1、課時(shí)作業(yè)9帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、選擇題(12題為單項(xiàng)選擇題，34題為多項(xiàng)選擇題)1.如圖所示，一塊通電的銅板放在磁場(chǎng)中，板面垂直于磁場(chǎng)，板內(nèi)通有如圖所示方向的電流，a、b是銅板左、右邊緣的兩點(diǎn)，則()A電勢(shì)abB電勢(shì)baC電流增大時(shí)，|ab|減小D其他條件不變，將銅板改為NaCl水溶液時(shí)，電勢(shì)結(jié)果仍然一樣解析：因金屬導(dǎo)電的載流子是自由電子，自由電子的運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反，由左手定則判定，自由電子所受洛倫茲力方向向左，因此銅板左側(cè)聚集電子，右側(cè)帶正電，形成電場(chǎng)，且ba；待自由電子所受洛倫茲力與靜電力相等，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，qvBqEq，InSqv，電流增大時(shí)，|ab|增大而將銅板改為NaC

2、l水溶液導(dǎo)電時(shí)，溶液中電離出正、負(fù)離子，是正、負(fù)離子在導(dǎo)電，正離子運(yùn)動(dòng)方向與電流方向一致，負(fù)離子運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反，因而根據(jù)左手定則知正、負(fù)離子都向左邊偏轉(zhuǎn)，電荷量中和，所以兩邊無(wú)電勢(shì)差故選B.答案：B2.如圖所示，豎直平面內(nèi)半徑為R的圓O與xOy坐標(biāo)系的y軸相切于坐標(biāo)原點(diǎn)O，在該圓形區(qū)域內(nèi)，可以有與y軸平行向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直于圓面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，若只加勻強(qiáng)電場(chǎng)或只加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶負(fù)電的小球從原點(diǎn)O以一定的初速度沿x軸進(jìn)入圓形區(qū)域，小球均恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若電場(chǎng)和磁場(chǎng)都撤去，其他條件不變，該帶電小球穿過(guò)圓形區(qū)域的時(shí)間恰好為做勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過(guò)圓形區(qū)域時(shí)間的一半重力加速度為g，則電場(chǎng)強(qiáng)度

3、與磁感應(yīng)強(qiáng)度的比值為()A. B2C. D2解析：若電場(chǎng)和磁場(chǎng)都撤去，由題意可知小球做平拋運(yùn)動(dòng)由于小球穿過(guò)圓形區(qū)域的時(shí)間恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過(guò)圓形區(qū)域時(shí)間的一半，故其水平位移也恰好為做勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過(guò)圓形區(qū)域的一半，即為R，即水平方向有Rv0t，豎直方向有R，聯(lián)立解出v0.設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，只加勻強(qiáng)電場(chǎng)或只加勻強(qiáng)磁場(chǎng)，小球均恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則有qEmg，qv0Bmg，解得，故選項(xiàng)A對(duì)答案：A3.如圖所示，平行金屬板a、b之間的距離為d，a板帶正電荷，b板帶負(fù)電荷，a、b之間還有一垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1.一不計(jì)重力的帶電粒子以速度v0射入a、b之間

4、，恰能在兩金屬板之間勻速向下運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)入PQ下方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，PQ下方的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，方向如圖所示已知帶電粒子的比荷為c，則()A帶電粒子在a、b之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的電場(chǎng)力水平向右B平行金屬板a、b之間的電壓為Udv0B1C帶電粒子進(jìn)入PQ下方的磁場(chǎng)之后，向左偏轉(zhuǎn)D帶電粒子在PQ下方磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為解析：由于不知道帶電粒子的電性，故無(wú)法確定帶電粒子在a、b間運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的電場(chǎng)力的方向，也無(wú)法確定帶電粒子進(jìn)入PQ下方的磁場(chǎng)之后向哪偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；粒子在a、b之間做勻速直線運(yùn)動(dòng)，有qqv0B1，解得平行金屬板a、b之間的電壓為Udv0B1，選項(xiàng)B正確；帶電粒子在PQ下方的勻

5、強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑為r，選項(xiàng)D正確答案：BD4如圖所示，豎直邊界PQ左側(cè)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，右側(cè)有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E，C為邊界上的一點(diǎn)，A與C在同一水平線上且相距為L(zhǎng).兩相同的粒子以相同的速率分別從A、C兩點(diǎn)同時(shí)射出，A點(diǎn)射出的粒子初速度沿AC方向，C點(diǎn)射出的粒子初速度斜向左下方與邊界PQ成夾角.A點(diǎn)射出的粒子從電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)到邊界PQ時(shí)，兩粒子剛好相遇若粒子質(zhì)量為m，電荷量為q，重力不計(jì)，則()A粒子初動(dòng)能為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為C相遇點(diǎn)到C點(diǎn)的距離為D從出發(fā)到相遇的時(shí)間為 解析：A點(diǎn)射出的粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t到達(dá)邊界，Lv0t、yat2、Eqma.C點(diǎn)射出

