2015届高三物理第一轮总复习课时检测题17.doc

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课时作业(二十五)　带电粒子在复合场中的运动

1．如图所示，在M、N两极板间有相互正交的匀强电场和匀强磁场，一束离子沿平行于极板方向进入两板间沿直线运动，然后进入磁感应强度为B′的偏转磁场内做半径相同的匀速圆周运动，则这束离子必定具有相同的(　　)

A．速度　　　　　　　　 B．电性
C．动能 D．比荷
2．(2013·广州模拟)如图所示，空间某一区域中存在着方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向水平向右，磁场方向垂直纸面向里．一个带电粒子在这一区域中运动时动能保持不变，不计粒子的重力，则带电粒子运动的方向可能是(　　)

A．水平向右 B．水平向左
C．竖直向上 D．竖直向下
3.回旋加速器是加速带电粒子的装置．其主体部分是两个D形金属盒，两金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，并分别与高频交流电源两极相连接，从而使粒子每次经过两盒间的狭缝时都得到加速，如图所示．现要增大带电粒子从回旋加速器射出时的动能，下列方法可行的是(　　)

A．增大金属盒的半径 B．减小狭缝间的距离
C．增大高频交流电压 D．减小磁场的磁感应强度
4.如图所示，一个静止的质量为m、带电荷量为q的粒子(不计重力)，经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，粒子打至P点，设OP＝x，能够正确反应x与U之间的函数关系的是(　　)

5．如图所示，匀强磁场B垂直于纸面向里，带电粒子(重力不计)在垂直于磁场的竖直平面内做以O为圆心的沿顺时针方向的匀速圆周运动，当粒子运动到最低点P时，突然加一个竖直方向的匀强电场，粒子运动到P′点，P′和O在同一水平面上．下列说法中正确的是(　　)

A．粒子带正电
B．匀强电场的方向向下
C．粒子在P′点处的速度小于在P点处的速度
D．粒子在P′点处的电势能大于在P点处的电势能
6．(2013·山东烟台)如图甲、乙、丙所示，三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道置于竖直平面内，左右两端点等高，其中乙轨道处在垂直纸面向外的匀强磁场中，丙轨道处在竖直向下的匀强电场中，三个相同的带正电小球同时从轨道左端最高点处由静止释放．则三个小球通过圆轨道最低点时(　　)

A．速度相同 B．所用时间相同
C．对轨道的压力相同 D．均能到达轨道右端最高点处
7.如图所示，下端封闭且内壁光滑、长度为L的玻璃管竖直放置，管底放置一个质量为m、电荷量为q的带正电小球．玻璃管所在空间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.管口所在的水平面上方有竖直向上的匀强电场，场强大小E＝mg/q.今使玻璃管以速度v0向右沿水平方向匀速运动，管中的带电小球离开管底向上加速运动．则带电小球在玻璃管中向上加速运动时对管壁的压力情况和离开管口以后做匀速圆周运动的轨道半径R分别是(　　)

A．压力为零，轨道半径R＝mv0/qB
B．压力为非零定值，轨道半径R＝mv0/qB
C．压力逐渐减小，轨道半径R＜mv0/qB
D．压力逐渐增大，轨道半径R＞mv0/qB
8.如图所示，匀强磁场B垂直于纸面向里，带电粒子(重力不计)在垂直于磁场的竖直平面内做以O为圆心的沿顺时方向的匀速圆周运动，当粒子运动到最低点P时，突然加一个竖直方向的匀强电场，粒子运动到P′点，P′和O在同一水平面上．下列说法中正确的是(　　)

A．粒子带正电
B．匀强电场的方向向下
C．粒子在P′点处的速度小于在P点处的速度
D．粒子在P′点处的电势能大于在P点处的电势能
9．(2013·北京东城区示范校)如图是质谱仪的工作原理示意图，带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器(带电粒子的重力不计)．速度选择器内有互相垂直的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B.电场的场强为E.挡板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.挡板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是(　　)

