一轮复习物理单元精练.docVIP

精练十三 带电粒子在复合场中的运动 【考点提示】⑴电场和磁场的性质⑵力学知识在电场和磁场中的应用 【命题预测】带电粒子在电场与磁场或重力场的复合场中运动的考题，对空间想象能力、物理过程的分析能力要求较高，是考查学习水平和思维能力的重要知识点。 高考认证 一、选择题 1.在图中虚线所示的区域存在匀强电场和匀强磁场.取坐标如图.一带电粒子沿x 轴正方向进入此区域，在穿过此区域的过程中运动方向始终不发生偏转. 不计重力的影响，电场强度E和磁感应强度B的方向可能是A.E和B都沿x轴方向 B.E沿y轴正向，B沿z轴正向 C.E沿z轴正向，B沿y轴正向D.E、B都沿z轴方向已知板长l=10 cm，两板间距d=3.0 cm，两板间电势差U＝150 V，v0=2.0×107m/s。 （1）求磁感应强度B的大小； （2）若撤去磁场，求电子穿过电场时偏离入射方向的距离，以及电子通过场区后动能增加多少？ （电子所带电荷量的大小与其质量之比＝1.76×1011C/kg，电子电荷量的大小e=1.60×10－19C） 答案 3.如图所示，M、N为两块带等量异种电荷的平行金属板，S1、S2为板上正对的小孔，N板右侧有两个宽度均为d的匀强磁场区域，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直于纸面向外和向里，磁场区域右侧有一个荧光屏，取屏上与S1、S2共线的O点为原点，向上为正方向建立x轴。M板左侧电子枪发射出的热电子经小孔S1进入两板间，电子的质量为m，电荷量为e，初速度可以忽略。 （1）当两板间电势差为U0时，求从小孔S2射出的电子的速度v0。 （2）求两金属板间电势差U在什么范围内，电子不能穿过磁场区域而打到荧光屏上。 （3）若电子能够穿过磁场区域而打到荧光屏上，试在答题卡的图上定性地画出电子运动的轨迹。 （4）求电子打到荧光屏上的位置坐标x和金属板间电势差U的函数关系。 答案 （1）v0= （2）U＜（3） （4）x=（－（U≥） 4.如图12-17所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感强度为B；在x轴下方有沿y轴负方向的匀强电场，场强为E，一质量为m、电量为－q的粒子从坐标原点O沿着y轴正方向射出，射出之后，第三次到达x轴时，它与O点的距离为L，求此粒子射出时的速度v和运动的总路程S(重力不计). ? 答案：v=，S＝πL＋ ??5.钍核Th发生衰变生成镭核Ra并放出一个粒子。设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，ox垂直平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与ox方位的夹角θ=60°，如图所示，整个装置处于真空中 （1）写出钍核衰变方程； （2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R； （3）求粒子在磁场中运动所用时间t。 答案 R=??????T=??????t=??? 6. 空间中存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一带电量为+q、质量为m的粒子，在P点以某一初速开始运动，初速方向在图中纸面内如图中P点箭头所示。该粒子运动到图中Q点时速度方向与P点时速度方向垂直，如图中Q点箭头所示。已知P、Q间的距离为l。若保持粒子在P点时的速度不变，而将匀强磁场换成匀强电场，电场方向与纸面平行且与粒子在P点时速度方向垂直，在此电场作用下粒子也由P点运动到Q点。不计重力。求： （1）电场强度的大小。 （2）两种情况中粒子由P点运动到Q点所经历的时间之差。 答案 E=????tB=????tE=??????tB－tE=（－1）? 7.如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y=h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x=2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y=－2h处的P3点。不计重力。求： （1）电场强度的大小。 （2）粒子到达P2时速度的大小和方向。 （3）磁感应强度的大小。 答案 E=?;?v=v0????θ=45°; B=?????????????? 8.有人设想用如图所示的装置来选择密度相同、大小不同的球状纳米粒子。粒子在电离室中电离后带正电，电量与其表面积成正比。电离后，粒子缓慢通过小孔O1进入极板间电压为U的水平加速电场区域I，再通过小孔O2射入相互正交的恒定匀强电场、磁场区域Ⅱ，其中磁场的磁感应强度大小为B，方向如图。收集室的小孔O3与O1、O2在同一条水平线上。半径为r0的粒子，其质量为m0、电量为q0，刚好能沿O1O3直线射入收集室。不计纳米粒子重力。(V球=，S球=) （1）试求图中区域Ⅱ的电场强度；