帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件6-人教課標(biāo)版

1.(2009·廣東·11)如圖1

所示,表面粗糙的斜面固 定于地面上,并處于方向 垂直于紙面向外、磁感應(yīng) 強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.質(zhì)量為m、帶電荷量為+Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑.在滑塊下滑的過(guò)程中,下列判斷正確的是 () A.滑塊受到的摩擦力不變

B.滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與B的大小無(wú)關(guān)

C.滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下

D.B很大時(shí),滑塊可能靜止于斜面上定時(shí)檢測(cè)二帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)圖11.(2009·廣東·11)如圖1定時(shí)檢測(cè)二帶電粒子在復(fù)1

解析

滑塊下滑的過(guò)程中,受力 分析如右圖所示,C對(duì);摩擦力Ff

=μFN,而FN=G2+F洛=G2+qvB,由 于G2不變,v增大,故FN增大,Ff增 大,A錯(cuò);由于摩擦力的大小與B有關(guān),而滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與重力做功和摩擦力做功有關(guān),故B錯(cuò);若B很大時(shí),摩擦力增大較快,當(dāng)摩擦力增大到Ff=G1之后,滑塊將保持勻速,不可能靜止于斜面上,D錯(cuò).

答案

C 解析滑塊下滑的過(guò)程中,受力22.(2009·寧夏·16)醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí),利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度.電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及一對(duì)磁極N和S構(gòu)成,磁極間的磁場(chǎng)是均勻的.使用時(shí),兩電極a、b均與血管壁接觸,兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直,如圖2所示.由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差.在達(dá)到平衡時(shí),血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)電場(chǎng),血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零.在某次監(jiān)測(cè)中,兩觸點(diǎn)間的距離為3.0mm,血管壁的厚度可忽略,兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160μV,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040T.則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為 ( )2.(2009·寧夏·16)醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí),利用電磁血3 A.1.3m/s,a正、b負(fù) B.2.7m/s,a正、b負(fù)

C.1.3m/s,a負(fù)、b正 D.2.7m/s,a負(fù)、b正圖2 A.1.3m/s,a正、b負(fù) B.2.7m/s,a正、4

解析

由左手定則知:血液中的正離子在洛倫茲力作用下將向上極板聚集,負(fù)離子向下極板聚集,故a正、b負(fù),排除C、D選項(xiàng);含有正、負(fù)離子的血液流動(dòng),相當(dāng)于導(dǎo)體棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng),切割長(zhǎng)度為a、b兩接觸點(diǎn)間距,即L=3.0mm=3.0 ×10-3m,由U=Blv得v= m/s =m/s≈1.3m/s,故A對(duì)，B錯(cuò).

答案

A 解析由左手定則知:血液中的正離子在洛倫茲力作用下將向上53.如圖3所示的虛線區(qū)域內(nèi),充滿 垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和 豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng).一帶電 粒子a(不計(jì)重力)以一定的初 速度由左邊界的O點(diǎn)射入磁場(chǎng)、 電場(chǎng)區(qū)域,恰好沿直線由區(qū)域 右邊界的O′點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)穿出.若撤去該區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)而保留電場(chǎng)不變,另一個(gè)同樣的粒子b(不計(jì)重力)仍以相同初速度由O點(diǎn)射入,從區(qū)域右邊界穿出,則粒子b ( )圖33.如圖3所示的虛線區(qū)域內(nèi),充滿圖36A.穿出位置一定在O′點(diǎn)下方B.穿出位置一定在O′點(diǎn)上方C.運(yùn)動(dòng)時(shí),在電場(chǎng)中的電勢(shì)能一定減小D.在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能一定減小解析

本題考查帶電粒子在磁場(chǎng)和電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),意在考查學(xué)生發(fā)散思維的能力.帶電粒子的電性可正也可負(fù),當(dāng)只有電場(chǎng)作用時(shí),粒子穿出位置可能在O′點(diǎn)上方,也可能在O′點(diǎn)下方.電場(chǎng)力一定對(duì)粒子做正功,粒子的電勢(shì)能減小,動(dòng)能一定增加.答案

