)如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，帶電粒子被加速電場加速后，進(jìn)入速度選擇器(帶電粒子的重力不計)速度選擇器內(nèi)有互相垂直的勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.電場的場強(qiáng)為e.擋板s上有可讓粒子通過的狹縫p和記錄粒子位置的膠片a1a2.擋板s下方有磁感應(yīng)強(qiáng)度為b0的勻強(qiáng)磁場下列表述正確的是()a質(zhì)譜儀是分析同位素的重要工具b速度選擇器中的磁場方向垂直紙面向里c能通過狹縫p的帶電粒子的速率等于b/ed帶電粒子打在膠片上的位置越靠近狹縫p，帶電粒子的比荷越小10(2012重慶理綜)有人設(shè)計了一種帶電顆粒的速率分選裝置，其原理如圖所示兩帶電金屬板間有勻強(qiáng)電場，方向豎直向上，其中pqnm矩形區(qū)域內(nèi)還有方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場一束比荷(電荷量與質(zhì)量之比)均為的帶正電顆粒，以不同的速率沿著磁場區(qū)域的水平中心線oo進(jìn)入兩金屬板之間其中速率為v0的顆粒剛好從q點(diǎn)處離開磁場，然后做勻速直線運(yùn)動到達(dá)收集板重力加速度為g，pq3d，nq2d，收集板與nq的距離為l，不計顆粒間相互作用求：(1)電場強(qiáng)度e的大小；(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度b的大小；(3)速率為v0(1)的顆粒打在收集板上的位置到o點(diǎn)的距離11.(2012浙江理綜)如圖所示，兩塊水平放置、相距為d的長金屬板接在電壓可調(diào)的電源上兩板之間的右側(cè)區(qū)域存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場將噴墨打印機(jī)的噴口靠近上板下表面，從噴口連續(xù)不斷噴出質(zhì)量為均為m、水平速度均為v0、帶相等電荷量的墨滴調(diào)節(jié)電源電壓至u，墨滴在電場區(qū)域恰能沿水平向右做勻速直線運(yùn)動；進(jìn)入電場、磁場共存區(qū)域后，最終垂直打在下板的m點(diǎn)(1)判斷墨滴所帶電荷的種類，并求其電荷量；(2)求磁感應(yīng)強(qiáng)度b的值(3)現(xiàn)保持噴口方向不變，使其豎直下移到兩板中間的位置為了使墨滴仍能到達(dá)下板m點(diǎn)，應(yīng)將磁感應(yīng)強(qiáng)度調(diào)至b，則b的大小為多少？12(2012江蘇單科)如圖所示，待測區(qū)域中存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，根據(jù)帶電粒子射入時的受力情況可推測其電場和磁場圖中裝置由加速器和平移器組成，平移器由兩對水平放置、相距為l的相同平行金屬板構(gòu)成，極板長度為l、間距為d，兩對極板間偏轉(zhuǎn)電壓大小相等、電場方向相反質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子經(jīng)加速電壓u0加速后，水平射入偏轉(zhuǎn)電壓為u1的平移器，最終從a點(diǎn)水平射入待測區(qū)域不考慮粒子受到的重力(1)求粒子射出平移器時的速度大小v1；(2)當(dāng)加速電壓變?yōu)?u0時，欲使粒子仍從a點(diǎn)射入待測區(qū)域，求此時的偏轉(zhuǎn)電壓u.(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待測區(qū)域，剛進(jìn)入時的受力大小均為f.現(xiàn)取水平向右為x軸正方向，建立如圖所示的直角坐標(biāo)系oxyz.保持加速電壓為u0不變，移動裝置使粒子沿不同的坐標(biāo)軸方向射入待測區(qū)域，粒子剛射入時的受力大小如下表所示射入方向yyzz受力大小ffff請推測該區(qū)域中電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及可能的方向詳解答案課時作業(yè)(二十五)1ad離子進(jìn)入的速度滿足v時，離子在兩板間一定做直線運(yùn)動，而與離子的電性和質(zhì)量無關(guān)，a正確，b錯由r可知，當(dāng)這些具有相同速度的離子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場b后做半徑相同的圓周運(yùn)動時，其荷質(zhì)比一定相同，c錯，d正確2c帶電粒子所受的洛倫茲力一定對它不做功，而粒子的動能又保持不變，所以可以判斷所受的電場力對它也沒有做功，粒子一定沿電場中的等勢面移動，即豎直方向，若是豎直向上運(yùn)動，不論是正電荷還是負(fù)電荷，洛倫茲力與電場力一定方向相反，可能平衡而做勻速直線運(yùn)動，粒子的動能保持不變；若是豎直向下運(yùn)動，不論是正電荷還是負(fù)電荷，洛倫茲力與電場力一定方向相同，在兩力的作用下做曲線運(yùn)動，電場力做功，粒子的動能將發(fā)生變化，故只有c正確3a粒子最后射出時的旋轉(zhuǎn)半徑為d形盒的最大半徑r，r，ekmv2.