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1、学习必备欢迎下载专题升级训练六带电粒子在电磁场中的运动（时间： 60 分钟满分： 100 分）一、单选题（本题共4 小题，每小题4 分，共 16 分）1 （2012广东理综，15）质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是（）AM带负电，N带正电BM的速率小于N的速率C洛伦兹力对MN做正功DM的运行时间大于N的运行时间2 （2012安徽理综，19）如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过t时间从C点射出磁场，OC与OB成 60角。现将带电粒子的速度变为v
2、3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力， 则粒子在磁场中的运动时间变为（）A12tB2tC13t D3t3如图所示，正方形区域abcd中充满匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一个氢核从ad边的中点m沿着既垂直于ad边又垂直于磁场的方向以一定速度射入磁场，正好从ab边中点n射出磁场。 若将磁场的磁感应强度变为原来的2 倍，其他条件不变， 则这个氢核射出磁场的位置是（）A在b、n之间某点 B在n、a之间某点C就从a点射出 D在a、m之间某点4 （2012襄樊四中高三11 月月考）设图中M、N两板相距为d，电势差为U，一质量为m、电荷量为q带正电荷的微粒，恰能以水平速度v做匀速直线运动通过两板，若把两
3、板距离减半，电势差不变，要使微粒仍能沿水平直线通过电场，可采取的措施为（）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页学习必备欢迎下载A把微粒的入射速度增大一倍B把微粒的入射速度减半C加一个BUdv、垂直纸面向外的匀强磁场D加一个BUdv、垂直纸面向里的匀强磁场二、双选题（本题共5 小题，每小题6 分，共 30 分。在每小题给出的四个选项中只有两个选项符合题目要求，选对但不全的得3 分，有选错或不答的得0 分）5如图所示，从离子源发射出的正离子，经加速电压U加速后进入相互垂直的电场（E方向竖直向上）和磁场（B方向垂直纸面向外）
4、中，发现离子向上偏转。要使此离子沿直线通过电磁场，需要（）A增加E，减小B B增加E，减小UC适当增加U D适当减小E6 （2012湖北黄冈黄州一中高三物理月考）粒子回旋加速器的工作原理如图所示，置于真空中的D形金属盒的半径为R，两金属盒间的狭缝很小，磁感应强度为B的匀强磁场与金属盒盒面垂直，高频率交流电的频率为f，加速电压的电压为U，若中心粒子源处产生的质子质量为m，电荷量为e，初速近似为零，在加速器中被加速。不考虑相对论效应，则下列说法正确是（）A不改变磁感应强度B和交流电的频率f，该加速器也可加速 粒子B加速的粒子获得的最大动能随加速电压U增大而增大C质子被加速后的最大速度不能超过2Rf
5、D质子第二次和第一次经过D形盒间狭缝后轨道半径之比为2 1 7场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d，竖直方向足够长，如图所示。现有一束带电荷量为q、质量为m的 粒子以各不相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的 粒子的动能增量Ek可能为（）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页学习必备欢迎下载Adq（EB） BqEdBCqEd D0 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
6、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（）AEB2hg BBE2hgCmqB2gh DqBm2gh9利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、 下表面间用电压表可测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是（）A上表面电势高B下表面电势高C该导体单位体积内的自由电子数为IedbD该导体单位体积内的自由电子数为BIeUb三、实验题（18 分）10 （2012广东潮州期末）某同学用如图甲所示电路来测定电池的电动势和内阻。精选学
7、习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页学习必备欢迎下载（1）实验开始时，滑片P应位于 _端。 （填“A”或“B”）（2）该同学测得如下表的五组数据。根据数据在图乙中作出UI图线， 从图象可得电池的电动势E_V，内阻r _。 （结果均保留两位小数）四、计算题（本题共2 小题，共36 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）11 （18 分）如图所示，空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向为y轴正方向，磁场方向垂直于xy平面（纸面）向外（未画出），电
8、场和磁场都可以根据需要加上或撤除，重新加上的电场或磁场与撤除前的一样。一带正电荷的粒子从P（0，h）点以一定的速度平行于x轴正向入射。这时若只有磁场，粒子将做半径为R0的圆周运动；若同时存在电场和磁场，粒子恰好做直线运动。现在只加电场， 当粒子从P点运动到xR0平面（图中虚线所示）时，立即撤除电场同时加上磁场，粒子继续运动，其轨迹与x轴交于M点，不计重力，求：（1）粒子到达xR0平面时的速度方向与x轴的夹角以及粒子到x轴的距离。（2）M点的横坐标xM。12 （18 分） （2012潮州金中下学期高三月考理综物理试卷）如图所示，一质量为m、电荷量为q、重力不计的带电粒子，从A板的S点由静止开始释