CA.穿出位置一定在O′點(diǎn)下方74. 如圖4所示,銅質(zhì)導(dǎo)電板置于 勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通電時(shí)銅板中 電流方向向下,由于磁場(chǎng)的 作用,則 ( ) A.板左側(cè)聚集較多電子,使b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)

B.板左側(cè)聚集較多電子,使a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)

C.板右側(cè)聚集較多電子,使a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)

D.板右側(cè)聚集較多電子,使b點(diǎn)電勢(shì)高于a點(diǎn)圖44. 如圖4所示,銅質(zhì)導(dǎo)電板置于圖48

解析

銅板導(dǎo)電靠的是自由電子的定向移動(dòng),電流方向向下,則電子相對(duì)磁場(chǎng)定向移動(dòng)方向向上,根據(jù)左手定則,電子受洛倫茲力方向向右,致使銅板右側(cè)聚集較多電子,左側(cè)剩余較多正離子,板中逐漸形成方向向右的水平電場(chǎng),直到定向移動(dòng)的自由電子受到的洛倫茲力與水平電場(chǎng)力平衡為止,所以由于磁場(chǎng)的作用,整個(gè)銅板左側(cè)電勢(shì)高于右側(cè),即Φa>Φb.

答案

C 解析銅板導(dǎo)電靠的是自由電子的定向移動(dòng),電流方向向下,則95.環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置,其核心部件是一個(gè)高度真空的圓環(huán)狀的空腔.若帶電粒子初速度可視為零,經(jīng)電壓為U的電場(chǎng)加速后,沿圓環(huán)切線方向注入對(duì)撞機(jī)的環(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B.帶電粒子將被限制在圓環(huán)狀空腔內(nèi)運(yùn)動(dòng).要維持帶電粒子在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是 ( )5.環(huán)形對(duì)撞機(jī)是研究高能粒子的重要裝置,其核心部件是一個(gè)高度10A.對(duì)于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B越大B.對(duì)于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B越小C.對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B,加速電壓U越大,粒子運(yùn)動(dòng)的周期越小D.對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B,不管加速電壓U多大,粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變A.對(duì)于給定的加速電壓,帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度11解析

帶電粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后速度為v= ,帶電粒子以該速度進(jìn)入對(duì)撞機(jī)的環(huán)狀空腔內(nèi),且在圓環(huán)內(nèi)做半徑確定的圓周運(yùn)動(dòng),因此R= ,對(duì)于給定的加速電壓,即U一定,則帶電粒子的比荷q/m越大,磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)越小,A錯(cuò)誤,B正確;帶電粒子運(yùn)動(dòng)周期為T= ,與帶電粒子的速度無(wú)關(guān),當(dāng)然就與加速電壓U無(wú)關(guān),因此,對(duì)于給定的帶電粒子和磁感應(yīng)強(qiáng)度B,不管加速電壓U多大,粒子運(yùn)動(dòng)的周期都不變.答案

BD解析帶電粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后速度為v= ,126.如圖所示,虛線框中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,實(shí)線表示電場(chǎng)線,它們相互正交或平行,有一個(gè)帶正電的小球從該復(fù)合場(chǎng)上方的某一高度處自由落下,那么,帶電小球可能沿直線通過(guò)下列的哪些復(fù)合場(chǎng)區(qū)域 ()6.如圖所示,虛線框中存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B,實(shí)線表示電13解析

帶電小球要沿直線通過(guò)復(fù)合場(chǎng)區(qū)域,則受力必須平衡,分析剛進(jìn)復(fù)合場(chǎng)時(shí)的受力就可得C、D正確.答案

