鲁科版高中物理选择性必修第2册课后习题 第1章 安培力与洛伦兹力 习题课 带电粒子在组合场或叠加场中的运动.docVIP

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习题课:带电粒子在组合场或叠加场中的运动

课后篇巩固提升

必备知识基础练

1.(多选)一个电子穿过某一空间而未发生偏转,则 ()

A.此空间一定不存在磁场

B.此空间可能有磁场,方向与电子速度方向平行

C.此空间可能有磁场,方向与电子速度方向垂直

D.此空间可能有正交的磁场和电场,它们的方向均与电子速度方向垂直

解析由洛伦兹力公式可知:当v的方向与磁感应强度B的方向平行时,运动电荷不受洛伦兹力作用,因此电子未发生偏转,不能说明此空间一定不存在磁场,此空间可能有磁场,磁场方向与电子速度方向平行,故选项B正确,选项A、C错误。此空间也可能有正交的磁场和电场,它们的方向均与电子速度方向垂直,导致电子所受合力为零,故选项D正确。

答案BD

2.如图所示,带负电荷的摆球在一匀强磁场中摆动。匀强磁场的方向垂直纸面向里。摆球在A、B间摆动过程中,由A摆到最低点C时,摆线拉力大小为F1,摆球加速度大小为a1;由B摆到最低点C时,摆线拉力大小为F2,摆球加速度大小为a2,则()

A.F1F2,a1=a2 B.F1F2,a1=a2

C.F1F2,a1a2 D.F1F2,a1a2

解析由于洛伦兹力不做功,所以摆球从B到达C点的速度和从A到达C点的速度大小相等。由a=v2r可得a1=a2。当由A运动到C时,以摆球为研究对象,对摆球进行受力分析如图甲所示,F1+qvB-mg=ma1。当由B运动到C时,对摆球受力分析如图乙所示,F2-qvB-mg=ma2。由以上两式可得F1F

答案B

3.(多选)如图所示,a为带正电的小物块,b是一不带电的绝缘物块,a、b叠放于粗糙的水平地面上,地面上方有垂直纸面向里的匀强磁场。现用水平恒力F拉b物块,使a、b一起无相对滑动地向左加速运动,在加速运动阶段()

A.a、b一起运动的加速度减小

B.a、b一起运动的加速度增大

C.a、b物块间的摩擦力减小

D.a、b物块间的摩擦力增大

解析(1)以a为研究对象,分析a的受力情况:a向左加速→受洛伦兹力方向向下→对b的压力增大。

(2)以a、b整体为研究对象,分析整体受到的合外力:b对地面压力增大→b受的摩擦力增大→整体合外力减小→加速度减小。

(3)再分析a,b对a的摩擦力是a受到的合外力:a的加速度减小→a受到的合外力减小→a、b间的摩擦力减小。

答案AC

4.(全国Ⅱ卷)CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称,CT扫描机可用于对多种病情的探测。图甲是某种CT机主要部分的剖面图,其中、N之间有一电子束的加速电场,虚线框内有匀强偏转磁场;经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进,打到靶上,产生X射线(如图中带箭头的虚线所示);将电子束打到靶上的点记为P点。下列说法正确的是()

甲

乙

A.M处的电势高于N处的电势

B.增大M、N之间的加速电压可使P点左移

C.偏转磁场的方向垂直于纸面向外

D.增大偏转磁场磁感应强度的大小可使P点左移

解析加速电场对电子做的功WMN=qUMN=q(φM-φN)0,电子为负电荷,则电压为负值,M处的电势必低于N处的电势,A错误。增大M、N之间的加速电压,据动能定理,qUMN=12mv02,电子离开电场的速度必然增大;进入偏转磁场,洛伦兹力提供向心力,可求出r=m

答案D

5.如图所示,两平行金属板P、Q水平放置,上极板带正电,下极板带负电,板间存在匀强电场和匀强磁场(图中未画出),一个带电粒子在两平行板间做匀速直线运动后,从O点垂直进入另一个垂直纸面向外的匀强磁场中,粒子做匀速圆周运动,最后打在挡板MN上的A点。不计粒子重力,下列说法正确的是()

A.此粒子一定带负电

B.P、Q间的磁场一定垂直于纸面向外

C.若另一个带电粒子在磁场中也能沿相同的轨迹运动,则它一定与该粒子具有相同的比荷

D.若另一个带电粒子在P、Q间也能做匀速直线运动,则它一定与该粒子具有相同的比荷

解析粒子在磁场中做匀速圆周运动,粒子向下偏转,粒子刚进入MN右侧磁场时所受洛伦兹力竖直向下,应用左手定则可知,粒子带正电,故A错误;粒子在复合场中做匀速直线运动,粒子所受合力为零,粒子所受电场力竖直向下,则粒子所受洛伦兹力竖直向上,由左手定则可知,P、Q间的磁场垂直于纸面向里,故B错误;粒子在复合场中做匀速直线运动,由平衡条件可知:qvB=qE,解得:v=EB,粒子具有相同的速度,不一定具有相同的比荷,故D错误;粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:qvB=mv2r

答案C

6.在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,有一倾角为θ、足够长的光滑绝缘斜面,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,电场方向竖直向上,有一质量为m、带电荷量为+q的小球静止