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1、 一轮复习专题训练第40讲：带电粒子在复合场中的运动类型一、带电粒子在复合场中运动的实例分析1医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某次监测中，两触点的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T则
2、血流速度的近似值和电极a、b的正负为( )A1.3 m/s，a正、b负B2.7 m/s，a正、b负C1.3 m/s，a负、b正D2.7 m/s，a负、b正2如图是磁流体发电机的示意图，在间距为d的平行金属板A、C间，存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，两金属板通过导线与变阻器R相连，等离子体以速度v平行于两金属板垂直射入磁场若要减小该发电机的电动势，可采取的方法是( )A增大d B增大B C增大R D减小v3(多选)常见的半导体材料分为P 型半导体和N型半导体，P型半导体中导电载流子是空穴(看作带正电)，N型半导体中导电载流子是电子，利用如图所示的方法可以判断半导体材料的类型并测得
3、半导体中单位体积内的载流子数现测得一块横截面为矩形的半导体的宽为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，在半导体上、下表面间用电压表可测得电压为U，载流子的电荷量为e，则下列判断正确的是( )A若上表面电势高，则为P型半导体 B若下表面电势高，则为P型半导体C该半导体单位体积内的载流子数为 D该半导体单位体积内的载流子数为4电磁泵在目前的生产、科技中得到了广泛应用如图所示，泵体是一个长方体，ab边长为L1，两侧端面是边长为L2的正方形；流经泵体内的液体密度为，在泵头通入导电剂后液体的电导率为(电阻率的倒数)，泵体所在处有方向垂直向外的磁场B，把泵体的上下两表面接在电压
4、为U(内阻不计)的电源上，则( )A泵体上表面应接电源负极 B通过泵体的电流IC增大磁感应强度可获得更大的抽液高度 D增大液体的电阻率可获得更大的抽液高度5如图所示，宽度为d、厚度为h的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应实验表明：当磁场不太强时，电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为：UK，式中的比例系数K称为霍尔系数设载流子的电荷量为q，下列说法正确的是( )A载流子所受静电力的大小FqB导体上表面的电势一定大于下表面的电势C霍尔系数为K，其中n为导体单位长度上的电荷数D载流子所受洛伦兹力的大小F洛，其中
5、n为导体单位体积内的电荷数6磁流体发电机是一种把物体内能直接转化为电能的低碳环保发电机，下图为其原理示意图，水平放置的平行金属板C、D间有匀强磁场，磁感应强度为B，将一束等离子体(高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒)水平射入磁场，两金属板间就产生电压定值电阻R0的阻值是滑动变阻器最大阻值的一半，与开关S串联接在C、D两端，已知两金属板间距离为d，射入等离子体的速度为v，磁流体发电机本身的电阻为r(R0r2R0)不计粒子的重力，则滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中( )A电阻R0消耗的功率最大值为 B滑动变阻器消耗的功率最大值为C金属板C为电源负极，D为电源正极 D发电机的输
6、出功率先增大后减小类型二、带电体在复合场中的直线运动 7(多选)如图所示为一个质量为m、电荷量为q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度v0，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是下列选项中的( )8(多选)如图所示，在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m，带电量为q的小球穿在足够长的水平固定绝缘的直杆上处于静止状态，小球与杆间的动摩擦因数为.现对小球施加水平向右的恒力F0，在小球从静止开始至速度最大的过程中，下列说法正确的是( )A直杆对小球的弹力方向不变 B直杆对小球的摩擦力先减小后增大C小球
7、运动的最大加速度为 D小球的最大速度为9(多选)如图所示，在水平匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，有一竖直足够长固定绝缘杆MN，小球P套在杆上，已知P的质量为m，电荷量为q，电场强度为E，磁感应强度为B，P与杆间的动摩擦因数为，重力加速度为g小球由静止开始下滑直到稳定的过程中( )A小球的加速度一直减小B小球的机械能和电势能的总和保持不变C下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是vD下滑加速度为最大加速度一半时的速度可能是v10如图所示，匀强磁场垂直于纸面向里，匀强电场平行于斜面向下，斜面是粗糙的一带正电物块以某一初速度沿斜面向上滑动，经a点后到b点时速度减为零，接着又滑了下来设物块带电荷量
