高中物理高考 限时规范专题练(四)　带电粒子在电磁场中运动的综合性问题 课件

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限时规范专题练(四)　带电粒子在电磁场中运动的综合性问题
3．(2020·内蒙古鄂尔多斯市模拟)如图所示，在地球附近上方的空间，存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向水平且垂直于纸面向里，一带电油滴P在竖直面内恰好做匀速圆周运动，则下列说法中正确的是(　　)A．若撤去电场，油滴P可能做匀变速曲线运动，且机械能不断增加B．若撤去磁场，油滴P可能做匀速直线运动，且机械能不变C．若改变油滴P的初速度，P也可能做匀速直线运动，且机械能保持不变D．油滴P带负电，且做匀速圆周运动时，在最高点电势能最大
解析　带电油滴P在竖直面内恰好做匀速圆周运动，则油滴所受静电力竖直向上且与重力大小相等，因此油滴P带负电，在圆周运动最高点时，电势能最小，故D错误；由于洛伦兹力与速度有关，因此若撤去电场，油滴P只要速度改变，所受洛伦兹力就会发生变化，从而使加速度改变，因此油滴P不可能做匀变速曲线运动，故A错误；若撤去磁场，油滴P受力平衡，做匀速直线运动，如果速度沿水平方向，机械能不变，故B正确；若将油滴P的初速度改为垂直纸面方向，则油滴P不受洛伦兹力作用，做匀速直线运动，且机械能保持不变，故C正确。
4．(2020·福建省泉州市第二次质量检测)如图，一带负电的圆环套在倾斜固定的粗糙绝缘长直杆上，圆环的直径略大于杆的直径，杆处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现给圆环一沿杆向上的初速度v0，在以后的运动过程中，下列关于圆环的速度v随时间t的变化关系图线，可能正确的是(　　)
(1)所有出射粒子经过x轴上点A时速度与x轴正方向夹角正切值的范围；(2)粒子经过x轴上点A时的最小速度；(3)矩形磁场区域的最小面积和磁感应强度大小。
9．(2021·天津市部分区高三上期末)(20分)正负电子对撞机是一个使正负电子产生对撞的设备，如图所示为一种使高能正负电子在不同位置对撞的装置。在关于y轴对称的间距为2d的MN、PQ之间存在两个有界匀强磁场，其中平行于x轴的JK下方Ⅰ区域磁场垂直纸面向外，JK上方Ⅱ区域磁场垂直纸面向里，其磁感应强度大小均为B。在x轴上有两台直线加速器1和2，关于y轴对称，且末端刚好与MN、PQ对齐。质量为m、电荷量为e的正、负电子通过直线加速器加速后同时以相同速率垂直MN、PQ进入磁场。为实现正、负电子在Ⅱ区域的y轴上实现对心碰撞(速度方向刚好相反)，根据入射速度的变化，可调节JK与x轴之间的距离h，不计粒子间的相互作用及正、负电子的重力。