人教版高中物理选择性必修第二册课后习题 第1章 安培力与洛伦兹力 习题课二 带电粒子在复合场中的运动.docVIP

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习题课二带电粒子在复合场中的运动

课后·训练提升

基础巩固

一、选择题(第1~3题为单选题,第4~6题为多选题)

1.一质子进入一个互相垂直的匀强电场和匀强磁场的区域,进入场区时,质子的速度v与电场和磁场垂直,结果此质子恰好不偏转,而做匀速直线运动,如图所示(电场和磁场未画出),已知A板带正电,B板带负电,在不考虑带电粒子的重力的情况下,下列说法不正确的是()

A.若质子的速度vv,质子将向B板偏转

B.将质子换成电子,速度仍为v,电子将向A板偏转

C.任何带电粒子以速度v同方向进入时,都不发生偏转

D.负离子以速度v进入,在电场消失后,将向B板偏转

答案B

解析质子做匀速直线运动,有qvB=Eq,若质子的速度vv,则静电力大于洛伦兹力,质子将向B板偏转,选项A正确;将质子换成电子,速度仍为v,等式依然成立,电子将做匀速直线运动,选项B错误;任何带电粒子以速度v同方向进入时,等式恒成立,都不发生偏转,选项C正确;负离子以速度v进入,在电场消失后,洛伦兹力向下,所以负离子将向B板偏转,选项D正确。

2.质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具。图中的铅盒A中的放射源放出大量的带正电粒子(可认为初速度为零),从狭缝S1进入电压为U的加速电场区加速后,再通过狭缝S2从小孔G垂直于MN射入偏转磁场,该偏转磁场是以直线MN为切线、磁感应强度为B、方向垂直于纸面向外、半径为R的圆形匀强磁场,现在MN上的F点(图中未画出)接收到该粒子,且lGF=3R,则该粒子的比荷为(粒子的重力忽略不计)()

A.3UR2

C.6UR2

答案C

解析设粒子被加速后获得的速度为v,由动能定理有qU=12mv2

由几何关系可得,粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径

r=3R

由牛顿第二定律有

qvB=mv2

解得qm

3.空间存在着匀强磁场和匀强电场,磁场的方向垂直于纸面(xOy平面)向里,电场的方向沿y轴正方向。一带正电的粒子在电场和磁场的作用下,从坐标原点O由静止开始运动。下列四幅图中,可能正确描述该粒子运动轨迹的是()

答案B

解析因为在xOy平面内电场的方向沿y轴正方向,所以在坐标原点O静止的带正电粒子在静电力作用下会向y轴正方向运动;磁场方向垂直于纸面向里,根据左手定则,可判断出向y轴正方向运动的粒子同时受到沿x轴负方向的洛伦兹力,故带电粒子向x轴负方向偏转,可知选项A、C错误。粒子运动的过程中,静电力对带电粒子做功,粒子速度大小发生变化,粒子所受的洛伦兹力方向始终与速度方向垂直;由于匀强电场方向是沿y轴正方向,故x轴为匀强电场的等势面,从开始到带电粒子再次运动到x轴时,静电力做功为0,洛伦兹力不做功,故带电粒子再次回到x轴时的速度为0,随后受静电力作用再次进入第二象限重复向左偏转,选项B正确,D错误。

4.一带电油滴以水平速度v0垂直进入磁场,恰做匀速直线运动,如图所示,若油滴质量为m,磁感应强度为B,下列说法正确的是()

A.油滴必带负电荷,电荷量为mg

B.油滴必带正电荷,比荷q

C.油滴必带正电荷,电荷量为mg

D.油滴带什么电荷都可以,只要满足q=mg

答案BC

解析根据平衡条件知油滴受向上的洛伦兹力,根据左手定则判断油滴必带正电荷,由受力平衡有qv0B=mg,得q=mgv0B

5.如图所示,一束质量、电荷量、速度均未知的正离子水平射入正交的电场、磁场区域,发现有些离子毫无偏移地通过这一区域,对于这些不计重力的离子来说,下列说法正确的是()

A.相同的质量

B.相同的电荷量

C.相同的速度

D.与带电离子的比荷无关

答案CD

解析正离子沿直线通过,有qvB=qE,得v=EB

6.速度选择器原理如图所示,一束带电粒子(不计重力)从左端水平射入后,部分粒子沿直线从右端水平射出,下列说法正确的是()

A.射出的带电粒子一定带负电

B.速度选择器的上极板一定带正电

C.沿虚线水平射出的带电粒子的速率一定等于E

D.若带电粒子的入射速度vEB

答案BC

解析若粒子带正电,受到的洛伦兹力向上,要使其水平射出,受到的静电力应向下,即上极板带正电;若粒子带负电,受到的洛伦兹力向下,要使其水平射出,受到的静电力应向上,即上极板带正电,故射出的带电粒子不一定带负电,速度选择器的上极板一定带正电,选项A错误,B正确。沿虚线水平射出的带电粒子满足qvB=qE,速率满足v=EB,选项C正确。若带电粒子的入射速度vE

二、非选择题

7.(江苏卷)霍尔推进器某局部区域可抽象成如图所示的模型。Oxy平面内存在竖直向下的匀强电场和垂直于坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。质量为m、电荷量为e的电子从O点沿x轴正方向水平入射。入射速度为v0时,电子沿x轴做直线运动;入射速