8、保持不变，则从a到b和从b回到a两过程相比较( )A加速度大小相等 B摩擦产生热量不相同C电势能变化量的绝对值不相同 D动能变化量的绝对值相同11如图所示，空间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带负电的物块在水平外力F作用下沿粗糙水平面向右做匀加速直线运动，下列关于外力F随时间变化的图象可能正确的是( ) 12有一个带正电荷的离子，沿垂直于电场的方向射入带电平行板的匀强电场，离子飞出电场后的动能为Ek.当在带电平行板间再加入一个垂直纸面向里的如图所示的匀强磁场后，离子飞出电场后的动能为Ek，磁场力做功为W，则下列判断正确的是( )AEkEk，W0CEkEk，W0DEkEk，W013如图所示，坐标系
9、xOy在竖直平面内，y轴沿竖直方向，第二、三和四象限有沿水平方向且垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B第四象限的空间内有沿x轴正方向的匀强电场，场强为E，一个带正电荷的小球从图中x轴上的M点，沿着与水平方向成30角斜向下的直线做匀速运动经过y轴上的N点进入x0的区域内，在x0区域内另加一匀强电场E1(图中未画出)，小球进入x0区域后能在竖直面内做匀速圆周运动已知重力加速度为g，求：(1)匀强电场E1的大小和方向；(2)若带电小球做圆周运动通过y轴上的P点(P点未标出)，则小球从N点运动到P点所用的时间t；(3)若要使小球从第二象限穿过y轴后能够沿直线运动到M点，可在第一象限加一匀强电场，则此
10、电场强度的最小值E2，以及这种情况下小球到达M点的速度vM.14在如图所示的竖直平面内，水平轨道CD和倾斜轨道GH与半径r m的光滑圆弧轨道分别相切于D点和G点，GH与水平面的夹角37.过G点、垂直于纸面的竖直平面左侧有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度B1.25 T；过D点、垂直于纸面的竖直平面右侧有匀强电场，电场方向水平向右，电场强度E1104 N/C小物体P1质量m2103 kg、电荷量q8106 C，受到水平向右的推力F9.98103 N的作用，沿CD向右做匀速直线运动，到达D点后撤去推力当P1到达倾斜轨道底端G点时，不带电的小物体P2在GH顶端静止释放，经过时间t0.1 s
11、与P1相遇P1和P2与轨道CD、GH间的动摩擦因数均为0.5，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，物体电荷量保持不变，不计空气阻力求：(1)小物体P1在水平轨道CD上运动速度v的大小；(2)倾斜轨道GH的长度s.类型三、带电粒子在复合场中的圆周运动15如图所示，在足够大的空间范围内，同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B，足够长的斜面固定在水平面上，斜面倾角为45有一带电的小球P静止于斜面顶端A处，且恰好对斜面无压力若将小球P以初速度v0水平向右抛出(P视为质点)，一段时间后，小球落在斜面上的C点已知小球的运动轨迹在同一竖直平
12、面内，重力加速度为g，求：(1)小球P落到斜面上时速度方向与斜面的夹角及由A到C所需的时间t；(2)小球P抛出到落到斜面的位移x的大小16如图所示，空间有垂直xOy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场和沿y轴方向电场强度大小为E的匀强电场一质量为m、电荷量为q的带电粒子(重力不计)以速度v0从y 轴上的M点沿x轴正方向射入电磁场区域，一段时间后粒子经过x轴的正半轴上的N点，且此时速度大小为，方向与x轴的夹角为 60，若此时撤去电场，再经过一段时间，粒子恰好垂直经过y轴上的P点(图中未画出)，不计粒子重力，求：(1)粒子到达N点时加速度的大小a; (2)M点的坐标和P点的坐标17如图所示，空间
13、区域、存在匀强电场和匀强磁场，MN、PQ为磁场区域的理想边界，区域高度为d，区域的高度足够大匀强电场方向竖直向上；、区域磁场的磁感应强度均为B，方向分别垂直纸面向里和向外一个质量为m，电荷量为q的带电小球从磁场上方的O点由静止开始下落，进入电磁场区域后，恰能做匀速圆周运动已知重力加速度为g(1)试判断小球的电性并求出电场强度E的大小；(2)若带电小球运动一定时间后恰能回到O点，在图中作出小球的运动轨迹；求出释放时距MN的高度h；并求出小球从开始释放到第一次回到O点所经历的时间t；(3)试讨论h取不同值时，小球第一次穿出磁场区域的过程中电场力所做的功W18已知质量为m的带电液滴，以速度v垂直射入
