1、优质文档优质文档专题升级训练六 带电粒子在电磁场中的运动（时间：60 分钟 满分：100 分）一、单选题（本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分）1 （2012广东理综，15）质量和电荷量都相等的带电粒子 M 和 N，以不同的速率经小孔 S 垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是（ ）A M 带负电， N 带正电B M 的速率小于 N 的速率C洛伦兹力对 MN 做正功D M 的运行时间大于 N 的运行时间2 （2012安徽理综，19）如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度 v 从 A 点沿直径 AOB 方向射入磁场，经过 t 时间从
2、 C 点射出磁场， OC与 OB 成 60角。现将带电粒子的速度变为 ，仍从 A 点沿原方向射入磁场，不计重力，则v3粒子在磁场中的运动时间变为（ ）A t B2 t12C t D3 t133如图所示，正方形区域 abcd 中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从 ad 边的中点 m 沿着既垂直于 ad 边又垂直于磁场的方向以一定速度射入磁场，正好从 ab边中点 n 射出磁场。若将磁场的磁感应强度变为原来的 2 倍，其他条件不变，则这个氢核射出磁场的位置是（ ）来源:学+科+网A在 b、 n 之间某点 B在 n、 a 之间某点C就从 a 点射出 D在 a、 m 之间某点4 （2012襄
3、樊四中高三 11 月月考）设图中 M、 N 两板相距为 d，电势差为 U，一质量为 m、电荷量为 q 带正电荷的微粒，恰能以水平速度 v 做匀速直线运动通过两板，若把两板距离减半，电势差不变，要使微粒仍能沿水平直线通过电场，可采取的措施为（ ）优质文档优质文档A把微粒的入射速度增大一倍B把微粒的入射速度减半C加一个 B 、垂直纸面向外的匀强磁场UdvD加一个 B 、垂直纸面向里的匀强磁场Udv二、双选题（本题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中只有两个选项符合题目要求，选对但不全的得 3 分，有选错或不答的得 0 分）5如图所示，从离子源发射出的正离子，经加速电
4、压 U 加速后进入相互垂直的电场（ E 方向竖直向上）和磁场（ B 方向垂直纸面向外）中，发现离子向上偏转。要使此离子沿直线通过电磁场，需要（ ）A增加 E，减小 B B增加 E，减小 UC适当增加 U D适当减小 E6 （2012湖北黄冈黄州一中高三物理月考）粒子回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的 D 形金属盒的半径为 R，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为 B 的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频率交流电的频率为 f，加速电压的电压为 U，若中心粒子源处产生的质子质量为 m，电荷量为 e，初速近似为零，在加速器中被加速。不考虑相对论效应，则下列说法正确是（ ）A不改变磁感应强度 B 和
5、交流电的频率 f，该加速器也可加速 粒子B加速的粒子获得的最大动能随加速电压 U 增大而增大C质子被加速后的最大速度不能超过 2 RfD质子第二次和第一次经过 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为 127场强为 E 的匀强电场与磁感应强度为 B 的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为 d，竖直方向足够长，如图所示。现有一束带电荷量为 q、质量为 m 的 粒子以各不相同的初速度 v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的 粒子的动能增量 Ek可能为（ ）优质文档优质文档A dq（ E B） BqEdBC qEd D08如图所示，质量为 m、电荷量为 q 的带电液滴从 h 高处自由下落，进入一个互相垂直的匀
6、强电场和匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，磁感应强度为 B，电场强度为 E。已知液滴在此区域中做匀速圆周运动，则圆周运动的半径 r 为（ ）A BEB2hg BE2hgC DmqB2gh qBm 2gh9利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数 n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为 b，厚为 d，并加有与侧面垂直的匀强磁场 B，当通以图示方向电流 I 时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为 U。已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是（ ）A上表面电势高B下表面电势高C该导体单位体积内的自由电子数为IedbD该导体单位体积内的自由电子数为BIeUb三、实验题（1
7、8 分）10 （2012广东潮州期末）某同学用如图甲所示电路来测定电池的电动势和内阻。优质文档优质文档（1）实验开始时，滑片 P 应位于_端。 （填“ A”或“ B”）（2）该同学测得如下表的五组数据。根据数据在图乙中作出 U I 图线，从图象可得电池的电动势 E_V，内阻 r_。 （结果均保留两位小数）来源:学科网四、计算题（本题共 2 小题，共 36 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）11 （18 分）如图所示，空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向为 y 轴正方向，磁场方向垂直于 xy 平面（纸面）向