6、的粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，R，由幾何關(guān)系：2Rsiny，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等tT，由以上關(guān)系解得：v0，Ek，B，相遇點(diǎn)距C點(diǎn)距離y，t.選項(xiàng)A、B、D正確，C錯(cuò)誤答案：ABD二、非選擇題5(2017江蘇卷)一臺(tái)質(zhì)譜儀的工作原理如圖所示大量的甲、乙兩種離子飄入電壓為U0的加速電場(chǎng)，其初速度幾乎為0，經(jīng)加速后，通過(guò)寬為L(zhǎng)的狹縫MN沿著與磁場(chǎng)垂直的方向進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，最后打到照相底片上已知甲、乙兩種離子的電荷量均為q，質(zhì)量分別為2m和m，圖中虛線為經(jīng)過(guò)狹縫左、右邊界M、N的甲種離子的運(yùn)動(dòng)軌跡不考慮離子間的相互作用(1)求甲種離子打在底片上的位置到N點(diǎn)

7、的最小距離x；(2)在圖中用斜線標(biāo)出磁場(chǎng)中甲種離子經(jīng)過(guò)的區(qū)域，并求該區(qū)域最窄處的寬度d；(3)若考慮加速電壓有波動(dòng)，在(U0U)到(U0U)之間變化，要使甲、乙兩種離子在底片上沒(méi)有重疊，求狹縫寬度L滿足的條件解析：(1)甲種離子在電場(chǎng)中加速時(shí)，有qU02mv2設(shè)甲種離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為r1，則有qvB2m根據(jù)幾何關(guān)系有x2r1L由式解得x L(2)如圖所示最窄處位于過(guò)兩虛線交點(diǎn)的垂線上dr1 由式解得d (3)設(shè)乙種離子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)半徑為r2r1的最小半徑r1min r2的最大半徑r2max 由題意知2r1min2r2maxL，即 L由式解得L 答案：(1) L(2) (3)L 6(20

8、17合肥二模)如圖所示，直線yx與y軸之間有垂直于xOy平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1，直線xd與yx間有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E1.0104 V/m，另有一半徑R1.0 m的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B20.20 T，方向垂直坐標(biāo)平面向外，該圓與直線xd和x軸均相切，且與x軸相切于S點(diǎn)一帶負(fù)電的粒子從S點(diǎn)沿y軸的正方向以速度v0進(jìn)入圓形磁場(chǎng)區(qū)域，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域B1，且第一次進(jìn)入磁場(chǎng)B1時(shí)的速度方向與直線yx垂直粒子速度大小v01.0105 m/s，粒子的比荷為5.0105 C/kg，粒子重力不計(jì)求：(1)坐標(biāo)d的值(2)要使粒子無(wú)法運(yùn)動(dòng)到x軸的負(fù)半軸，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B1應(yīng)滿足的條

9、件解析：(1)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2中運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：qB2v0，解得：r1 mR粒子進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)以后，做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)水平方向的位移為x1，豎直方向的位移為y1，則：水平方向：x1v0t2豎直方向：y1att2其中：a聯(lián)立解得：x12 m，y11 m帶電粒子運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：由幾何關(guān)系得：dRy1x14 m.(2)設(shè)當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B3時(shí)，粒子從電場(chǎng)垂直邊界進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，軌跡與y軸相切，粒子將無(wú)法運(yùn)動(dòng)到x軸負(fù)半軸，此時(shí)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑為r1，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：由幾何關(guān)系得：r1r1dx1解得：r1(42) m由牛頓第二定律得：qB3v0解得：B30.24 T.設(shè)當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)

10、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B4時(shí)，粒子垂直打在y軸上，粒子將無(wú)法運(yùn)動(dòng)到x軸負(fù)半軸，粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)半徑為r2，由如圖所示幾何關(guān)系得：r2dx12 m由牛頓第二定律得：qB4v0解得：B40.24 T綜上所述，要使粒子無(wú)法運(yùn)動(dòng)到x軸的負(fù)半軸，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B1應(yīng)滿足的條件是：0B10.11 T或B10.24 T.答案：(1)4 m(2)0B10.11 T或B10.24 T7.如圖所示，在第一象限內(nèi)有沿y軸負(fù)向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E4.0106 N/C.緊靠y軸有一方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.2 T，方向垂直坐標(biāo)平面向里在第四象限內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度B2101 T，方向垂直坐標(biāo)平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)P是

11、y軸上坐標(biāo)為(0,1)的一點(diǎn)，比荷為1.5108 C/kg的粒子以平行于x軸的速度v0從y軸上的P點(diǎn)射入，沿直線通過(guò)電場(chǎng)、磁場(chǎng)疊加場(chǎng)區(qū)域，然后經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，從x軸上某點(diǎn)Q點(diǎn)射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2，粒子剛好能夠到達(dá)y軸上某點(diǎn) C(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)求：(1)粒子射出的初速度v0以及離開(kāi)x軸時(shí)的速度；(2)求Q和C的坐標(biāo)；(3)粒子從P點(diǎn)出發(fā)再次回到y(tǒng)軸的時(shí)間解析：(1)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)粒子做直線運(yùn)動(dòng)所以qEqv0B1v0 m/s2.0107 m/s粒子在只有電場(chǎng)的區(qū)域內(nèi)做類平拋運(yùn)動(dòng)沿著y方向yat2t2沿著x軸方向lv0t由得l m所以又因?yàn)楦鶕?jù)可得2粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度v2v04.0107 m/s因?yàn)?，所以粒子離開(kāi)x軸時(shí)與x軸成60角(2)粒子在第四象限的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力充當(dāng)向心力qvB2mr m2.0 mQ點(diǎn)與O點(diǎn)的距離lrrcos302 m3.7 mC點(diǎn)與O點(diǎn)的距離yrrsin302 m1 m因此Q和C