CD7.如圖5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(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng),細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中(不計(jì)空氣阻力),現(xiàn)給圓環(huán)向右初速度v0,在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能是下圖中的()解析帶電小球要沿直線通過(guò)復(fù)合場(chǎng)區(qū)域,則受力7.如圖5所示14圖5圖515解析

由左手定則可知,圓環(huán)所受洛倫茲力豎直向上,如果恰好qv0B=mg,圓環(huán)與桿間無(wú)彈力,不受摩擦力,圓環(huán)將以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng),故A正確;如果qv0B<mg,則a= ,隨著v的減小,a增大,直到速度減為零后靜止;如果qv0B>mg,則a= ,隨著v的減小a也減小,直到qv0B=mg,以后將以剩余的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),故D正確,B、C錯(cuò)誤.答案

AD解析由左手定則可知,圓環(huán)所受洛倫茲力豎直向168.如圖6所示,在互相垂直的勻 強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,電荷 量為q的液滴在豎直面內(nèi)做 半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng),

已知電場(chǎng)強(qiáng)度為E,磁感應(yīng) 強(qiáng)度為B,則油滴的質(zhì)量和 環(huán)繞速度分別為() A. B. C. D.圖68.如圖6所示,在互相垂直的勻圖617解析

液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,重力和電場(chǎng)力等大反向,根據(jù)qvB=mv2/R,qE=mg,解得m=,v=,故D正確.答案

D解析液滴做勻速圓周運(yùn)動(dòng),洛倫茲力提供向心力,189.在某地上空同時(shí)存在著勻強(qiáng) 電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng),一質(zhì)量為

m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7所示,關(guān)于場(chǎng)的 分布情況可能的是( ) 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v

垂直

D.電場(chǎng)水平向右,磁場(chǎng)垂直紙面向里圖79.在某地上空同時(shí)存在著勻強(qiáng)圖719解析

帶電小球在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一定受重力和電場(chǎng)力,是否受洛倫茲力需具體分析.A選項(xiàng)中若電場(chǎng)、磁場(chǎng)方向與速度方向垂直,則洛倫茲力與電場(chǎng)力垂直,如果與重力的合力為零就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).B選項(xiàng)中電場(chǎng)力、洛倫茲力都向上,若與重力合力為零,也會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).C選項(xiàng)電場(chǎng)力斜向里側(cè)上方,洛倫茲力斜向外側(cè)下方,若與重力合力為零,就會(huì)做直線運(yùn)動(dòng).D選項(xiàng)三個(gè)力的合力不可能總為零,因此本題選A、B、C.答案

ABC解析帶電小球在復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)一定受重力和電2010.(2008·寧夏·25)如圖8所示,

在第一象限有一勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng) 強(qiáng)大小為E,方向與y軸平行;

在x軸下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng) 方向與紙面垂直.一質(zhì)量為m、電荷量為-q(q>0)的粒子以平行于x軸的速度從y軸上的P點(diǎn)處射入電場(chǎng),在x軸上的Q點(diǎn)處進(jìn)入磁場(chǎng),并從坐標(biāo)原點(diǎn)O離開(kāi)磁場(chǎng).粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡與y軸交于M點(diǎn).已知OP=l,OQ=2l.不計(jì)重力.求圖810.(2008·寧夏·25)如圖8所示,圖821 (1)M點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O間的距離. (2)粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)所用的時(shí)間.解析

(1)帶電粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng),在y軸負(fù)方向上做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度的大小為a;在x軸正方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)速度為v0;粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)所用的時(shí)間為t1,進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度方向與x軸正方向的夾角為θ,則a= ①t1= ② (1)M點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O間的距離.解析(1)帶電粒子在電22v0= ③其中x0=2l,y0=l,又有tanθ= ④聯(lián)立②③④式,得θ=30° ⑤因?yàn)镸、O、Q點(diǎn)在圓周上,∠MOQ=90°,所以MQ為直徑.從圖中的幾何關(guān)系可知v0= ③23R=2l ⑥MO=6l ⑦(2)設(shè)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度為v,從Q到M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,則有v= ⑧t2= ⑨帶電粒子自P點(diǎn)出發(fā)到M點(diǎn)所用的時(shí)間t為R=2l ⑥24t=t1+t2 ⑩聯(lián)立①②③⑤⑥⑧⑨⑩式,并代入數(shù)據(jù)得t=答案