14、竖直向下的匀强电场E和水平向里匀强磁场B中，液滴在此空间刚好能在竖直平面内做匀速圆周运动如图所示，(重力加速度为g)求：(1)液滴带电荷量及电性；(2)液滴做匀速圆周运动的半径多大；(3)现撤去磁场，电场强度变为原来的两倍，有界电场的左右宽度为d，液滴仍以速度v从左边界垂直射入，求偏离原来方向的竖直距离19如图所示，质量为m1 kg、电荷量为q5102 C的带正电的小滑块，从半径为R0.4 m的光滑绝缘圆弧轨道上由静止自A端滑下整个装置处在方向互相垂直的匀强电场与匀强磁场中已知E100 V/m，方向水平向右，B1 T，方向垂直纸面向里，g10 m/s2.求：(1)滑块到达C点时的速度；(2)在
15、C点时滑块所受洛伦兹力类型四、典题综合20(多选)如图所示，空间存在水平向左的匀强电场E和垂直纸面向外的匀强磁场B，在竖直平面内从a点沿ab、ac方向抛出两带电小球，不考虑两带电小球间的相互作用，两小球的电荷量始终不变，关于小球的运动，下列说法正确的是( )A沿ab、ac方向抛出的小球都可能做直线运动B若小球沿ab方向做直线运动，则小球带负电，且做匀减速运动C若小球沿ac方向做直线运动，则小球带负电，且一定是匀速运动D两小球在运动过程中机械能均守恒21如图所示，S为一离子源，MN为长荧光屏，S到MN的距离为L，整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B某时刻离
16、子源S一次性沿平行纸面的各个方向均匀地射出大量的正离子，离子的质量m、电荷量q、速率v均相同，不计离子的重力及离子间的相互作用力，则( )A当v时所有离子都打不到荧光屏上B当v时所有离子都打不到荧光屏上C当v时，打到荧光屏MN的离子数与发射的离子总数比值为D当v时，打到荧光屏MN的离子数与发射的离子总数比值为22(多选)如图所示为垂直纸面向里的匀强磁场，若在空间中加一与磁场垂直的方向水平的匀强电场，某带电小球刚好沿图中的虚线PQ做直线运动则下列判断正确的是( )A带电小球的速度一定不变B带电小球的速度可能增大C如果小球带正电荷，则电场的方向应沿水平方向向右D如果小球带负电荷，小球的运动方向一定
17、是从Q点向P点运动23(多选)设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，如图所示，已知一离子在静电力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，忽略重力，下列说法正确的是( )A该离子必带正电荷BA点和B点位于同一高度C离子在C点时速度最大D离子到达B点时，将沿原曲线返回A点24如图所示，空间存在着方向竖直向上的匀强电场和方向垂直于纸面向内、磁感应强度大小为B的匀强磁场，带电荷量为q、质量为m的小球Q静置在光滑绝缘的水平高台边缘，另一质量为m、不带电的绝缘小球P以水平初速度v0向Q运动，, 两小球P、Q可视为质点，正碰过程中没有机械
18、能损失且电荷量不发生转移已知匀强电场的电场强度，水平台面距地面高度，重力加速度为g，不计空气阻力(1)求P、Q两球首次发生弹性碰撞后小球Q的速度大小；(2)P、Q两球首次发生弹性碰撞后，经过多少时间小球P落地？落地点与平台边缘间水平距离多大？(3)若撤去匀强电场，并将小球Q重新放在平台边缘、小球P仍以水平初速度向Q运动，小球Q的运动轨迹如图所示(平台足够高,小球Q不与地面相撞)求小球Q在运动过程中的最大速度和第一次下降的最大距离H类型五、带电粒子在交变电磁场中的运动25如图甲所示，竖直挡板MN左侧空间有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场的范围足够大，电场强度E40 N/
19、C，磁感应强度B随时间t变化的关系图象如图乙所示，选定磁场垂直纸面向里为正方向t0时刻，一带正电的微粒，质量m8104 kg、电荷量q2104 C，在O点具有方向竖直向下、大小为0.12 m/s 的速度v，O是挡板MN上一点，直线OO与挡板MN垂直，取g10 m/s2求：(1)微粒再次经过直线OO时与O点的距离；(2)微粒在运动过程中离开直线OO的最大距离；(3)水平移动挡板，使微粒能垂直射到挡板上，挡板与O点间的水平距离应满足的条件26如图甲所示，长为L的平行金属板M、N水平放置，两板之间的距离为d，两板间有沿水平方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一个带正电的质点，沿水平方向从两板的正中央垂直于磁场方向进入两板之间，重力加速度为g(1)若M板接直流电源正极，N板接负极，电源电压恒为U，带电质点以恒定的速度v匀速通过两板之间的复合场(电场、磁场和重力场)，求带电质点的电荷量与质量的比值；(2)若M、N接如图乙所示的交变电流(M板电势高时U为正)，L0.5 m，d0.4 m，B0.1 T，质量为m1104 kg、带电荷量为q2102 C的带正电质点以水平速度v1 m/s，从t0时刻开始进入复合场，g10 m/s2，试定性画出质点的运动轨迹；(3)在第(2)同的条件下求质点在复合场中的运动时间