高考物理二轮复习 专题整合突破三 电场和磁场 第9讲 带电粒子在组合场、复合场中的运动效果自评-人教版高三全册物理试题.doc

带电粒子在组合场、复合场中的运动12015·辽宁五校联考有一个带电荷量为q、重力为G的小球，从两竖直的带电平行板上方h处自由落下，两极板间另有匀强磁场，磁感应强度为B，方向如图所示，则带电小球通过有电场和磁场的空间时，下列说法正确的是()A一定做曲线运动B不可能做曲线运动C有可能做匀加速直线运动D有可能做匀速直线运动答案A解析带电小球在没有进入复合场前做自由落体运动，进入磁场后，受竖直向下的重力Gmg，水平向左的电场力F电场qE与洛伦兹力F洛qBv，重力与电场力大小和方向保持恒定，但因为速度大小会发生变化，所以洛伦兹力大小和方向会发生变化，所以一定会做曲线运动，A正确，B、C、D错误。22015·长春质监如图所示，宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明：当磁场不太强时，电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为：UK，式中的比例系数K称为霍尔系数。设载流子的电荷量为q，下列说法正确的是()A载流子所受静电力的大小FqB导体上表面的电势一定大于下表面的电势C霍尔系数为K，其中n为导体单位长度上的电荷数D载流子所受洛伦兹力的大小F洛，其中n为导体单位体积内的电荷数答案D解析导体中的电场强度E，载流子所受电场力FEqq，A项错；由左手定则可知，载流子受到的洛伦兹力向上，由于载流子的电性不确定，B项错；稳定时，电场力与洛伦兹力相等，即：qvBqUBhv，又电流的微观表达式：InqSvnqhdv，解两式得：U，式中n为单位体积内的电荷数，C项错；由F洛Bqv，D项正确。32015·烟台一模将边长为3L的正方形区域分成相等的三部分，左右两侧为匀强磁场，中间区域为匀强电场，如图所示。左侧磁场的磁感应强度大小为B1，方向垂直纸面向外；右侧磁场的磁感应强度大小为B2，方向垂直于纸面向里；中间区域电场方向与正方形区域的上下边界平行。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从平行金属板的正极板开始由静止被加速，加速电压为U，加速后粒子从a点进入左侧磁场，又从距正方形上下边界等间距的b点沿与电场平行的方向进入电场，不计粒子重力，求： (1)粒子经过平行金属板加速后的速度大小；(2)粒子在左侧磁场区域内运动时的半径及运动时间；(3)电场强度E的取值在什么范围内时粒子能从右侧磁场的上边缘cd间离开？答案(1) (2)(3)E解析(1)粒子在电场中运动时qUmv2解得v(2)粒子进入磁场B1后qvB1解得R1设粒子在磁场B1中转过的角度为，由sin，解得60°周期T粒子在磁场B1中运动的时间为tT(3)粒子在磁场B2中运动，在上边缘cd间离开的速度分别为vn与vm，与之相对应的半径分别为Rn与Rm。由分析知RnL，RmL由牛顿第二定律qvnB2粒子在电场中qEnLmvmv2解得En同理Em所以电场强度的范围为E42015·邯郸质检如图，边长L0.2 m的正方形abcd区域(含边界)内，存在着垂直于区域的横截面(纸面)向外的匀强磁场，磁感应强度B5.0×102 T。带电平行金属板MN、PQ间形成了匀强电场E(不考虑金属板在其他区域形成的电场)，MN放在ad边上，两板左端M、P恰在ab边上，两板右端N、Q间有一绝缘挡板EF。EF中间有一小孔O，金属板长度、板间距、挡板长度均为l0.1 m。在M和P的中间位置有一离子源S，能够正对孔O不断发射出各种速率的带正电离子，离子的电荷量均为q3.2×1019 C，质量均为m6.4×1026 kg。不计离子的重力，忽略离子之间的相互作用及离子打到金属板或挡板上后的反弹。(1)当电场强度E1.0×104 N/C时，求能够沿SO连线穿过孔O的离子的速率。(2)电场强度取值在一定范围时，可使沿SO连线穿过O并进入磁场区域的离子直接从bc边射出，求满足条件的电场强度的范围。答案(1)2.0×105 m/s(2)9.375×102 N/C<E<1.25×103 N/C解析(1)穿过孔O的离子在金属板间需满足qv0BEq代入数据得v02.0×105 m/s (2)穿过孔O的离子在金属板间仍需满足qvBEq离子穿过孔O后在磁场中做匀速圆周运动，有qvBm由以上两式得E从bc边射出的离子，其临界轨迹如图，对应轨迹半径最大，对应的电场强度最大，由几何关系可得r1l0.1 m由此可得E11.25×103 N/C从bc边射出的离子，轨迹半径最小时，其临界轨迹如图，对应的电场强度最小，由几何关系可得2r2L所以r20.075 m由此可得E29.375×102 N/C所以满足条件的电场强度的范围为：9375×102 N/C<E<1.25×103 N/C52015·保定一模如图所示，纸面内有边长为l的正方形区域A和宽为l、长为3l的长方形区域B。区域A内存在着水平向左、场强大小为E0的匀强电场。区域A左边界中点O处可不断供给初速度为零、带电量为q、质量为m的带负电的粒子，单位时间供给粒子数量为n。区域B内存在一个方向向下，场强大小与时间成正比的匀强电场(Ekt，当有粒子刚进入区域B时开始计时)。不计重力、空气阻力及粒子间的相互作用。由于粒子的速度很大，运动时间极短，粒子从进入区域B到最终离开区域B的过程中电场强度可认为不变。求：(1)刚进入区域B时粒子速度是多大？(2)从MN段边界射出的粒子数有多少？(3)若在区域B上方添加范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，可使从M点射出的粒子返回区域B并从距上边界的P点射出(进出磁场的时间也忽略不计)。求满足条件的磁场的磁感应强度的可能值？答案(1)(2)(3)4或解析(1)设速度大小为v，对粒子从出发至进入区域B的过程应用动能定理：E0qlmv2解得v(2)设由N点射出时电场的场强大小为EN，粒子通过电场时间为tN水平方向2lvtN竖直方向tENktN设由M点射出时电场的场强大小为EM，粒子通过电场时间为tM水平方向lvtM竖直方向tEMktM得MN射出粒子总数Nn(tMtN)联立得N(3)设粒子经过M点时的速度大小为v由(2)知EM2E0qE0lqEMmv2求得v2射出电场时速度方向与边界成角vcosv45°根据对称性和空间关系，粒子由磁场返回电场时与水平方向夹角也是45°，在磁场中做四分之一圆周运动。在磁场中qvB水平方向2lrvt竖直方向vsin·tt2l联立求得t1t2代入磁场方程得B14B2 如图所示可能存在两种情况，