2014年高考二轮复习专题训练之 带电粒子在复合场中的运动2（含答案解析，人教版通用） 11页

‎2014年高考二轮 带电粒子在复合场中的运动 ‎1.利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD,下列说法中正确的是( )‎ A.电势差UCD仅与材料有关 B.若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD＜0‎ C.仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大 D.在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平 ‎2.场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场正交，复合场的水平宽度为d，竖直方向足够长，如图所示.现有一束带电荷量为+q、质量为m的粒子以各不相同的初速度v0沿电场方向射入场区，则那些能飞出场区的粒子的动能增量ΔEk可能为( )‎ A.dq(E+B) B.‎ C.qEd D.0‎ ‎3.如图，空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A点进入这个区域沿直线运动，从C点离开区域;如果这个区域只有电场，则粒子从B点离开场区;如果这个区域只有磁场，则粒子从D点离开场区;设粒子在上述三种情况下，从A到B点、A到C点和A到D点所用的时间分别是t1、t2和t3，比较t1、t2和t3的大小，则有(粒子重力忽略不计)( )‎ A.t1=t2=t3 B.t2＜t1＜t3‎ C.t1=t2＜t3 D.t1=t3＞t2‎ ‎4.如图所示，空间存在正交的匀强电场和匀强磁场，匀强电场方向竖直向上，匀强磁场的方向垂直纸面向里.有一内壁光滑、底部有带正电小球的试管.在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出.已知小球质量为m，带电量为q，场强大小为.关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是( )‎ A.洛伦兹力对小球不做功 B.洛伦兹力对小球做正功 C.小球的运动轨迹是一条抛物线[来源:Zxxk.Com]‎ D.维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大 ‎5.质谱仪是测带电粒子的质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子(不计重力)经同一电场加速后,垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量，其工作原理如图所示，虚线为某粒子运动轨迹，由图可知( )‎ ‎[来源:学科网ZXXK]‎ A.此粒子带负电 B.下极板S2比上极板S1电势高 C.若只增大加速电压U值，则半径r变大 D.若只增大入射粒子的质量，则半径r变小 ‎6.如图，水平地面上方有一底部带有小孔的绝缘弹性竖直档板，板高h=‎9m，与板等高处有一水平放置的篮筐，筐口的中心离挡板s=‎3m．板的左侧以及板上端与筐口的连线上方存在匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B=1T；质量、电量、直径略小于小孔宽度的带电小球（视为质点），以某一速度水平射入场中做匀速圆周运动，若与档板相碰就以原速率弹回，且碰撞时间不计，碰撞时电量不变，小球最后都能从筐口的中心处落入筐中，，求：‎ ‎（1）电场强度的大小与方向；‎ ‎ （2）小球运动的最大速率；‎ ‎（3）小球运动的最长时间。[来源:Z#xx#k.Com]‎ ‎（3）因为速度方向与半径方向垂直，圆心必在档板的竖直线上 ‎ ‎（3）要求最小速度，需求最小半径，由几何关系得：‎ ‎ 或 ┄3分 整理得：‎ 此方程R有解，则有：‎ 得 所以： 或（n为奇数）‎ ‎7.(12分)两块金属板a、b平行放置，板间存在与匀强电场正交的匀强磁场，假设电场、磁场只存在于两板间的空间区域.一束电子以一定的初速度v0从两极板中间，沿垂直于电场、磁场的方向射入场中，无偏转地通过场区，如图所示，已知板长，两板间距d=‎‎3.0 cm ‎,两板间电势差U=150 V,v0=2.0×‎107 m/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的增加量(电子所带电量的大小与其质量之比,电子带电量的大小e=1.60×10‎-19 C).