2019届高考物理一轮复习 第8章 磁场 3 第三节 带电粒子在复合场中的运动随堂检测巩固落实.doc

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1、13 3 第三节第三节 带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动1如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动下列选项正确的是( )Amambmc BmbmamcCmcmambDmcmbma解析：选 B该空间区域为匀强电场、匀强磁场和重力场的叠加场，a在纸面内做匀速圆周运动，可知其重力与所受到的电场力平衡，洛伦兹力提供其做匀速圆周运动的向心力，有magqE，解得mab在纸面内

2、向右做匀速直线运动，由左手定则可判断出其所受洛qE g伦兹力方向竖直向上，可知mbgqEqvbB，解得mbc在纸面内向左做匀速直qE gqvbB g线运动，由左手定则可判断出其所受洛伦兹力方向竖直向下，可知mcgqvcBqE，解得mc综上所述，可知mbmamc，选项 B 正确qE gqvcB g2如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自

3、由运动电荷的正负分别为( )A，负B，正IB |q|aUIB |q|aUC，负D，正IB |q|bUIB |q|bU解析：选 C准确理解电流的微观表达式，并知道稳定时电荷受到的电场力和洛伦兹2力平衡，是解决本题的关键由于上表面电势低，根据左手定则判断出自由运动电荷带负电，排除 B、D 两项电荷稳定时，所受电场力和洛伦兹力平衡，|q| |q|vB ，由电流U a的微观表达式知：I|q|nSv|q|nabv ，由联立，得n，故选项 C 正确IB |q|bU3(多选)如图所示，竖直放置的两块很大的平行金属板a、b，相距为d，ab间的电场强度为E，今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入

4、电场，当它飞到b板时，速度大小不变，而方向变为水平方向，且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板而进入bc区域，bc区域的宽度也为d，所加电场强度大小为E，方向竖直向上，磁感应强度方向垂直纸面向里，磁场磁感应强度大小等于，重力加速度为g，则下列关于粒子运动的有关说法正E v0确的是( )A粒子在ab区域的运动时间为v0 gB粒子在bc区域中做匀速圆周运动，圆周半径r2dC粒子在bc区域中做匀速圆周运动，运动时间为d 6v0D粒子在ab、bc区域中运动的总时间为(6)d 3v0解析：选 ABD粒子在ab区域，竖直方向上做匀减速运动，由v0gt得t，故 Av0 g正确；水平方向上做匀加速运动，ag，则qE

5、mg，进入bc区域，电场力大小未变v0 t方向竖直向上，电场力与重力平衡，粒子做匀速圆周运动，由qv0B，得r，代mv0 qB入数据得r，又v2gd，故r2d，B 正确；在bc区域，粒子运动轨迹所对圆心角2 0为，sin ，运动时间：t，故 C 错误；粒子在ab区1 2 6 62dv0d 3v0域的运动时间也可以表示为：t，故总时间t总，故 D 正d v0/22d v02d v0d 3v0(6)d 3v0确34如图为某种离子加速器的设计方案两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场其中MN和MN是间距为h的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔O和O，ONONd，P为靶点，OPkd(k

6、为大于 1 的整数)极板间存在方向向上的匀强电场，两极板间电压为U质量为m、带电量为q的正离子从O点由静止开始加速，经O进入磁场区域当离子打到极板上ON区域(含N点)或外壳上时将会被吸收，两虚线之间的区域无电场和磁场存在，离子可匀速穿过，忽略相对论效应和离子所受的重力求：(1)离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小；(2)能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值；(3)打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间解析：(1)离子经一次加速的速度为v0，由动能定理得qUmv1 22 0离子的轨道半径为R0，则R0kd1 2由洛伦兹力提供向心力，qv0Bm联立式得

7、B2 2Uqmqkd(2)设离子在电场中经过n次加速后到达P点，根据动能定理和牛顿第二定律得nqUmv1 22nqvnBmrnkd 2联立式解得vn ，B2nqU m2 2nUqmqkd当离子经过第一次加速，在磁场中偏转时，qUmv1 22 14qv1Bm联立式解得r1kd2n由于 r1，解得 1nk2，且n为整数，d 2kd 2所以n1，2，3，k21磁感应强度的可能值为B(n1，2，3，k21)2 2nUqmqkd(3)当离子在电场中加速(k21)次时，离子打在P点的能量最大此时磁感应强度B2 2(k21)Uqmqkd最终速度vn 2(k21)qU m离子在磁场中做匀速圆周运动的周期T2m qBmkd2(k21)Uqm离子在磁场中运动的时间t1T2(k21)1 2(2k23)mkd2 2Uqm(k21)根据牛顿第二定律，离子在电场中运动的加速度aqE mqU mh离子在电场中运动的全过程等效为初速度为 0 的匀加速直线运动，根据速度公式vnat2，得离子在电场中的运动时间t2h vn a2(k21)m Uq答案：(1)2 2Uqmqkd(2)(n1，2，3，k21)2 2nUqmqkd(3) h (2k23)mkd2 2Uqm(k21)2(k21)mUq