9、放，经A、B加速电场加速后，穿过中间偏转电场，再进入右侧匀强磁场区域。已知AB间的电压为U，MN极板间的电压为 2U，MN两板间的距离和板长均为L，磁场垂直纸面向里、磁感应强度为B、有理想边界。求：（1）带电粒子离开B板时速度v0的大小；（2）带电粒子离开偏转电场时速度v的大小与方向；（3）要使带电粒子最终垂直磁场右边界射出磁场，磁场的宽度d多大？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页学习必备欢迎下载参考答案1A 解析： 由左手定则判断知，A正确；粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，qvBmv2r，半径为rmvqB，在
10、质量与电荷量相同的情况下，半径大说明速率大，即M的速率大于N的速率， B错；洛伦兹力不做功，C错；粒子在磁场中运动半周，即时间为周期的一半，而周期为T2mqB，M的运行时间等于N的运行时间，故D错。2B 解析： 此带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，且出射方向的反向延长线必过圆心O。设圆形磁场区域半径为R，粒子以速度v在磁场中运动的轨迹圆的半径为r1，通过作图可知轨迹对应的圆心角为60， 再作其角平分线， 则 tan 30Rr1， 且T2mBq， t162mqBm3qB；粒子以速度13v在磁场中运动的轨迹圆的半径为r2，设对应的圆心角为 2，又由rmvBq，r213mvqB13r1，则 tan R
11、r23Rr13tan 30 3，可得 60，故 120，粒子在磁场中的运动时间t132mqB2m3qB2t，B正确。3C 解析： 设正方形的边长为L，原来粒子做匀速圆周运动的半径为RL2mvqB，当B变为 2B时，可知粒子做匀速圆周运动的半径变为L4，所以从a点射出。4C 解析： 原来：mgqUdm，把两板距离减半，电势差不变，电场力是原来的两倍，加上磁场后，洛伦兹力须方向向下，mgqvB2qUdm，解两式得BUdv，由左手定则知磁场方向须垂直纸面向外，选项C正确。5CD 解析： 离子所受的电场力FqE，洛伦兹力fqvB，qU12mv2，离子向上偏转，电场力大于洛伦兹力，故要使离子沿直线运动，
12、可以适当增加U，增大速度， 洛伦兹力增大，C正确；也可适当减小E，电场力减小，D正确。6 CD 解析：质子被加速获得的最大速度受到D形盒最大半径制约，vm2R/T2Rf，C正确；粒子旋转频率为fBq/2 m，与被加速粒子的比荷有关，所以A错误；粒子被加速的最大动能Ekm2m/2mv2m2R2f2，与电压U无关， B错误； 因为运动半径Rmv/Bq，nUqmv2/2 ，知半径比为21， D正确。7CD 解析： 带电粒子可从左侧飞出或从右侧飞出场区，由于洛伦兹力不做功，电场力做功与路径无关，所以从左侧飞出时Ek0，从右侧飞出时EkEqd，选项 C、D正确。8AC 解析： 液滴进入电磁场的速度v2g
13、h，液滴在重力、电场力、洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，满足mgqE，qvBmv2r，可得 A、 C选项正确。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页学习必备欢迎下载9BD 解析： 画出平面图如图，由左手定则，自由电子向上表面偏转，故下表面电势高，故 B正确， A错误。再根据eUdevB，IneSvnebdv得nBIeUb，故 D正确， C错误。10答案： （1）A （ 2）如解析图所示1.43 1.48 0.64 0.78 解析： （ 1）要使变阻器的电阻值最大。（2）纵轴截距表示电动势E1.45 V，斜率绝对值表示电源内
14、阻r0.71 。电路图如图所示：11答案： （1）4hR02（2）22000724RRR hh解析： （ 1）粒子做直线运动时，有：qEqBv0做圆周运动时，有：2000mvqBvR只有电场时，粒子做类平抛运动，则有：qEmaR0v0tvyat解得：vyv0粒子的速度大小为：22002yvvvv速度方向与x轴的夹角为： 4粒子与x轴的距离为：Hh12at2hR02。（2）撤去电场加上磁场后，有：qBvmv2R得：R2R0此时粒子的运动轨迹如图所示。圆心C位于与速度v方向垂直的直线上，该直线与x轴和y轴的夹角均为4。由几何关系可得C点的坐标为：精选学习资料 - - - - - - - - - 名
15、师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页学习必备欢迎下载xC 2R0yCHR0hR02过C点作x轴的垂线，在CDM中，有：lCMR2R0，lCDyChR02解得：22220074DMCMCDlllRR hhM点的横坐标为：22000724MxRRR hh。12答案： （1）2qUm（2）2qUm，方向与水平方向成45角（3）2mqUqB解析： （ 1）带电粒子在加速电场中，由动能定理得：2012qUmv得带电粒子离开B板的速度：02qUvm（2）粒子进入偏转电场后，有：0Ltv2UELF=qEFam212yatvy=at解得：vy=v02Ly则粒子刚好能离开偏转电场，且速度大小：220022yqUvvvvm，方向与水平方向成45角。（3）粒子进入磁场后，据牛顿第二定律得：2vBqvmR由几何关系得：d=Rcos 45 解得：2mqUdqB精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页