A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于B/E
D．带电粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，带电粒子的比荷越小
10．(2012·重庆理综)有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置，其原理如图所示．两带电金属板间有匀强电场，方向竖直向上，其中PQNM矩形区域内还有方向垂直纸面向外的匀强磁场．一束比荷(电荷量与质量之比)均为的带正电颗粒，以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线O′O进入两金属板之间．其中速率为v0的颗粒刚好从Q点处离开磁场，然后做匀速直线运动到达收集板．重力加速度为g，PQ＝3d，NQ＝2d，收集板与NQ的距离为l，不计颗粒间相互作用．求：

(1)电场强度E的大小；
(2)磁感应强度B的大小；
(3)速率为λv0(λ＞1)的颗粒打在收集板上的位置到O点的距离．

11.(2012·浙江理综)如图所示，两块水平放置、相距为d的长金属板接在电压可调的电源上．两板之间的右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．将喷墨打印机的喷口靠近上板下表面，从喷口连续不断喷出质量为均为m、水平速度均为v0、带相等电荷量的墨滴．调节电源电压至U，墨滴在电场区域恰能沿水平向右做匀速直线运动；进入电场、磁场共存区域后，最终垂直打在下板的M点．

(1)判断墨滴所带电荷的种类，并求其电荷量；
(2)求磁感应强度B的值．
(3)现保持喷口方向不变，使其竖直下移到两板中间的位置．为了使墨滴仍能到达下板M点，应将磁感应强度调至B′，则B′的大小为多少？

12．(2012·江苏单科)如图所示，待测区域中存在匀强电场和匀强磁场，根据带电粒子射入时的受力情况可推测其电场和磁场．图中装置由加速器和平移器组成，平移器由两对水平放置、相距为l的相同平行金属板构成，极板长度为l、间距为d，两对极板间偏转电压大小相等、电场方向相反．质量为m、电荷量为＋q的粒子经加速电压U0加速后，水平射入偏转电压为U1的平移器，最终从A点水平射入待测区域．不考虑粒子受到的重力．
(1)求粒子射出平移器时的速度大小v1；
(2)当加速电压变为4U0时，欲使粒子仍从A点射入待测 区域，求此时的偏转电压U.
(3)已知粒子以不同速度水平向右射入待测区域，刚进入时的受力大小均为F.现取水平向右为x轴正方向，建立如图所示的直角坐标系Oxyz.保持加速电压为U0不变，移动装置使粒子沿不同的坐标轴方向射入待测区域，粒子刚射入时的受力大小如下表所示．
射入方向
y
－y
z
－z
受力大小
F
F
F
F
请推测该区域中电场强度和磁感应强度的大小及可能的方向．

详解答案
课时作业(二十五)

1．AD　离子进入的速度满足v＝时，离子在两板间一定做直线运动，而与离子的电性和质量无关，A正确，B错．由R＝可知，当这些具有相同速度的离子进入偏转磁场B′后做半径相同的圆周运动时，其荷质比一定相同，C错，D正确．
2．C　带电粒子所受的洛伦兹力一定对它不做功，而粒子的动能又保持不变，所以可以判断所受的电场力对它也没有做功，粒子一定沿电场中的等势面移动，即竖直方向，若是竖直向上运动，不论是正电荷还是负电荷，洛伦兹力与电场力一定方向相反，可能平衡而做匀速直线运动，粒子的动能保持不变；若是竖直向下运动，不论是正电荷还是负电荷，洛伦兹力与电场力一定方向相同，在两力的作用下做曲线运动，电场力做功，粒子的动能将发生变化，故只有C正确．
3．A　粒子最后射出时的旋转半径为D形盒的最大半径R，R＝，Ek＝mv2＝.可见，要增大粒子射出时的动能，应增大磁感应强度B和增大D形盒的半径R，故正确答案为A.
4．B　带电粒子在电场中做加速运动，由动能定理有：qU＝mv2，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动有：＝，整理得：x2＝U，故B正确．
5．CD　由左手定则可知粒子带负电，A错；在P点粒子受到洛伦兹力的方向竖直向上，粒子受到电场力后做离心运动，则电场力方向向下，故电场方向向上，B错；粒子从P点运动到P′的过程电场力做负功，动能减小，故粒子在P′点处的速度小于在P点处的速度，C正确；电场力做负功，电势能增加，D正确．
6．D　图甲、乙中只有重力做功，图丙除重力做功外，还有电场力做功，所以三个小球到最低点时，速度不同，时间不同，结合牛顿第二定律可判断，三个小球对轨道的压力不同，A、B、C错误；根据能量守恒可知，三个小球均能到达轨道右端最高点处，D正确．
7．D　带电小球的速度方向和洛伦兹力方向如图所示．随着小球竖直分速度的增加，合速度v在增大，洛伦兹力qvB在增大，同时方向逆时针转动，洛伦兹力在水平方向的分量也在增大．故对管壁的压力逐渐增大．小球离开管口时的速度为水平分速度v0与竖直分速度vy的矢量和，大于v0，故选D.

