帶電粒子在疊加場中的運動測試題及解析

1、B.D.r U珈 evB= e-,斛帶電粒子在疊加場中的運動測試題及解析1 .（2019北京西城期末）如圖所示，一塊長方體金屬板材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度大小為B。當(dāng)通以從左到右的恒定電流I時，金屬材料上、下表面電勢分別為林 加。該金屬材料垂直電流方向的截面為長方形，其與磁場垂直的邊長為 a、與磁場平行的邊長為 b,金屬材料單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n,元電荷為e。那么（）IB enbIB(bl (12= 平 產(chǎn) ena解析：選B由左手定則可知，電子向上表面聚集，則上表面的電勢比下表面的低，由一 U .一 IB IB .付：v=B?因為電流I = nevS=nevab，

2、斛信：U=bne0所以也一陀=一麻,故B正確。2 .多選（2020湖北荊門模擬）如圖所示，地面附近空間中存在著水平方向的勻強電場 和勻強磁場，已知磁場方向垂直于紙面向里。一個帶電油滴沿著一條與豎直方向 成a角的直線MN運動。由此可以判斷（）A.如果油滴帶正電，它是從 M點運動到N點B.如果油滴帶正電，它是從N點運動到M點C.如果水平電場方向向右，油滴是從M點運動到N點D.如果水平電場方向向右，油滴是從N點運動到M點解析：選AD 根據(jù)做直線運動的條件和受力情況 （如圖所示）可知，如果油滴帶正 電，水平電場的方向只能向左，由左手定則判斷可知，油滴的速度從M點到N點，故A正確，B錯誤。如果水平電場方

3、向向右，油滴只能帶負(fù)電，電場力水平 向左，由左手定則判斷可知，油滴的速度從N點到M點，故C錯誤，D正確。3 .多選如圖所示，表面粗糙的絕緣斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向里的磁場和豎直向下的勻強電場中，磁感應(yīng)強度大小為B,電場強度大小為E, 一質(zhì)量為m、電荷量為Q的帶負(fù)電小滑塊從斜面頂端由靜止下滑，在 滑塊下滑過程中，下列判斷正確的是（）A .滑塊受到的摩擦力不變B.若斜面足夠長，滑塊最終可能在斜面上勻速下滑C.若B足夠大，滑塊最終可能靜止于斜面上D.滑塊到達(dá)地面時的動能與 B有關(guān)解析：選BD 滑塊向下運動的過程中受到重力、電場力、支持力，根據(jù)左手定則，滑塊還受到垂直斜面向下的洛倫茲力，

4、沿斜面向上的摩擦力，滑塊向下運動的過程中，速度增大，洛倫茲力增大，支持力增大，滑動摩擦力增大，當(dāng)B很大時，則摩擦力有可能也很大，當(dāng)滑塊受到的摩擦力和電場力沿斜面向上的分力的合力與重力沿斜面向下的分力相等時，滑塊做勻速直線運動，之后洛倫茲力與摩擦力不再增大，所以滑塊不可能靜止在斜面上，故 A、C錯誤，B正確；B不同，洛倫茲力大小也不同， 所以滑動摩擦力大小不同，摩擦力做的功不同，根據(jù)動能定理可知，滑塊到達(dá)地面的動能不同，故D正確。4 .多選磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù)。如圖所示，平行金屬板之間有一個很強的磁場，將一束含有大量 正、負(fù)帶電粒子的等離子體，沿圖中所示方向噴入磁場，圖中虛線框部分相當(dāng)于發(fā)電

5、機，把兩個極板 與用電器相連，則（）I P4I ;等離1 X其N ffl !子體X K J T 嘉A .用電器中的電流方向從 B到AB.用電器中的電流方向從 A至UBC.若只增大帶電粒子電荷量，發(fā)電機的電動勢增大D.若只增大噴入粒子的速度，發(fā)電機的電動勢增大解析：選BD 首先對等離子體進行動態(tài)分析：開始時由左手定則判斷正離子所受洛倫茲力方向向上（負(fù)離子所受洛倫茲力方向向下 ）,則正離子向上板聚集，負(fù)離子向下板聚集，兩板間產(chǎn)生了電勢差，即金 屬板變?yōu)橐浑娫矗疑习鍨檎龢O下板為負(fù)極，所以通過用電器的電流方向從A到B,選項A錯誤，選項B正確；此后的正離子除受到向上的洛倫茲力f外還受到向下的電場力 F

