高考物理复习高考第5题磁场预测题型4带电粒子在复合场中的运动.pdf

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1、预测题型 4带电粒子在复合场中的运动1(多选)磁流体发电是一项新兴技术如图1 所示，平行金属板之间有一个很强的匀强磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向以一定速度喷入磁场图中虚线框部分相当于发电机把两个极板与用电器相连，则()图 1 A用电器中的电流方向从A到 BB用电器中的电流方向从B 到 AC若只增强磁场，发电机的电动势增大D若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大2.如图 2 为回旋加速器的结构示意图，两个半径为R 的 D 形金属盒相距很近，连接电压峰值为 UM、频率为fBq4 m的高频交流电源，垂直D 形盒的匀强磁场的磁感应强度为B.现用此加速器来加速电荷量分别

2、为0.5q、q、2q，对应质量分别为m、2m、3m 的三种静止粒子，最后经多次回旋加速后从D 形盒中飞出的粒子中动能最大为()图 2 A.B2q2R28mB.B2q2R24mC.B2q2R22mD.2B2q2R23m3.速度相同的一束粒子，由左端射入速度选择器后，又进入质谱仪，其运动轨迹如图3 所示，则下列说法中正确的是()图 3 A该束带电粒子带负电B能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于EB2C若保持 B2不变，粒子打在胶片上的位置越远离狭缝S0，粒子的比荷qm越小D若增大入射速度，粒子在磁场中轨迹半圆将变大4.(多选)如图 4 所示，直角坐标系xOy 位于竖直平面内，y 轴竖直向上第、象限内

3、有垂直于坐标面向外的匀强磁场，第象限同时存在方向平行于y 轴的匀强电场(图中未画出)一带电小球从x 轴上的 A 点由静止释放，恰好从P 点垂直于y 轴进入第象限，然后做圆周运动，从 Q 点垂直于x 轴进入第象限，Q 点距 O 点的距离为d，重力加速度为g.根据以上信息，可以求出的物理量有()图 4 A圆周运动的速度大小B电场强度的大小和方向C小球在第象限运动的时间D磁感应强度大小5(多选)如选项图所示，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，有一个带正电小球(电荷量为 q，质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球不可能沿直线通过下列的哪个电

4、磁混合场()6.(多选)如图 5 所示，一根不光滑的长竖直绝缘杆，套有一个质量为m、带正电q 的小环，匀强电场 E 与匀强磁场B互相垂直，E 和 B 都与杆垂直，当小环由静止开始下落后()图 5 A小环加速度不断减小，最后为零B小环加速度先增加后减小，最后为零C小环速度先增加后减小，最后为零D小环动能不断增大，直到达到某一最大值7(多选)如图 6 甲所示，绝缘轻质细绳一端固定在方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的O 点，另一端连接带正电的小球，小球电荷量q6107C，在图示坐标系中，电场方向沿竖直方向，坐标原点O 的电势为零当小球以2 m/s 的速率绕O 点在竖直平面内做匀速圆周运动时，细绳上

5、的拉力刚好为零在小球从最低点运动到最高点的过程中，轨迹上每点的电势 随纵坐标y 的变化关系如图乙所示，重力加速度g10 m/s2.则下列判断正确的是()图 6 A匀强电场的场强大小为3.2106 V/m B小球重力势能增加最多的过程中，电势能减少了2.4 J C小球做顺时针方向的匀速圆周运动D小球所受的洛伦兹力的大小为3 N 答案精析预测题型 4带电粒子在复合场中的运动1ACD由左手定则可知，带正电的粒子偏向上极板，带负电的粒子偏向下极板，故用电器中的电流方向从A 到 B，选项 A 正确，B 错误；根据UdqqvB，可得 UBdv，则若只增强磁场，或只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势都会增大

6、，选项C、D 正确 2B根据 T2 mqB，则三种粒子在磁场中运动的周期分别为：T14 mqB、T24 mqB、T33 mqB；因为加速电场的频率为fBq4 m，则前两种粒子都可以在加速器中不断的被加速，最后从D 形盒中飞出，带电粒子从D 形盒中飞出时的最大半径等于D 形盒的半径，则RmvmqB，最大动能为：Ekm12mv2mB2q2R22m；则两种粒子的最大动能分别为：Ekm1B20.5q2R22mB2q2R28m；Ekm2B2q2R24m；则从 D 形盒中飞出的粒子中动能最大为B2q2R24m，选项 B 正确 3C粒子在质谱仪中向下偏转，由左手定则知粒子带正电，选项A 错误；粒子进入速度选

7、择器中时，qv0B1qE，得 v0EB1，选项 B 错误；粒子进入匀强磁场B2中受到洛伦兹力而做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得qvB2 mv2r得 rmv0qB2，离狭缝S0越远粒子的半径就越大，由于 v0是一定的，B2不变，半径r 越大，则qm越小，选项C 正确；若增大入射速度，粒子将不能通过 S0进入质谱仪区域，选项D 错误 4AC由题意可得圆周运动的圆心在O 点，半径 Rd，电场力和重力平衡，洛伦兹力提供向心力 RdmvqB.第三象限运动过程，只有重力做功，所以mgd12mv2，v2gd，此速度即小球在第 象限做圆周运动的速度，选项 A 对小球在第 象限做圆周运动的时间tsv12 Rv

8、d2 2gd42dg，选项C 对第 象限运动过程，电场力和重力平衡，所以电场力方向竖直向上，但是不知道小球质量也不知道小球所带电荷的正负，所以无法判断电场强度的大小和方向，选项B 错不知道小球的比荷，无法计算磁感应强度大小，选项D 错 5ABA 图中小球受竖直向下的重力、向左的电场力和向右的洛伦兹力，下降过程中重力做正功，速度一定变大，根据FBqv 可得洛伦兹力一定增大，而向左的电场力不变，所以洛伦兹力和电场力不可能一直相等，所以合力不可能一直向下，故一定做曲线运动，故A 正确；B 图中小球受竖直向下的重力、向上的电场力和垂直纸面向外的洛伦兹力，合力与初速度不共线，做曲线运动，故B 正确；C

9、图中小球受向下的重力、向左上方的电场力、水平向右的洛伦兹力，若三力平衡，则小球做匀速直线运动，故C 错误；D 图中小球受向下的重力和向上的电场力，合力一定与速度共线，故小球一定做直线运动，故D 错误 6AD小环下滑过程中，受到重力、摩擦力(可能有)、弹力(可能有)、向右的洛伦兹力、向右的电场力开始阶段，摩擦力小于重力时，小环向下做加速运动，速度增大，洛伦兹力增大，小环所受杆的弹力向左，大小为FNqEqvB，FN随着 v 的增大而增大，滑动摩擦力FfFN也增大，小环所受的合力F合mgFf，Ff增大，F合减小，加速度a 减小；当摩擦力等于重力时，加速度最小为零；此时小环速度达到最大，以后小环将做匀速运动，故选项A、D正确，B、C 错误 7BD由匀强电场的场强公式EUd结合图乙，可得E21060.4V/m 5 106 V/m，故 A 错误；由功能关系W电 Ep，W电qU61074106 J2.4 J，即电势能减少了2.4 J，故 B 正确；当小球以2 m/s 的速率绕O 点在竖直平面内做匀速圆周运动时，细绳上的拉力刚好为零，说明是洛伦兹力提供向心力，由左手定则得小球应该是逆时针方向做圆周运动，故 C错误；重力和电场力是一对平衡力，有qEmg，得 mqEg0.3 kg，由洛伦兹力提供向心力可知洛伦兹力为fmv2R0.3220.4N3 N，故 D 正确