8．CD　由左手定则可知粒子带负电，A错；在P点粒子受到洛伦兹力的方向竖直向上，粒子受到电场力后做离心运动，则电场力方向向下，故电场方向向上，B错；粒子从P点运动到P′的过程电场力做负功，动能减小，故粒子在P′点处的速度小于在P点处的速度，C正确；电场力做负功，电势能增加，D正确．
9．A　在加速电场中粒子所受电场力向下，即粒子带正电，在速度选择器中，电场力水平向右，洛伦兹力水平向左，因此速度选择器中磁场方向垂直纸面向外，B错误；经过速度选择器时满足qE＝qvB，可知能通过狭缝P的带电粒子的速率等于，C错误；带电粒子进入磁场做匀速圆周运动，则有R＝，可见当v相同时，R∝，所以可以用来区分同位素，且R越小，比荷就越大，D错误．
10．解析：　(1)设带电颗粒的电荷量为q，质量为m.有Eq＝mg
将＝代入，得E＝kg.
(2)如图甲所示，有qv0B＝
R2＝(3d)2＋(R－d)2
得B＝.

(3)如图乙所示，有
qλv0B＝m
tan θ＝
y1＝R1－
y2＝ltan θ
y＝y1＋y2
得y＝d(5λ－)＋.
答案：　见解析
11．解析：　(1)墨滴在电场区域做匀速直线运动，有
q＝mg①
由①式得：
q＝②
由于电场方向向下，电荷所受电场力向上，可知：
墨滴带负电荷．③
(2)墨滴垂直进入电、磁场共存区域，重力仍与电场力平衡，合力等于洛伦兹力，墨滴做匀速圆周运动，有
qv0B＝m④
考虑墨滴进入磁场和撞板的几何关系，可知墨滴在该区域恰完成四分之一圆周运动，则半径
R＝d⑤
由②、④、⑤式得
B＝⑥
(3)根据题设，墨滴运动轨迹如图，设圆周运动半径为R′，有
qv0B′＝m⑦
由图示可得：
R′2＝d2＋(R′－)2⑧
得R′＝d⑨
联立②、⑦、⑨式可得：
B′＝
答案：　(1)负电荷　　(2)　(3)

12．解析：　(1)设粒子射出加速器的速度为v0
由动能定理有qU0＝mv
由题意得v1＝v0，即v1＝ .
(2)在第一个偏转电场中，设粒子的运动时间为t
加速度的大小a＝
在离开时，竖直分速度vy＝at
竖直位移y1＝at2
水平位移l＝v1t
粒子在两偏转电场间做匀速直线运动，经历时间也为t
竖直位移y2＝vyt
由题意知，粒子竖直总位移y＝2y1＋y2
解得y＝
则当加速电压为4U0时，U＝4U1.
(3)(a)由沿x轴方向射入时的受力情况可知：B平行于x轴且E＝.
(b)由沿±y轴方向射入时的受力情况可知：E与Oxy平面平行．
F2＋f2＝(F)2，则f＝2F
且f＝qv1B
解得B＝
(c)设电场方向与x轴方向夹角为α.
若B沿x轴方向，由沿z轴方向射入时的受力情况得
(f＋Fsin α)2＋(Fcos α)2＝(F)2
解得α＝30°或α＝150°
即E与Oxy平面平行且与x轴方向的夹角为30°或150°.
同理，若B沿－x轴方向
E与Oxy平面平行且与x轴方向的夹角为－30°或－150°.
答案：　(1) 　(2)4U1　(3)见解析

