复合场中运动.doc

第3节 带电粒子在复合场中的运动
一、选择题
1．如图所示，在xOy平面内，匀强电场的方向沿x轴正方向，匀强磁场的方向垂直于xOy平面向里．一电子(不计重力)在xOy平面内运动时，速度方向保持不变．则电子的运动方向沿（ ）
A．x轴正方向
B．x轴负方向
C．y轴正方向
D．y轴负方向
2．如图所示，铜质导电板置于匀强磁场中，通电时铜板中电流方向向 上，由于磁场的作用，则（ ）
A．板左侧聚集较多电子，使b点电势高于a点电势
B．板左侧聚集较多电子，使a点电势高于b点电势
C．板右侧聚集较多电子，使a点电势高于b点电势
D．板右侧聚集较多电子，使b点电势高于a点电势
3．如图所示，两平行金属板中间有相互正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B.一质子沿极板方向以速度v0从左端射入，并恰好从两板间沿直线穿过．不计质子重力，下列说法正确的是（ ）
A．若质子以小于v0的速度沿极板方向从左端射入，它将向上偏转
B．若质子以速度2v0沿极板方向从左端射入，它将沿直线穿过
C．若电子以速度v0沿极板方向从左端射入，它将沿直线穿过
D．若电子以速度v0沿极板方向从右端射入，它将沿直线穿过
4．(2009·广东单科)图是质谱仪的工作原理示意图．带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器．速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有磁感应强度为B0的匀强磁场．下列表述正确的是（ ）
A．质谱仪是分析同位素的重要工具
B．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
C．能通过狭缝P的带电粒子的速率等于E/B
D．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小

5．如图所示的空间中存在场强为E的匀强电场，同时存在沿x轴负方向的匀强磁场B，一质量为m的带负电荷的油滴，以O为圆心做半径为R的匀速圆周运动．则下列说法中正确的是( )
A．匀强电场E的方向一定沿z轴的负方向
B．油滴可以做顺时针转动，也可以做逆时针转动
C．油滴所受的合外力恒定不变
D．油滴从圆周的最高点运动到最低点的过程中油滴的电势能增加 了2mgR
6．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上、下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前、后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，理想电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )
A．前表面电极比后表面电极电势高
B．后表面电极比前表面电极电势高
C．电压表的示数U与污水中离子浓度成正比
D．污水流量Q与电压表的示数U成正比，与a、b无关
7．一重力不计的带电粒子以初速度v0先后穿过宽度相同且紧邻在一起的有明显边界的匀强电场E和匀强磁场B，如图甲所示，电场和磁场对粒子总共做功W1；若把电场和磁场正交叠加，如图乙所示，粒子仍以v0的初速度穿过叠加场区，电场和磁场对粒子总共做功W2，比较W1、W2的大小 ( )
A．一定是W1＝W2
B．一定是W1＞W2
C．一定是W1＜W2
D．可能是W1＞W2，也可能是W1＜W2
8．(2009·广东单科)如图所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场中．质量为m、带电荷量为＋Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑．在滑块下滑的过程中，下列判断正确的是
A．滑块受到的摩擦力不变
B．滑块到达地面时的动能与B的大小无关
C．滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下
D．B很大时，滑块可能静止于斜面上
9．如图所示，匀强电场水平向右，虚线右边空间存在着方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场，虚线左边有一固定的光滑水平杆，杆右端恰好与虚线重合．有一电荷量为q、质量为m的小球套在杆上并从杆左端由静止释放，带电小球离开杆的右端进入正交电、磁场后开始一小段时间内，小球
A．可能做匀速直线运动
B．一定做变加速曲线运动
C．重力势能可能减小
D．电势能可能增加
7.如图所示，光滑绝缘轨道ABP竖直放置，其轨道末端切线水平，在其右侧有一正交的匀强电场、磁场区域，电场竖直向上，磁场垂直纸面向里．一带电小球从轨道上的A点由静止滑下，经P点进入场区后，恰好沿水平方向做直线运动．则可判定(　　)
①小球带负电
②小球带正电
③若小球从B点由静止滑下，进入场区后将立即向上偏
④若小球从B点由静止滑下，进入场区后将立即向下偏
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④

二、计算题
10．如图所示的直角坐标系中，在y≥0的区域有一垂直于xOy平面的匀强磁场，在第Ⅳ象限内有一平行于x轴方向的匀强电场．现使一个带正电的粒子从坐标原点O以速度v0沿y轴正方向射入匀强磁场，带正电粒子从P(x,0)点射出磁场又从Q(0，－y)点射出匀强电场．(不计粒子重力)求：
(1)带正电粒子从O点射入磁场到达P(x,0)点经历的时间；
(2)匀强电场的电场强度和匀强磁场的磁感应强度大小的比值．

9．质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U1，b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d，c为偏转分离器，磁感应强度为B2.今有一质量为m，电荷量为＋e的粒子(不计重力)经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做半径为R的匀速圆周运动．求：
(1)粒子的速度v.
(2)速度选择器的电压U2.
(3)粒子在B2磁场中做匀速圆周运动的半径R.

11．(2010·陕西西安八校联考)(14分)如甲图所示，竖直挡板MN左侧空间有方向竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的水平匀强磁场，电场和磁场的范围足够大，电场强度E＝40 N/C，磁感应强度B随时间t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．t＝0时刻，一质量m＝8×10－4 kg、电荷量q＝＋2×10－4 C的微粒在O点具有竖直向下的速度v＝0.12 m/s，O′是挡板MN上一点，直线OO′与挡板MN垂直，取g＝10 m/s2.求：
(1)微粒再次经过直线OO′时与O点的距离；
(2)微粒在运动过程中离开直线OO′的最大高度．

12．(2010·山东理综)如图所示，以两虚线为边界，中间存在平行纸面且与边界垂直的水平电场，宽度为d，两侧为相同的匀强磁场，方向垂直纸面向里．一质量为m、带电荷量＋q、重力不计的带电粒子，以初速度v1垂直边界射入磁场做匀速圆周运动，后进入电场做匀加速运动，然后第二次进入磁场中运动，此后粒子在电场和磁场中交替运动．已知粒子第二次在磁场中运动的半径是第一次的二倍，第三次是第一次的三倍，以此类推．求：
(1)粒子第一次经过电场的过程中电场力所做的功W1.
(2)粒子第n次经过电场时电场强度的大小En.
(3)粒子第n次经过电场所用的时间tn.
(4)假设粒子在磁场中运动时，电场区域场强为零．请画出从粒子第一次射入磁场至第三次离开电场的过程中，电场强度随时间变化的关系图线(不要求写出推导过程，不要求标明坐标刻度值)．