6、,最終兩力達(dá)到平衡，即最終等離子體將勻速通過磁場區(qū)域，因 f=qvB, F= qE則：qvB = qE:二,解得E電動勢= Bdv,所 dd以電動勢與速度 v及磁場B成正比，與帶電粒子的電荷量無關(guān)，選項C錯誤，選項D正確。5 .多選隨著人民生活水平的提高， 環(huán)境保護越來越受到重視。 如圖所示為 污水監(jiān)測儀的核心部分，兩塊寬度為b的矩形金屬極板平行正對置于排 液口的上下表面，排液口側(cè)面厚度為d,有一垂直于側(cè)面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場。已知污水中含有大量的帶電荷量為q的正離子,當(dāng)污水水流的速度為v時，在導(dǎo)體的上下表面間用電壓表測得的電壓為Uh,則下列判斷正確的是（）A.液體內(nèi)離子只受洛倫茲力

7、作用B.用電壓表測Uh時，電壓表的“ + ”接線柱接下表面C.厚度d越大，Uh越大D.根據(jù)兩極板間的電壓值可以測出污水的流速解析：選CD 定向移動的離子受到洛倫茲力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在上下表面間形成電勢差，最終離子在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡，故選項A錯誤；由題圖可知，磁場方向向里，電流方向向右，根據(jù)左手定則，離子向上表面偏轉(zhuǎn)，則上表面得到離子帶正電，那么下表面帶負(fù)電，所以電壓表的“ + ”接線柱接上表面，故選項B錯誤；根據(jù)電場力與洛倫茲力平衡，有琮=qBv,解得：UH=Bdv,則厚度d越大，Uh越大，故選項 C正確；根據(jù)UH=Bdv以及B、d已知，如果測得 Uh,就可以得到污水 流速，故選項

8、D正確。6 .多選（2020江淮十校聯(lián)考）如圖所示，空間存在豎直向上、 大小為E的勻強電場和沿水 平方向、垂直于紙面向里、大小為B的勻強磁場，一個質(zhì)量為 m的帶電小球用長為 L的絕緣細(xì)線吊著懸于。點，給小球一個水平方向的初速度，小球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，細(xì)線張力不為零；某時刻細(xì)線斷開，小球仍做半徑為L的勻速圓周運動，不計小球的大小，重力加速度為g,則（）A.細(xì)線未斷時，小球沿順時針方向運動B.小球的帶電荷量為mgD.細(xì)線未斷時，細(xì)線的拉力大小為2mLg2B2E2C.小球運動的速度大小為空9解析：選ABD 由于細(xì)線斷了以后,小球還能做勻速圓周運動，說明小球帶正電，電場力與重力等大反向，因此q

9、E = mg, q = mg, B項正確；由于小球帶正電，細(xì)線張力不為零，根據(jù)左手定則判斷，細(xì)線未斷時，小球沿順時針方向運動， A項正確；由于細(xì)線斷了以后，小球仍做半徑為L的勻速圓周運動，因此細(xì)線未斷時， T qvB= m，細(xì)線斷了以后qvB= mf,得到v = qmL=BEg，細(xì)線的拉力大小 丁 = 2m：§ B , c項錯誤、D項正確。7 .多選（2019福建龍巖期末）用矩形半導(dǎo)體薄片制成一個霍爾元件，E、F、M、N為其四個側(cè)面。在 E、F間通入恒定電流，同時外加與薄片上下表面垂直的勻強磁場， 電流和磁感應(yīng)強度 B的方向如圖所示。若半導(dǎo)體可自由移動電荷為正電荷，M、N間產(chǎn)生的電勢

