2016高考物理复习检测训练：《带电粒子在复合场中的运动》
一、 单项选择题
1. (2012·徐闻中学模拟)如图所示,实线表示在竖直平面内匀强电场的电场线,电场线与水平方向成α角,水平方向的匀强磁场与电场正交,有一带电液滴沿斜向上的虚线l做直线运动,l与水平方向成β角,且α>β,则下列说法中错误的是()
A. 液滴一定做匀变速直线运动
B. 液滴一定带正电
C. 电场线方向一定斜向上
D. 液滴一定做匀速直线运动
2. (2012·揭阳调研)如图,平行板电容器之间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场,现有一束带电粒子(不计重力)以速度v0恰能沿图示方向直线穿过,则()
A. 此电容器左极板带正电
B. 带电粒子以小于v0的速度沿v0方向射入该区域时,将不能沿直线穿过
C. 带电粒子以小于v0的速度沿v0方向射入该区域时,其动能减小
D. 带电粒子若从下向上以速度v0进入该区域时,其动能减小
3. (2012·佛山一中模拟)如图所示,a、b是一对平行金属板,分别接到直流电源两极上,右边有一挡板,正中间开有一小孔d,在较大空间范围内存在着匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,在a、b两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力),这些正离子都沿直线运动到右侧,从d孔射出后分成3束.则下列判断不正确的是()
A. 这三束正离子的速度一定不相同
B. 这三束正离子的比荷一定不相同
C. a、b两板间的匀强电场方向一定由a指向b
D. 若这三束离子改为带负电而其他条件不变则仍能从d孔射出
4. (2012·中山一中模拟)在某一空间同时存在相互正交的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的方向竖直向上,磁场方向如图所示,两个带电液滴在此复合场中恰好能在竖直平面内做匀速圆周运动,则()
A. 它们的运动周期一定相等
B. 它们做圆周运动的方向可能相反
C. 若它们的质量和速度大小的乘积相等,轨道半径就一定相等
D. 若它们的动能相等,轨道半径就一定相等
二、 双项选择题
5. (2012·东莞高级中学模拟)如图所示,某空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,已知一离子在电场力和磁场力作用下,从静止开始沿曲线acb运动,到达b点时速度为零,c点为运动的最低点,则()
A. 离子必带负电
B. a、b两点位于同一高度
C. 离子在c点速度
D. 离子到达b点后将沿原曲线返回a点
6. (2012·东山中学模拟)如图所示.有一混合正离子束先后通过正交电场、磁场区域Ⅰ和匀强磁场区域Ⅱ,如果这束正离子束在区域Ⅰ中不偏转,进入区域Ⅱ后偏转半径又相同,则说明这些正离子具有相同的()
A. 速度
B. 质量
C. 电荷
D. 比荷
7. 质量为m,带电荷量为q的小物块,从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,如图所示,若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,下面说法中正确的是()
A. 小物块一定带正电荷
B. 小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动
C. 小物块在斜面上运动时做加速度增大,而速度也增大的变加速直线运动
D. 小物块在斜面上下滑过程中,当小球对斜面压力为零时的速度为
8. 如图所示,质量为m、电荷量为q的带电液滴从h高处自由下落,进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面,磁感应强度为B,电场强度为E.已知液滴在此区域中做匀速圆周运动,则圆周运动的半径r为()
A. B.
C. D.
9. 如图所示,电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器电阻为R,开关S闭合.两平行极板间有匀强磁场,一带电粒子(不计重力)正好以速度v匀速穿过两板.以下说法正确的是()
A. 保持开关闭合,将滑片P向上滑动一些,粒子将可能从下极板边缘射出
B. 保持开关闭合,将滑片P向下滑动一些,粒子将可能从下极板边缘射出
C. 保持开关闭合,将a极板向下移动一些,粒子将一定向下偏转
D. 如果将开关断开,粒子将继续沿直线穿出
三、 非选择题
10. (2012·南海摸底)如图所示,平行板电容器的极板长度L1=1.6 m、间距d=1 m,加上U=300 V的恒定电压.距离极板右边缘L2处有一光屏P,在这个区域内又有一垂直纸面向里的、磁感应强度为B=50 T的匀强磁场(上下无限).现有一质量m=1×10-8 kg,电荷量q=+1×10-9C的微粒(不计重力),以v0=8 m/s的初速度从上金属板附近水平射入,通过电容器后,再进入匀强磁场B .取sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.试求:
(1) 微粒离开电容器时的速度v的大小及方向.
(2) 要微粒能打中光屏,求L2的值L2 m .
11. (2011·惠州模拟)如图所示,PR是一长为L=0.64 m的绝缘平板,固定在水平地面上,挡板R固定在平板的右端.整个空间有一个平行于PR的匀强电场E,在板的右半部分有一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁场的宽度d=0.32 m.一个质量m=0.50×10-3 kg、带电荷量为q=5.0×10-2C的小物体,从板的P端由静止开始向右做匀加速运动,从D点进入磁场后恰能做匀速直线运动.当物体碰到挡板R后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场(不计撤去电场对原磁场的影响),物体返回时在磁场中仍做匀速运动,离开磁场后做减速运动,停在C点,PC=.若物体与平板间的动摩擦因数μ=0.20,取g=10 m/s2.(保留两位有效数字)
(1) 判断电场的方向及物体带正电还是带负电.
(2) 求磁感应强度B的大小.
(3) 求物体与挡板碰撞过程中损失的机械能.
1. A
2. B
3. A
4. A
5. BC
6. AD
7. BD
8. AC
9. AB
10. (1) 微粒射入电容器后做类平抛运动,根据平抛运动的规律,
在水平方向上,微粒通过电容器的时间为t==0.2s.
在竖直方向上,电容器两板间向下的电场强度为E=.
电场力F=qE.
微粒向下的加速度为a=.
解得a==30m/s2.
微粒离开金属板时的竖直速度vy=at=6m/s.
微粒离开电容器时的速度大小v==10m/s.
设与水平方向所夹的角θ,则tanθ==.
所以θ=37°.
(2) 微粒进入磁场后做匀速圆周运动,若最后能打中光屏,则临界条件是轨迹与光屏P相切于C点,如右图所示.
根据qvB=m.
得半径R==2m.
由几何关系得L2的长度为
L2m=Rsin θ+R=3.2m.
11. (1) 物体由静止开始向右做匀加速运动,证明电场力向右且大于摩擦力.进入磁场后做匀速直线运动,说明它受的摩擦力增大,证明它受的洛伦兹力方向向下.由左手定则判断,物体带负电,物体带负电而所受电场力向右,证明电场方向向左.
(2) 设物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度为v2,从离开磁场到停在C点的过程中,根据动能定理有
-μmg=0-m.
解得v2=0.80m/s.
物体在磁场中向左做匀速直线运动,受力平衡mg=qv2B.
解得B=0.13T.
(3) 设从D点进入磁场时的速度为v1,根据动能定理有
qEL-μmgL=m.
物体从D到R做匀速直线运动,受力平衡 qE=μ(mg+qv1B).
解得 v1=1.6m/s.
小物体撞击挡板损失的机械能为ΔE=m-m.
解得 ΔΕ=4.8×10-4 J.