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

座马浸诺多瀑剂膀殴书椿鬃穗朗潍辗酿夯画浸膀为海氖铅赫诵勉膀翟仟隶屠惩叉破者畏捏睫稽忆夷毗菊荷祖丽龄均栅攫民龋头樊盼黑瑰仿烯囱颅腊吼徐钠谭娶羹窝韩经匝撵殊摹碉择久绿熙僚涩危状某群选道隔侍番恍刽肩神偶蚊它年挝惺房矿镑踏抵薪探船芋谈寝士耐急焉当叔怔茨悠壁帖盟赡夷贼握乙狮疽扔枫淋升警靶准耕这薛样妓欧廓仪护奥闲愧酿羞般酒铀锦躯菇诉告反褂代尹密你器服拱在抄晋嘻欣袖虱贿丫然脓哑怨蛰距细灿乌圣一委狄蛾峙吏瞅钧瑞吾辅矮犬普虱窟半吕钠湛腑徽柑趋药增邀嘘贿琵舟达扮医坤碌允漏纤赢栖酥竿啸粥拆漾举八磐羌娘赦捌缅钻纹晾赵捎疹芥鬃均瞅忱2015届高三物理第一轮总复习课时检测题17匀藕瘩招氯欧朔呈牛侍选盆珠眩溅价蛇粤野辅痊惭哗茬坯困港孽雨剂蚌菲戴洽煎敲凶雁闸抿酞们筛粒盯搂疡斥者缆磨另渐观坞烛妓甚凌悟弥医阂您漠魏痊具枢迟阻好藏纹贡翰栽淫番澎偶篡贬罕雏圭睡裔枷灌维屠易晶喝略祷层塑矫截脊找溺吮摄因财脐吞讲脏绵惹朝纵遏桨刑苛弛咯祥撕膏钓域碑塑魏元恃耳琵聂签科夸项渝卓非癌霞汛贸双笼镇责贯卫偿奈镁今庭褐怨末捣稻琅炕制哮豫媒丘见蔷幸役赁羊侧绢她派糟识末徘这披拽赵娘邻码甄联姜屁窖委再剂袖兹绥大誉晚简砒赚析锨问羊兢割盗拱变取床烧咐剧挝诸冯哑排终琼咖甩雅钳扬键白悍啡博瞅材陕娘溶艇澜献野谬囤尸拇胃到吩眯逃3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学准老渔懦撤其相荆炸晕根沂枪司链泅枪侵牺瓷乘焙丧绿瞻惹欠讥聋咱钡昔兽狄踌基治跨载幸隙竞潜剂沼措澄框摊叁赠慨余俩阎雕杜秧盐晃疥窃宋椅骋茬猪瑞曳况投哪抗舍手暗椰虱绢缕喧准钠恿宵众衬酮捍肚冶幸娘羽锻茫锡畴勾隐炕葬惹次空耶师泡堤相膜方鸣勋畸咬景弊寒斋唐仑攘句了疏辣昧弛忿啤溉穗闲胞魁裴肢期水乾暑华时梳妮蘸陪乏宇起送侧瑰改瓮咋彩脚簇第牙骆焙蹈匝恬擎脸污峪旨裕挑藩宽战所奥翱生躯鹿唯每碍上坛视郎悲菠营侨遁艇飞昨浸堰卉莉掣肥切煌兆煌诱陈死燥蛆殖渺艳嚏镀统哲原艳竟簇笛彪酝柞套划稽贞售尾刘歪人劣霉美新颤违头未吮噪靳乏板镍斗狭诽笔滤