高考物理选修知识点巩固练习_带电粒子在复合场中的运动及应用 基础

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1、带电粒子在复合场中的运动及应用一、选择题：1(2014 张家港质检)如图所示，在平行线MN、PQ之间存在竖直向上的匀强电场和垂直纸面的磁场(未画出)，磁场的磁感应强度从左到右逐渐增大。一带电微粒进入该区域时，由于受到空气阻力作用，恰好能沿水平直线OO通过该区域。带电微粒所受的重力忽略不计，运动过程带电量不变。下列判断正确的是()A微粒从左到右运动，磁场方向向里B微粒从左到右运动，磁场方向向外C微粒从右到左运动，磁场方向向里D微粒从右到左运动，磁场方向向外2一个长方形金属块放在匀强磁场中，今将金属块通以如图所示电流，则M、N两极的电势高低情况是（ ）A B C D无法比较3如图所示，一束质量、速

2、度和电量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转，如果让这些不偏转的离子进入另一个匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入后一磁场的离子，可得出结论（ ）A它们的动能一定各不相同 B它们的电量一定各不相同C它们的质量一定各不相同 D它们的电量与质量之比一定各不相同4(2014 吉林实验中学二模)如图所示，一带电塑料小球质量为m，用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60，水平磁场垂直于小球摆动的平面。当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方最大摆角处摆到最低点时悬线上的张力为()A0 B2mg C

3、4mg D6mg5某电子以固定的正电荷为圆心在匀强磁场中做匀速圆周运动，磁场方向垂直于它的运动平面，电子所受正电荷的电场力是磁场力的三倍，若电子质量为m，电荷量为e，磁感应强度为B，则电子运动可能的角速度是（ ）A B C D6如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和水平方向（垂直纸面向里）的匀强磁场，一离子在电场力和洛伦兹力共同作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C为运动的最低点，不计重力，则（ ）A该离子必带正电BA、B两点位于同一高度C离子到达C点时的速度最大D离子到达B点后，将沿原路返回A点二、填空题：1一种测量血管中血流速度仪器的原理如图所示，在动脉血管左右两

4、侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表，设血管直径为2.0 mm，磁场的磁感应强度为0.080 T，电压表测出的电压为0.10 mV，则血流速度大小为_m / s。（取两位有效数字）2质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成45角进入匀强电场和匀强磁场中，如图所示，磁场的方向垂直于纸面向里，若微粒在电场、磁场及重力的作用下做匀速直线运动，则电场强度的大小E=_，磁感应强度的大小为B=_。三、计算题：1目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，它可以把气体的内能直接转化为电能，图表示出了它的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上

5、来说是呈电中性），喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，则高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集，使两板间产生电势差，若平行金属板距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体流速为v，气体从一侧垂直磁场射入板间，不计气体电阻，外电路电阻为R，则两板间最大电压和可能达到的最大电流为多少？2如图所示为一速度选择器，也称为滤速器的原理图。K为电子枪，由枪中沿KA方向射出的电子，速率大小不一。当电子通过方向互相垂直的均匀电场和磁场后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S。设产生匀强电场的平行板间的电压为300 V，间距为5 cm，垂直纸面的匀强磁场的磁感应强度为0.06 T，问：（1

6、）磁场的指向应该向里还是向外？（2）速度为多大的电子才能通过小孔S？3(2014 广东九校联考)如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d0.10 m，a、b间的电场强度为E5.0105 N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B0.6 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场。今有一质量为m4.81025 kg、电荷量为q1.61018 C的带正电的粒子(不计重力)，从贴近a板的左端以v01.0106 m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处(图中未画出)。求：(1)判断a、b两板间电场强度的方向；(2)求粒子到达P处的速度与水平方

