课时作业26带电粒子在复合场中的运动

课时作业26带电粒子在复合场中的运动

课时作业26 带电粒子在复合场中的运动

时间：45分钟 满分：100分

一、选择题(8×8′＝64′

)

图1

1．目前有一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度．磁强计的原理如图1所示，电路有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动．两电极M、N均与金属导体的前后两侧接触，用电压表测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U.则磁感应强度的大小和电极M、N的正负为( )

nebU，M正、N负

InebU，M负、N正

I

neaUB.，M正、N负

IneaU，M负、N正

I

解析：由左手定则知，金属中的电子在洛伦兹力的作用下将向前侧面聚集，故M负、NUnebU

正．由F电＝F洛即＝Bev，I＝nevS＝nevab，得B＝aI

答案：

C

图2

2．如图2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

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解析：在电磁场复合区域粒子一般不会做匀变速直线运动，因速度变化洛伦兹力变化，合外力一般变化，如果v∥B，f洛＝0，也可以做匀变速运动．

答案：

A

图3

3．在某地上空同时存在着匀强的电场与磁场，一质量为m的带正电小球，在该区域内沿水平方向向右做直线运动，如图3所示，关于场的分布情况可能的是( )

A．该处电场方向和磁场方向垂直 B．电场竖直向上，磁场垂直纸面向里

C．电场斜向里侧上方，磁场斜向外侧上方，均与v垂直 D．电场水平向右，磁场垂直纸面向里

解析：带电小球在复合场中运动一定受重力和电场力，是否受洛伦兹力需具体分析．A选项中若电场、磁场方向与速度方向垂直，则洛伦兹力与电场力垂直，如果与重力的合力为0就会做直线运动．B选项中电场力、洛伦兹力都向上，若与重力合力为0，也会做直线运动．C选项中电场力斜向里侧上方，洛伦兹力向外侧下方，若与重力的合力为0，就会做直线运动．D选项三个力的合力不可能为0，因此选项A、B、C正确．

答案：

ABC

图4

4．如图4所示，光滑绝缘杆固定在水平位置上，使其两端分别带上等量同种正电荷Q1、Q2，杆上套着一带正电小球，整个装置处在一个匀强磁场中，磁感应强度方向垂直纸面向里，将靠近右端的小球从静止开始释放，在小球从右到左的运动过程中，下列说法中正确的是( )

A．小球受到的洛伦兹力大小变化，但方向不变 B．小球受到的洛伦兹力将不断增大 C．小球的加速度先减小后增大 D．小球的电势能一直减小

解析：Q1、Q2连线上中点处电场强度为零．从中点向两侧电场强度增大且方向都指向中点，故小球所受电场力指向中点．小球从右向左运动过程中，小球的加速度先减小后增大，C正确；速度先增大后减小，洛伦兹力大小变化，由左手定则知，洛伦兹力方向不变．故A正确，B错误；小球的电势能先减小后增大，D错误．

答案：AC

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图5

5．(2009·广东高考)如图5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．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为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外 C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B

D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的荷质比越小

解析：粒子先在电场中加速，进入速度选择器做匀速直线运动，最后进入磁场做匀速圆周运动．在速度选择器中受力平衡：Eq＝qvB得v＝E/B，方向由左手定则可知磁场方向垂mv2mv直纸面向外，B、C正确．进入磁场后，洛伦兹力提供向心力，qvB0＝R＝，所

RqB0以荷质比不同的粒子偏转半径不一样，所以，A对，D错．

答案：ABC

6．在真空中，匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向垂直纸面向里．三个油滴带有等量同种电荷，其中a静止，b向右匀速运动，c向左匀速运动，则它们的重力Ga、Gb、Gc的关系为( )

A．Ga最大 C．Gc最大

B．Gb最大 D．不能确定

解析：由a静止有qE＝Ga，故油滴带负电；对b受力平衡有qE＝qvB＋Gb；对c受力平衡有qE＋qvB＝Gc.由此可知三个油滴的重力满足Gc>Ga>Gb，故选项C正确．

答案：

C

图6

7．如图6所示，质量为m、电荷量为q的微粒，在竖直向下的匀强电场、水平指向纸内的匀强磁场以及重力的共同作用下做匀速圆周运动，下列说法中正确的是( )

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mg

A．该微粒带负电，电荷量q＝

E

B．若该微粒在运动中突然分成荷质比相同的两个粒子，分裂后只要速度不为零且速度方向仍与磁场方向垂直，它们均做匀速圆周运动

C．如果分裂后，它们的荷质比相同，而速率不同，那么它们运动的轨道半径一定不同 D．只要一分裂，不论它们的荷质比如何，它们都不可能再做匀速圆周运动

解析：带电微粒在有电场力、洛伦兹力和重力作用的区域能够做匀速圆周运动，说明重力必与电场力大小相等、方向相反，由于重力方向总是竖直向下，故微粒受电场力方向向上，从题图中可知微粒带负电，选项A正确．

微粒分裂后只要荷质比相同，所受电场力与重力一定平衡(选项A中的等式一定成立)，只要微粒的速度不为零，必可在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，选项B正确、D错误．根mv

据半径公式r＝qB定不同，选项C正确．

答案：

ABC

图7

8．目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机．如图7表示了它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压．如果射入的等离子体速度均为v，两金属板的板长为L，板间距离为d，板平面的面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于速度方向，负载电阻为R，电离气体充满两板间的空间．当发电机稳定发电时，电流表示数为I.那么板间电离气体的电阻率为( )

SBdv

－R) dISBdv－R) LI

SBLv－R) dISBLv－R) LI

U

解析：当粒子受的电场力与洛伦兹力平衡时，两板电压即为电动势，即qvB＝q，得U

d＝Bdv.

Ud

又I＝r＝SR＋r

SBdv

由此可解得ρ＝(－R)，故选项A正确．

dI答案：A

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二、计算题(3×12′＝36′

)

图8

9．如图8所示，水平向左的匀强电场E＝4 V/m，垂直纸面向里的匀强磁场B＝2 T，质量m＝1 g的带正电的小物块A，从M点沿绝缘粗糙的竖直壁无初速滑下，滑行0.8 m到N点时离开竖直壁做曲线运动，在P点时小物块A瞬时受力平衡，此时速 …… 此处隐藏：3112字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……