(1)6l(2)t=t1+t2 ⑩2511.(2009·全國(guó)Ⅱ·25)如圖9所示,在寬度分別為l1和l2的兩個(gè)毗鄰的條形區(qū)域中分別有勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,電場(chǎng)方向與電、磁場(chǎng)分界線平行向右.一帶正電荷的粒子以速率v從磁場(chǎng)區(qū)域上邊界的P點(diǎn)斜射入磁場(chǎng),然后以垂直于電、磁場(chǎng)分界線的方向進(jìn)入電場(chǎng),最后從電場(chǎng)邊界上的Q點(diǎn)射出.已知PQ垂直于電場(chǎng)方向,粒子軌跡與電、磁場(chǎng)分界線的交點(diǎn)到PQ的距離為d,不計(jì)重力,求電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小之比及粒子在磁場(chǎng)與電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比.11.(2009·全國(guó)Ⅱ·25)如圖9所示,在寬度分別為l126圖9解析

粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌跡如下圖.由于粒子在分界線處的速度與分界線垂直,圓心O應(yīng)在分界線上,OP長(zhǎng)度即為粒子運(yùn)動(dòng)的圓弧半徑R.由幾何關(guān)系得R2=(R-d)2+l12 ①圖9解析粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌跡如下圖.由于粒子27設(shè)粒子的帶電荷量和質(zhì)量分別為q和m,由洛倫茲力公式和牛頓第二定律得qvB= ②設(shè)P′為虛線與分界線的交點(diǎn),∠POP′=α,則粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1= ③設(shè)粒子的帶電荷量和質(zhì)量分別為q和m,由洛倫茲力公式和牛頓第二28而sinα= ④粒子進(jìn)入電場(chǎng)后做類平拋運(yùn)動(dòng).其初速度為v,方向垂直于電場(chǎng),設(shè)粒子的加速度大小為a,由牛頓第二定律得qE=ma ⑤由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有d=at22 ⑥l2=vt2 ⑦式中t2是粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,由①②⑤⑥⑦式得而sinα= ④29 ⑧由①③④⑦式得 ⑨答案返回 ⑧返回301、聰明的人有長(zhǎng)的耳朵和短的舌頭?！トR格2、重復(fù)是學(xué)習(xí)之母?！掖雀?、當(dāng)你還不能對(duì)自己說(shuō)今天學(xué)到了什么東西時(shí)，你就不要去睡覺(jué)?！ｎD堡4、人天天都學(xué)到一點(diǎn)東西，而往往所學(xué)到的是發(fā)現(xiàn)昨日學(xué)到的是錯(cuò)的?！狟.V5、學(xué)到很多東西的訣竅，就是一下子不要學(xué)很多?！蹇?、學(xué)問(wèn)是異常珍貴的東西，從任何源泉吸收都不可恥?！⒉贰と铡しɡ?、學(xué)習(xí)是勞動(dòng)，是充滿思想的勞動(dòng)?！獮跎晁够?、聰明出于勤奮，天才在于積累－－華羅庚9、好學(xué)而不勤問(wèn)非真好學(xué)者。10、書山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟。11、人的大腦和肢體一樣，多用則靈，不用則廢－茅以升12、你想成為幸福的人嗎？但愿你首先學(xué)會(huì)吃得起苦－－屠格涅夫13、成功＝艱苦勞動(dòng)＋正確方法＋少說(shuō)空話－－愛(ài)因斯坦14