2016届高考物理一轮复习-8.3带电粒子在复合场中的运动课时强化作业.doc

课时强化作业三十六　带电粒子在复合场中的运动 一、选择题 1.回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如右图所示．它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，分别和高频交流电源相连接，两盒间的窄缝中形成匀强电场，使带电粒子每次通过窄缝都得到加速．两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时反复被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出．如果用同一回旋加速器分别加速氚核(H)和α粒子(He)，比较它们所加的高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，有(　　) A．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能也较大 B．加速氚核的交流电源的周期较大，氚核获得的最大动能较小 C．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能也较小 D．加速氚核的交流电源的周期较小，氚核获得的最大动能较大 解析：由题意知＝，＝，回旋加速器交流电源的周期应与带电粒子在磁场中做圆周运动的周期相等，由T＝可得＝，故加速氚核的交流电源的周期较大，因为粒子最后直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出，由R＝＝可得氚核和α粒子的最大动能之比＝，氚核获得的最大动能较小．故选项B正确． 答案：B 2．如图所示，质量为m、带电荷量为＋q的带电粒子，以初速度v0垂直进入相互正交的场强为E的匀强电场和磁感应强度为B匀强磁场中，从P点离开该区域，此时侧向位移为y，粒子重力不计，则(　　) A．粒子在P点所受的电场力一定比磁场力大 B．粒子在P点的加速度为(qE－qv0B)/m C．粒子在P点的动能为mv＋qEy D．粒子在P点的动能为mv＋qEy－qv0By 解析：由左手定则，带电粒子刚进入该区域时所受洛伦兹力向上，向下偏转说明此时电场力大于洛伦兹力，由于电场力做正功，洛伦兹力不做功，由动能定理可知带电粒子的速度增大，洛伦兹力也增大，从P点离开时，电场力不一定大于洛伦兹力，故选项A错误；粒子在P点的速度大于v0，洛伦兹力大于qBv0，且洛伦兹力和电场力不在同一直线上，故选项B错误；由动能定理可知，选项C正确，选项D错误． 答案：C 3.如图所示，在竖直虚线MN和M′N′之间区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一带电粒子(不计重力)以初速度v0由A点进入这个区域，带电粒子沿直线运动，并从C点离开场区．如果撤去磁场，该粒子将从B点离开场区；如果撤去电场，该粒子将从D点离开场区．则下列判断正确的是(　　) A．该粒子由B、C、D三点离开场区时的动能相同 B．该粒子由A点运动到B、C、D三点的时间均不相同 C．匀强电场的场强E与匀强磁场的磁感应强度B之比＝v0 D．若该粒子带负电，则电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向外 解析：根据题意可知，当电磁场同时存在时，电场力与洛伦兹力平衡，粒子做匀速直线运动，从C点离开；当只有磁场时，粒子做匀速圆周运动，从D点离开，所以粒子由C、D两点离开场区时动能相同．当只有电场时，由B点离开场区，粒子做类平抛运动，水平方向匀速运动，竖直方向匀加速运动，电场力向上且对粒子做正功，动能增加．粒子由B、C两点离开场区时时间相同，由D点离开场区时时间稍长．电磁场同时存在时，qv0B＝qE，则＝v0.若粒子带负电，则电场方向向下，磁场方向垂直于纸面向里，综上所述，正确选项为C. 答案：C 4．(2013年新课标全国Ⅱ卷)空间有一圆柱形匀强磁场区域，该区域的横截面的半径为R，磁场方向垂直于横截面．一质量为m、电荷量为q(q＞0)的粒子以速率v0沿横截面的某直径射入磁场，离开磁场时速度方向偏离入射方向60°.不计重力，该磁场的磁感应强度大小为(　　) A. B. C. D. 解析：画出带电粒子运动轨迹示意图，如图所示．设带电粒子在匀强磁场中运动轨迹的半径为r，根据洛伦兹力公式和牛顿第二定律，qv0B＝m，解得r＝.由图中几何关系可得：tan30°＝.联立解得该磁场的磁感应强度B＝，选项A正确． 答案：A 5.如图所示，一带电小球质量为m，用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60°，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，则小球自右方摆到最低点时悬线上的张力为(　　) A．0 B．2mg C．4mg D．6mg 解析：若没有磁场，则到达最低点绳子的张力为F，则 F－mg＝，① 由能量守恒得：mgl(1－cos60°)＝mv2，② 联立①②得F＝2mg.当有磁场存在时，由于洛伦兹力不做功，在最低点悬线张力为零，则F洛＝2mg. 当小球自右方摆到最低点时洛伦兹力大小不变，方向必向下可得F′－F洛－mg＝， 所以此时绳中的张力F′＝4mg.C项正确． 答案：C 6.如右图所示，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