2021-2022年高中物理人教版（2019）选修二带电粒子在复合场中的运动专题训练

带电粒子在复合场中的运动专题训练

一、选择题

1. (多选)如图所示,在真空中的匀强电场方向竖直向下,匀强磁场方向垂直于纸面向里,三滴油滴a、b、c带有等量同种电荷,其中a静止,b向右做匀速运动,c向左做匀速运动,比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系,正确的是(　　)

A.Ga最大 B.Gb最大 C.Gc最大 D.Gb最小

2.如图所示,在xOy平面内,匀强电场的方向沿x轴正方向,匀强磁场的方向垂直于xOy平面向里。一电子在xOy平面内运动时,速度方向保持不变,则电子的运动方向沿(　　)

A.x轴正方向 B.x轴负方向

C.y轴正方向 D.y轴负方向

3.如图所示,一个不计重力的带电粒子以v0沿各图的虚线射入场中。A选项中I是两条垂直纸平面的长直导线中等大反向的电流,虚线是两条导线所在位置连线的中垂线;B选项中+Q是两个位置固定的等量同种点电荷,虚线是两位置连线的中垂线;C选项中I是圆环线圈中的电流,虚线过圆心且垂直圆环平面;D选项中是正交的匀强电场和匀强磁场,虚线垂直于电场和磁场方向,磁场方向垂直纸面向外。其中,带电粒子不可能做匀速直线运动的是(　　)

4. (多选)如图所示,两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B,有一个带正电的小球(电荷量为+q,质量为m)从电磁复合场上方的某一高度处自由落下,那么,带电小球可能沿直线通过的电磁复合场是(　　)

5.如图所示,匀强磁场垂直于纸面向里,匀强电场平行于斜面向下,斜面是粗糙的。一带正电物块以某一初速度沿斜面向上滑动,经a点后到b点时速度减为零,接着又滑了下来。设物块带电荷量保持不变,则从a到b和从b回到a两过程相比较(　　)

A.加速度大小相等

B.摩擦产生热量不相同

C.电势能变化量的绝对值不相同

D.动能变化量的绝对值相同

6．如图所示，从正离子源发射的正离子经加速电压U加速后进入相互垂直的匀强电场E（方向竖直向上）和匀强磁场B（方向垂直于纸面向外）中，发现离子向上偏转，要使此离子沿直线穿过电场?

   A．增大电场强度E，减小磁感强度B

   B．减小加速电压U ，增大电场强度E

   C．适当地加大加速电压U

   D．适当地减小电场强度E

7．回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示.它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．如果用同一回旋加速器分别加速氚核和α粒子比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有（      ）

A．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大

B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小

C．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小

D．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大

8．某空间存在水平方向的匀强电场(图中未画出)，带电小球沿如图1所示的直线斜向下由A点沿直线向B点运动，此空间同时存在由A指向B的匀强磁场，则下列说法正确的是(　　)

A．小球一定带正电                                                  

B．小球可能做匀速直线运动

C．带电小球一定做匀加速直线运动

D．运动过程中，小球的机械能增大

9．如图所示，一带电小球在一正交电场、磁场区域里做匀速圆周运动，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，则下列说法正确的是                                  (　　)

A．小球一定带正电                                                   

B．小球一定带负电

C．小球的绕行方向为顺时针

D．改变小球的速度大小，小球将不做圆周运动

10.设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向内的匀强磁场，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时速度为零．C是曲线的最低点，不计重力．以下说法正确的是（     ）

A．离子一定带正电   B．A、B两点位于同一高度

C．离子在C点速度最大       D．离子到达B点后将沿曲线返回A点

二、填空题

11．如图所示，套在很长的绝缘直棒上的小圆环，其质量为m，带电量是+q，小圆环可在棒上滑动，将此棒竖直放在互相垂直，且沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中，电场强度是E，磁感应强度是B，小圆环与棒的动摩擦因数为μ，求小圆环由静止沿棒下落的最大加速度和最大速度分别是             。

12.如图所示，匀强电场的方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向内，三个液滴a、b、c带有等量同种电荷，已知a在竖直面内做匀速圆周运动，b水平向左做匀速直线运动，c水平向右做匀速直线运动，则它们的质量关系是________________，（设a、b、c质量分别是ma、mb、mc）

二、计算题

13.在地面附近的一真空区域中,存在着竖直向上的匀强电场和垂直电场方向水平向里的匀强磁场,如图甲所示。磁场的磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示。该区域中有一条水平直线MN,D是MN上的一点。在t=0时刻,有一个质量为m、电荷量为+q的小球(可看作质点),从M点开始沿着水平直线以速度v0做匀速直线运动,t0时刻恰好到达N点。经观测发现,小球在t=2t0至t=3t0时间内的某一时刻,又竖直向下经过直线MN上的D点,并且以后小球多次水平向右或竖直向下经过D点。求:

(1)电场强度E的大小;

(2)小球从M点开始运动到第二次经过D点所用的时间;

(3)小球运动的周期,并画出运动轨迹(只画一个周期)。

14.如图,正方形ABCD区域内存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,已知该区域的边长为L。一个带电粒子(不计重力)从AD中点以速度v水平飞入,恰能匀速通过该区域;若仅撤去该区域内的磁场,使该粒子以同样的速度v从AD中点飞入该区域,最后恰能从C点飞出;若仅撤去该区域内的电场,该带电粒子仍从AD中点以相同的速度v进入该区域,求:

(1)该粒子最后飞出该区域的位置;

(2)在仅存电场与仅存磁场的两种情况下,带电粒子飞出场区时速度偏向角之比是多少?

15.如图所示,在xOy坐标平面的第一象限内有一沿y轴负方向的匀强电场,在第四象限内有一垂直于平面向里的匀强磁场,现有一质量为m、电荷量为+q的粒子(重力不计)从坐标原点O射入磁场,其入射方向与x轴的正方向成45°角。当粒子运动到电场中坐标为(3L,L)的P点处时速度大小为v0,方向与x轴正方向相同,此时粒子第一次在电场中到达最高点。求:

(1)粒子从O点射入磁场时的速度v;

(2)匀强电场的场强E0和匀强磁场的磁感应强度B0。

(3)粒子从O点运动到P点所用时间。