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带电粒子在复合场中的运动题库

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1658

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高中物理>带电粒子在复合场中的运动

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简介

高中物理-带电粒子在复合场中的运动

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【简答题】

[1/1658]【图片】【图片】

参考答案：

该粒子从ab边射出，距a点距离

参考解析：

从原点沿x轴直线射出过程匀速直线运动,受力平衡:

①
当撒去电场，在匀强磁场中匀速圆周运动，如图所示，设半径为r
在

内有：

②

③
若撤去磁场，只保留电场，带电粒子向上偏转，做类平抛运动,从f点射出：

④

⑤

⑥
由①②③④⑤式得：

⑦
该粒子从ab边射出，距a点距离

评分参考：①③④⑤⑥式分别得3分，②⑦式得2分

【简答题】

[2/1658]不计重力的负粒子能够在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过．设产生匀强电场的两极板间电压为U，距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子带电荷...

参考答案：

A、若同时增大U和B，其他条件不变，虽然使得电场力与洛伦兹力均增大，但两者不一定相等，所以粒子可能做直线运动，也可能做曲线运动，故A错误；
B、若同时减小d和增大v，其他条件不变，则会有电场力与洛伦兹力均增大，但两者不一定相等，所以粒子可能做直线运动，故B正确；
C、若粒子向下偏，能够飞出极板间，则电场力做负功，由于洛伦兹力不做功，所以导致动能一定减小．故C正确；
D、若粒子向下偏，能够飞出极板间，则电场力做负功，由于洛伦兹力不做功，所以导致动能一定减小．故D错误；
故选：BC

参考解析：

无

【简答题】

[3/1658]如图所示的平行板器件中，存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度B1 = 0.40 T，方向垂直纸面向里，电场强度E = 2.0×105 V...

参考答案：

解：（1）由于离子直线穿过平行板器件，B₁qv=Eq
可得v=E/B₁=5×10⁵ m/s
（2）根据B₂qv=mv²/r，可知离子在磁场B₂中圆周运动的半径r=mv/qB₂=0.2m
若磁感应强度B₂的方向垂直纸面向外，根据几何关系（如图），矩形的区域的最小长a=r=0.2m

矩形的区域的最小宽b=

m
矩形的区域的最小面积为：

此时离子在磁场中运动的时间

若磁感应强度B₂的方向垂直纸面向里，由数学知识可知，矩形最小长

矩形最小宽

矩形的区域的最小面积为：

此时离子在磁场中运动的时间

参考解析：

无

【简答题】

[4/1658](19分)如图所示，边长为【图片】的正方形PQMN区域内(含边界)有垂直纸面向外的匀强磁场，左侧有水平向右的匀强电场，场强大小为【图片】，质量为 ...

参考答案：

（1）

(2)

(3)

、

或

参考解析：

试题分析: （1）设粒子运动到P点时速度大小为v，有

（2分）
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，半径

（1分）

（2分）
解得：

（2分）
（2）设粒子在匀强电场中运动时间为

，有

（2分）
粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动周期

，运动时间为

解得：

（2分）
粒子从O点运动到M经历的时间

（2分）
（3）若粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动半径为

，且

由几何关系得：

解得：

由

得：

（2分）
同理，若

解得：

（2分）

（2分）
磁场磁感应强度的可能数值为：

、

和

【简答题】

[5/1658]如图所示，在某空间同时存在着相互正交的匀强电场【图片】和匀强磁场【图片】，电场方向竖直向下，有质量分别为【图片】、【图片】的【图片】、【图...

参考答案：

参考解析：

无

【简答题】

[6/1658]如图所示，一个质量为m=2.0×10-11 kg，电荷量q=+1.0×10-5 C的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经U1=100 V电压加速后，...

参考答案：

解：(1)微粒在加速电场中由动能定理得：

①
解得v₀=1.0×10⁴ m/s
(2)微粒在偏转电场中做类平抛运动，有：

飞出电场时，速度偏转角的正切为：

②
解得U₂=100 V
(3)进入磁场时微粒的速度是：

③
轨迹如图，由几何关系有：D=r+rsinθ ④

洛伦兹力提供向心力：

⑤
由③~⑤联立得：

代入数据解得：B=0.20 T
所以，为使微粒不会由磁场右边界射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少为0.20 T

参考解析：

无

【简答题】

[7/1658]如图所示，在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，电荷量为q的液滴在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，已知电场强度为E，磁感应强度为B，则液滴沿_____...

参考答案：

液滴在重力场、匀强电场和匀强磁场中做匀速圆周运动，可知，液滴受到的重力和电场力是一对平衡力，重力竖直向下，所以电场力竖直向上，与电场方向相同，故可知液滴带正电．
磁场方向向里，洛伦兹力的方向始终指向圆心，由左手定则可判断液滴的旋转方向为逆时针；由液滴做匀速圆周运动，得知电场力和重力大小相等，得：
mg=qE…①
得：m=

液滴在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动的半径为：
R=

…②
①②联立得：v=

RBg

故答案为：逆时针，

，

RBg

．

参考解析：

qEg

【简答题】

[8/1658]如图所示，虚线间空间存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场（实线为电场线），有一个带正电小球（电量为+q，质量为m）从正交或平行的电...

参考答案：

A、小球受重力、向左的电场力、向右的洛伦兹力，下降过程中速度一定变大，故洛伦兹力一定变化，不可能一直与电场力平衡，故合力不可能一直向下，故一定做曲线运动，故A错误；
B、小球受重力、向左的电场力、垂直向外的洛伦兹力，合力与速度一定不共线，故一定做曲线运动，故B错误；
C、小球受重力、向左上方的电场力、水平向右的洛伦兹力，若三力平衡，则粒子做匀速直线运动，故C正确；
D、粒子受向下的重力和向上的洛伦兹力，合力一定与速度共线，故粒子一定做直线运动，故D正确；
故选CD．

参考解析：

无

【简答题】

[9/1658]设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示，已知一离子在电场力和洛仑兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度...

参考答案：

A．离子从静止开始运动的方向向下，电场强度方向也向下，所以离子必带正电荷，A正确；
B．因为洛伦兹力不做功，只有静电力做功，A、B两点速度都为0，根据动能定理可知，离子从A到B运动过程中，电场力不做功，故A、B位于同一高度，B正确；
C．C点是最低点，从A到C运动过程中电场力做正功做大，根据动能定理可知离子在C点时速度最大，C正确；
D．到达B点时速度为零，将重复刚才ACB的运动，向右运动，不会返回，故D错误．
故选ABC．

参考解析：

无

【简答题】

[10/1658]如图所示，水平放置的平行金属板a、b带有等量异种电荷，a板带正电，两板间有垂直于纸面向里的匀强磁场，若一个带正电的液滴在两板间做直线运动，其运动方向是...

参考答案：

带正电的液滴在两板间作直线运动，可知粒子受力平衡，对液滴进行受力分析，受重力和洛伦兹力作用，重力方向竖直向下，洛伦兹力的方向只能向上，由左手定则可判断出带正电的液滴只能向右运动．因洛伦兹力大小不变，所以液滴只能做匀速直线运动．选项D正确，选项ABC错误．
故选D．

参考解析：

无