10、差為 Uh。下列說法正確的是（）A. N板電勢高于M板電勢 B. N板電勢低于M板電勢 C.只增大磁感應(yīng)強度 B,則Uh變大 D.只增大通入霍爾元件的電流I,則Uh變大解析：選ACD 根據(jù)左手定則，電流的方向向里，自由電荷受力的方向指向N端，向N端偏轉(zhuǎn)，則N點電勢高，故A正確，B錯誤；設(shè)左右兩個表面相距為 d,電子所受的電場力等于洛倫茲力，Bqv=qUT，d知只增大磁感應(yīng)強度 B,則Uh變大，故C對；設(shè)材料單位體積內(nèi)正電荷的個數(shù)為n,材料截面積為S,D正確。根據(jù)Bqv= 4臂及I = nqSv可知只增大通入霍爾元件的電流I,則Uh變大，故8 . （2019河南名校聯(lián)考）如圖所示，豎直平面 xO

11、y,其x軸水平，在整個平面內(nèi)存 在yX x軸正方向的勻強電場 E,在第三象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為 B= 0.2 To現(xiàn)有一比荷為m=25 C/kg的帶電微粒，從第三象限內(nèi)某點以速度vo向坐標(biāo)原點。做直線運動，vo與x軸之間的夾角為 。=45°,重力加速度g=10 m/s2。求:微粒的電性及速度 V0的大小;(2)帶電微粒在第一象限內(nèi)運動時所達(dá)到最高點的坐標(biāo)。解析：(1)帶電粒子在第三象限內(nèi)受到重力、電場力和洛倫茲力三個力的作用做直線運動，則合力為零,即粒子做勻速直線運動；所以，微粒受到的洛倫茲力垂直于速度方向斜向左上方，由左手定則可判斷微粒帶正電;對帶電微粒受

12、力分析，如圖所示，根據(jù)平衡條件可得:Bqv0 = >/2mg解得：vo = 2-72 m/s。(2)帶電微粒進入第一象限后做曲線運動，假設(shè)最高點為 M點，從。到M點所用的時間為t,則將微粒從。到M的運動分解為沿 x軸方向的勻加速直線運動和沿y軸方向上的勻減速直線運動心工、心。v0sin 45 °y 車由方向： 0= v0sin 45 gt, y=21x 軸方向上： qE=mgtan 45 = max1 ,2 x= vo cos 45 t+ 2axt2解得 x= 0.6 m, y= 0.2 m答案：(1)帶正電2雙 m/s (2)(0.6 m,0.2 m)9 .(2020淮南模擬

13、)如圖所示，地面上方足夠大的空間內(nèi)同時存在豎直向上的勻強電場和水平向右的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B, 一質(zhì)量為 m、電荷量為q的帶正電小球(大小可忽略)恰好靜止在距地面高度為 h的P處?，F(xiàn)在給小球一個垂直磁場方向豎直向下的速度 v,已知重力加速度為 g,空氣阻力不計，求:(1)電場強度E的大??；(2)若h = *mv,小球從P點運動到地面的時間。 q解析：(1)小球在P點靜止，則電場力和重力平衡，有mg=qE,解得£=胃。qvf(2)右給小球一個垂直磁場方向豎直向下的速度v,則小球在正父場中做勻速圓周運動，由 qvB=mr,可得半徑嗡,因仁器=苗, 兀則粒子在磁場中轉(zhuǎn)過的角度為 3

14、兀L 312 7m7m則時間為t=27 =6乖=3qB。答案:詈（喘10.如圖，區(qū)域I內(nèi)有與水平方向成45°角的勻強電場 E1,區(qū)域?qū)挾葹閐1,區(qū)域n內(nèi)有正交的有界勻強磁場電場方向豎直向下。B B和勻強電場E2,區(qū)域?qū)挾葹閐2,磁場方向垂直紙面向里， 一質(zhì)量為m、電荷量大小為q的微粒在區(qū)域I左邊界的 P點,由靜止釋放后水平向右做直線運動，進入?yún)^(qū)域n后做勻速圓周運動，從區(qū)域n右xji邊界上的Q點穿出，其速度方向改變了30°,重力加速度為g,求:（1）區(qū)域i和區(qū)域n內(nèi)勻強電場的電場強度Ei、E2的大小;（2）區(qū)域n內(nèi)勻強磁場的磁感應(yīng)強度B的大小;（3）微粒從P運動到Q的時間有多長。解析：（1）微粒在區(qū)域I內(nèi)水平向右做直線運動，則在豎直方向上有:解得：£1 = "2詈 qqE1sin 45 = mg微粒在區(qū)域n內(nèi)做勻速圓周運動，則重力和電場力平衡,有:mg= qE