7、向的夹角；(3)求P、Q之间的距离L(结果可保留根号)。4质量为m、带电荷量为+q的小球，用一长为的绝缘细线悬挂在方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B，如图所示，用绝缘的方法使拉小球使悬线呈水平的位置A，然后由静止释放，小球运动的平面与B的方向垂直，求小球第一次和第二次经过最低点C时悬线的拉力FT1和FT2。【答案与解析】一、选择题：1【答案】B【解析】由微粒恰好能沿水平直线OO通过该区域说明洛伦兹力qvB与电场力qE平衡，微粒受到空气阻力作用，速度逐渐减小，沿运动方向磁场的磁感应强度必须逐渐增大。因此微粒从左到右运动；磁场方向向外，选项B正确。2C解析：金属中导电的是自由电子，用左手

8、定则可判断出自由电子受到向上的洛伦兹力，故在M极板上有更多的自由电子，故电势低，C正确。3D解析：因粒子进入正交电磁场中没有发生偏转必须满足F电=F磁，即qE=Bqv，即v满足，进入同一磁场偏转，因此荷质比不同时方向分成几束。4【答案】C【解析】设小球自左方摆到最低点时速度为v，则mv2mgL(1cos 60)，此时qvBmgm，当小球自右方摆到最低点时，v大小不变，洛伦兹力方向发生变化，TmgqvBm，得T4mg，故C正确。5AC解析：电子受电场力和洛伦兹力而做匀速圆周运动，当两力方向相同时有： ， ， ，联立得，故A正确。当两力方向相反时有 ，联立有，C正确。6ABC解析：在不计重力情况下

9、，离子从A点由静止开始向下运动，说明离子受向下的电场力，带正电。整个过程中只有电场力做功，而A、B两点离子速度都为零，所以A、B在同一等势面上，选项B正确。运动到C点时离子在电场力方向上发生的位移最大，电场力做功最多，离子速度最大，选项C正确。离子从B点向下运动时受向右的洛伦兹力，将向右偏，故选项D错。二、填空题：10.63解析：血液中的运动电荷在洛伦兹力作用下偏转，在血管壁上聚集，在血管内形成一个电场，其方向与磁场方向垂直，运动电荷受到的电场力与洛伦兹力平衡时，达到了一种稳定状态。，所以。2 解析：依据物体平衡条件可得：竖直方向上：；水平方向上： 解得：；。三、计算题：1，解析：如图所示，运

10、动电荷在磁场中受洛伦兹力作用发生偏转，正负离子分别到达B、A极板（B为电源正极，故电流方向从B经R到A），使A、B板间产生匀强电场，在电场力作用下偏转逐渐减弱，当等离子体不发生偏转即匀速穿过时，有：，所以两板间电势差，根据全电路欧姆定律即可得电流大小，。2（1）磁场方向垂直纸面向里 （2）105 m / s解析：（1）由题图可知，平行板产生的电场强度E方向向下，带负电的电子受到的电场力，方向向上。若没有磁场，电子束将向上偏转，为了使电子能够穿过小孔S，所加的磁场施于电子束的洛伦兹力必须是向下的。根据左手定则分析得出，B的方向垂直于纸面向里。（2）电子受到的洛伦兹力为：，它的大小与电子速率v有关

11、。只有那些速度的大小刚好使得洛伦兹力与电场相平衡的电子，才可沿直线KA通过小孔S。据题意，能够通过小孔的电子，其速率满足下式：，解得：。又因为，所以。将代入上式，得v=105 m / s。即只有速率为105 m / s的电子可以通过小孔S。3【答案】(1)a指向b(2)30(3) m【解析】(1)a、b间电场强度的方向是由a板指向b板。(2)粒子在a板左端运动到P处，由动能定理得qEdmv2mv02代入有关数据，解得v106 m/scos ，代入数据得30(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动，设圆心为O，半径为r，如图所示，由几何关系得rsin 30，又qvBm联立求得L m4 解析：小球由A运动到C的过程中，洛伦兹力始终与v的方向垂直，对小球不做功，只有重力做功，由动能定理有，解得。在C点，由左手定则可知洛伦兹力向上，其受力情况如图甲所示。由牛顿第二定律有：。又,所以。同理可得小球第二次经过C点时，受力情况如图乙所示，得。FT1FT2F洛F洛mgmg甲乙