可見，要增大粒子射出時的動能，應(yīng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度b和增大d形盒的半徑r，故正確答案為a.4b帶電粒子在電場中做加速運(yùn)動，由動能定理有：qumv2，帶電粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動有：，整理得：x2u，故b正確5cd由左手定則可知粒子帶負(fù)電，a錯；在p點(diǎn)粒子受到洛倫茲力的方向豎直向上，粒子受到電場力后做離心運(yùn)動，則電場力方向向下，故電場方向向上，b錯；粒子從p點(diǎn)運(yùn)動到p的過程電場力做負(fù)功，動能減小，故粒子在p點(diǎn)處的速度小于在p點(diǎn)處的速度，c正確；電場力做負(fù)功，電勢能增加，d正確6d圖甲、乙中只有重力做功，圖丙除重力做功外，還有電場力做功，所以三個小球到最低點(diǎn)時，速度不同，時間不同，結(jié)合牛頓第二定律可判斷，三個小球?qū)壍赖膲毫Σ煌琣、b、c錯誤；根據(jù)能量守恒可知，三個小球均能到達(dá)軌道右端最高點(diǎn)處，d正確7d帶電小球的速度方向和洛倫茲力方向如圖所示隨著小球豎直分速度的增加，合速度v在增大，洛倫茲力qvb在增大，同時方向逆時針轉(zhuǎn)動，洛倫茲力在水平方向的分量也在增大故對管壁的壓力逐漸增大小球離開管口時的速度為水平分速度v0與豎直分速度vy的矢量和，大于v0，故選d.8cd由左手定則可知粒子帶負(fù)電，a錯；在p點(diǎn)粒子受到洛倫茲力的方向豎直向上，粒子受到電場力后做離心運(yùn)動，則電場力方向向下，故電場方向向上，b錯；粒子從p點(diǎn)運(yùn)動到p的過程電場力做負(fù)功，動能減小，故粒子在p點(diǎn)處的速度小于在p點(diǎn)處的速度，c正確；電場力做負(fù)功，電勢能增加，d正確9a在加速電場中粒子所受電場力向下，即粒子帶正電，在速度選擇器中，電場力水平向右，洛倫茲力水平向左，因此速度選擇器中磁場方向垂直紙面向外，b錯誤；經(jīng)過速度選擇器時滿足qeqvb，可知能通過狹縫p的帶電粒子的速率等于，c錯誤；帶電粒子進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動，則有r，可見當(dāng)v相同時，r，所以可以用來區(qū)分同位素，且r越小，比荷就越大，d錯誤10解析：(1)設(shè)帶電顆粒的電荷量為q，質(zhì)量為m.有eqmg將代入，得ekg.(2)如圖甲所示，有qv0br2(3d)2(rd)2得b.(3)如圖乙所示，有qv0bmtan y1r1y2ltan yy1y2得yd(5).答案：見解析11解析：(1)墨滴在電場區(qū)域做勻速直線運(yùn)動，有qmg由式得：q由于電場方向向下，電荷所受電場力向上，可知：墨滴帶負(fù)電荷(2)墨滴垂直進(jìn)入電、磁場共存區(qū)域，重力仍與電場力平衡，合力等于洛倫茲力，墨滴做勻速圓周運(yùn)動，有qv0bm考慮墨滴進(jìn)入磁場和撞板的幾何關(guān)系，可知墨滴在該區(qū)域恰完成四分之一圓周運(yùn)動，則半徑rd由、式得b(3)根據(jù)題設(shè)，墨滴運(yùn)動軌跡如圖，設(shè)圓周運(yùn)動半徑為r，有qv0bm由圖示可得：r2d2(r)2得rd聯(lián)立、式可得：b答案：(1)負(fù)電荷(2)(3)12解析：(1)設(shè)粒子射出加速器的速度為v0由動能定理有qu0mv由題意得v1v0，即v1 .(2)在第一個偏轉(zhuǎn)電場中，設(shè)粒子的運(yùn)動時間為t加速度的大小a在離開時，豎直分速度vyat豎直位移y1at2水平位移lv1t粒子在兩偏轉(zhuǎn)電場間做勻速直線運(yùn)動，經(jīng)歷時間也為t豎直位移y2vyt由題意知，粒子豎直總位移y2y1y2解得y則當(dāng)加速電壓為4u0時，u4u1.(3)(a)由沿x軸方向射入時的受力情況可