‎ ‎8如图所示，在一底边长为‎2L,θ=45°的等腰三角形区域内(O为底边中点)有垂直纸面向外的匀强磁场，现在一质量为m，电量为q的带正电粒子从静止开始经过电势差为U的电场加速后，从O点垂直于AB进入磁场，不计重力与空气阻力的影响.‎ ‎9．如图甲所示，竖直挡板MN的左侧空间有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面的水平匀强磁场，电场和磁场的范围足够大，电场强度的大小，磁感应强度B随时间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，在时刻，一质量，带电荷量的微粒在O点具有竖直向下的速度是挡板MN上一点，直线与挡板MN垂直，取。求：‎ ‎⑴微粒下一次经过直线时到O点的距离。[来源:Zxxk.Com]‎ ‎⑵微粒在运动过程中离开直线的最大距离。‎ ‎⑶水平移动挡板，使微粒能垂直射到挡板上，挡板与O点间距离应满足的条件。‎ ‎ 距O点的距离为：2R=1.2 （m） （2分）[来源:学§科§网]‎ ‎10．一个质量为m带电量为+q的小球以水平初速度v0自离地面h高度处做平抛运动。不计空气阻力。重力加速度为g。试回答下列问题：‎ ‎（1）小球自抛出到第一次落地至点P的过程中发生的水平位移x大小是多少？‎ ‎（2）若在空间加一个竖直方向的匀强电场，发现小球水平抛出后做匀速直线运动，则匀强电场强度E是多大？‎ ‎（3）若在空间再加一个垂直纸面向外的匀强磁场，发现小球第一次落地点仍然是P。已知0P间的距离大于h。试问磁感应强度B是多大？‎ ‎11．如图所示，坐标系xOy在竖直平面内，空间有沿水平方向垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B,在x>0的空间里有沿x轴正方向的匀强电场，场强的大小为E，一个带正电的小球经过图中的x轴上的A点，沿着与水平方向成= 300角的斜向下直线做匀速运动，经过y轴上的B点进入x<0的区域，要使小球进入x<0区域后能在竖直面内做匀速圆周运动，需在x<0区域另加一匀强电场，若带电小球做圆周运动通过x轴上的C点，且，设重力加速度为g，求：‎ ‎(1)小球运动速率的大小；‎ ‎(2)在x<0的区域所加电场大小和方向；‎ ‎(3)小球从B点运动到C点所用时间及的长度．‎ ‎ ‎ ‎12‎ ‎、如图所示，在光滑的水平桌面内有一直角坐标系xOy，在y轴正半轴与边界直线MN间有一垂直于纸面向外磁感应强度为B的匀强磁场，直线MN平行于y轴，N点在x轴上，在磁场中放置一固定在短绝缘板，其上表面所在的直线过原点O，且与x轴正方向成α=30°角，在y轴上的S点左侧正前方处，有一左端固定的绝缘轻质弹簧，弹簧的右端与一个质量为m，带电量为q的带电小球接触（但不栓接），弹簧处于压缩锁定状态，在某时刻解除锁定，带电小球将垂直于y轴从S点射入磁场，垂直打在绝缘板上，并以原速率反向弹回，然后经过直线MN上的P点并垂直于MN向右离开磁场，在x轴上有一点Q，已知NP=‎4L，NQ=‎3L，则：‎ ‎ （1）小球带何种电荷？小球从S进入磁场后经多长时间打在绝缘板上？‎ ‎ （2）弹簧解除锁定前的弹性势能是多少？‎ ‎ （3）如果在直线MN的右侧加一方向与桌面平行的匀强电场，小球在电场力的作用下最后在Q点垂直击中x轴，那么，该匀强电场的电场强度是多少？方向如何？‎ ‎ …………………(1分 )‎ 小球进入磁场与离开磁场的速度方向都是与X轴平行向右，在磁场中轨迹如图示，‎ ‎ …………(1分 ) ‎ 方向为 …………(1分 ) ‎ ‎13．在竖直平面内建立一平面直角坐标系xoy，x轴沿水平方向，如图甲所示.第二象限内有一水平向右的匀强电场，场强为E1.坐标系的第一、四象限内有一正交的匀强电场和匀强交变磁场，电场方向竖直向上，场强E2=E1/2，匀强磁场方向垂直纸面.一个比荷q/m=‎102 C/kg的带正电的粒子（可视为质点）以v0=‎4 m/s的速度从-x轴上的A点垂直于x轴进入第二象限，并以v1=‎8 m/s速度从+y轴上的C点沿水平方向进入第一象限.从粒子通过C点开始计时，磁感应强度B按图乙所示规律变化（以垂直纸面向外的磁场方向为正方向），g=‎10 m/s2.‎ 试求：‎ ‎（1）带电粒子运动到C点的纵坐标值h及电场强度E1的大小；‎ ‎（2）+x轴上有一点D，OD=OC，若带电粒子在通过C点后不再越过y轴，且要使其恰能沿x轴正方向通过D点，求磁感应强度B0的大小及其磁场的变化周期T0.‎ 设粒子运动圆轨道半径为R，周期为T，则