8、外（未画出） ，电场和磁场都可以根据需要加上或撤除，重新加上的电场或磁场与撤除前的一样。一带正电荷的粒子从 P（0， h）点以一定的速度平行于 x 轴正向入射。这时若只有磁场，粒子将做半径为 R0的圆周运动；若同时存在电场和磁场，粒子恰好做直线运动。现在只加电场，当粒子从 P 点运动到 x R0平面（图中虚线所示）时，立即撤除电场同时加上磁场，粒子继续运动，其轨迹与 x 轴交于 M 点，不计重力，求：（1）粒子到达 x R0平面时的速度方向与 x 轴的夹角以及粒子到 x 轴的距离。（2） M 点的横坐标 xM。12 （18 分） （2012潮州金中下学期高三月考理综物理试卷）如图所示，一质量为
9、m、电荷量为 q、重力不计的带电粒子，从 A 板的 S 点由静止开始释放，经 A、 B 加速电场加速后，穿过中间偏转电场，再进入右侧匀强磁场区域。已知 AB 间的电压为 U， MN 极板间的电压为 2U， MN 两板间的距离和板长均为 L，磁场垂直纸面向里、磁感应强度为 B、有理想边界。求：来源:Z_xx_k.Com来源:Zxxk.Com（1）带电粒子离开 B 板时速度 v0的大小；（2）带电粒子离开偏转电场时速度 v 的大小与方向；（3）要使带电粒子最终垂直磁场右边界射出磁场，磁场的宽度 d 多大？优质文档优质文档参考答案来源:学+科+网 Z+X+X+K1A 解析：由左手定则判断知，A 正确
10、；粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，qvB m ，半径为 r ，在质量与电荷量相同的情况下，半径大说明速率大，即 M 的速v2r mvqB率大于 N 的速率，B 错；洛伦兹力不做功，C 错；粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，而周期为 T ， M 的运行时间等于 N 的运行时间，故 D 错。2 mqB2B 解析：此带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，且出射方向的反向延长线必过圆心 O。设圆形磁场区域半径为 R，粒子以速度 v 在磁场中运动的轨迹圆的半径为 r1，通过作图可知轨迹对应的圆心角为 60，再作其角平分线，则 tan 30 ，且Rr1T ， t ；粒子以速度 v 在磁场中运动的轨
11、迹圆的半径为 r2，设对2 mBq 16 2 mqB m3qB 13应的圆心角为 2 ，又由 r ， r2 r1，则 tan 3tan 30mvBq 13 mvqB 13 Rr2 3Rr1，可得 60，故 120，粒子在磁场中的运动时间3 t 2 t，B 正确。13 2 mqB 2 m3qB3C 解析：设正方形的边长为 L，原来粒子做匀速圆周运动的半径为 R ，当L2 mvqBB 变为 2B 时，可知粒子做匀速圆周运动的半径变为 ，所以从 a 点射出。L44C 解析：原来： mg ，把两板距离减半，电势差不变，电场力是原来的两倍，qUdm加上磁场后，洛伦兹力须方向向下， mg qvB ，解两式
12、得 B ，由左手定则知磁场2qUdm Udv方向须垂直纸面向外，选项 C 正确。5CD 解析：离子所受的电场力 F qE，洛伦兹力 f qvB， qU mv2，离子向上偏转，12电场力大于洛伦兹力，故要使离子沿直线运动，可以适当增加 U，增大速度，洛伦兹力增大，C 正确；也可适当减小 E，电场力减小，D 正确。6CD 解析：质子被加速获得的最大速度受到 D 形盒最大半径制约，vm2 R/T2 Rf，C 正确；粒子旋转频率为 f Bq/2 m，与被加速粒子的比荷有关，所以 A 错误；粒子被加速的最大动能 Ekm 2 m 2R2f2，与电压 U 无关，B 错误；因/v为运动半径 R mv/Bq，
13、nUq mv2/2，知半径比为 1，D 正确。27CD 解析：带电粒子可从左侧飞出或从右侧飞出场区，由于洛伦兹力不做功，电场力做功与路径无关，所以从左侧飞出时 Ek0，从右侧飞出时 Ek Eqd，选项 C、D 正确。8AC 解析：液滴进入电磁场的速度 v ，液滴在重力、电场力、洛伦兹力作用2gh优质文档优质文档下做匀速圆周运动，满足 mg qE， qvB m ，可得 A、C 选项正确。v2r9BD 解析：画出平面图如图，由左手定则，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，故 B 正确，A 错误。来源:Zxxk.Com再根据 e evB， I neSv nebdv 得 n ，故 D 正确，C 错误
14、。Ud BIeUb10答案：（1）A （2）如解析图所示 1.431.48 0.640.78解析：（1）要使变阻器的电阻值最大。 （2）纵轴截距表示电动势 E1.45 V，斜率绝对值表示电源内阻 r0.71 。电路图如图所示：11答案：（1） h （2） 4 R02 220074Rh解析：（1）粒子做直线运动时，有： qE qBv0做圆周运动时，有： 0mvqB只有电场时，粒子做类平抛运动，则有：qE maR0 v0tvy at来源 :学科网 ZXXK解得： vy v0粒子的速度大小为： 200yvv速度方向与 x 轴的夹角为： 4粒子与 x 轴的距离为： H h at2 h 。12 R02（
15、2）撤去电场加上磁场后，有： qBv mv2R得： R R02此时粒子的运动轨迹如图所示。圆心 C 位于与速度 v 方向垂直的直线上，该直线与 x轴和 y 轴的夹角均为 。由几何关系可得 C 点的坐标为： 4优质文档优质文档xC2 R0yC H R0 hR02过 C 点作 x 轴的垂线，在 CDM 中，有： lCM R R0， lCD yC h2R02解得： 22074DMCDll hM 点的横坐标为： 。来源:Z#xx#k.Com2xR12答案：（1） （2）2 ，方向与水平方向成 45角 （3）2qUm qUm 2mqUqB解析：（1）带电粒子在加速电场中，由动能定理得： 201qUmv得带电粒子离开 B 板的速度： 来源:Z|xx|k.Com02qvm（2）粒子进入偏转电场后，有：F=qE 0Ltv2UEavy=at 解得： vy=v0 1ya2L则粒子刚好能离开偏转电场，且速度大小：来源:学|科|网，200yqm方向与水平方向成 45角。（3）粒子进入磁场后，据牛顿第二定律得：2vBqmR由几何关系得： d=Rcos 45解得： 2qUB优质文档优质文档
