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《高2015年高三物理期末专题复习三 带电粒子在电磁场中的运动.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、《专题训练三》带电粒子在重力场、电场、磁场中的运动1.设在地面上方的真空室存在匀强电场和匀强磁场。已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小E＝4.0伏/米，磁感应强度的大小B＝0.15特。今有一个带负电的质点以v＝20米/秒的速度在此区域沿垂直场强方向做匀速直线运动，求此带电质点的电量与质量之比q/m以及磁场的所有可能方向(角度可用反三角函数表示)。2.真空中存在空间围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中,若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放,小球的速度与竖直方向夹角为37°(取,).现将该小球从电场中某点以初速度vO竖直向上抛出。
2、求运动过程中：(1)小球受到的电场力的大小及方向；(2)小球从抛出点至最高点的电势能变化量；(3)小球的最小动量的大小及方向。3.有三根长度皆为l=1.00m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别拴有质量皆为m=1.00×10－2kg的带电小球A和B，它们的电量分别为－q和+q，q=1.00×10－7C。A、B之间用第三根线连接起来。空间中存在大小为E=1.00×106N/C的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B球的位置如图所示。现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置。求最后两球的机械
3、能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少。（不计两带电小球间相互作用的静电力）4.如图所示,匀强电场方向竖直向上，匀强磁场方向水平且垂直纸面向里，有两个带电小球a和b，a恰能在垂直于磁场方向的竖直平面做半径r=0.8m的匀速圆周运动，b恰能以v=2m/s的水平速度在垂直于磁场方向的竖直平面向右做匀速直线运动．小球a、b质量ma=10g，mb=40g，电荷量qa=1×10－2C，qb=2×10－2C，g=10m/s2。求：（1）小球a和b分别带什么电？电场强度E与磁感应强度B的大小？（2）小球a做匀速周周运动绕行方向是顺时针还是逆时针？速度大小va是多大？
4、baEBv×××××××××××××××r（3）设小球b的运动轨迹与小球a的运动轨迹的最低点相切，当小球a运动到最低点即切点时小球b也同时运动到切点，a、b相碰后合为一体，设为c，在相碰结束的瞬间，c的加速度ac=？5.如图所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感应强度为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，电荷量为-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，它与点O的距离为L，求此粒子射出的速度v和运动的总路程s.(重力不计)6.如题图为一种质谱仪工作原理示意图.在以O为圆心，OH为对称轴
5、，夹角为2α的扇形区域分布着方向垂直于纸面的匀强磁场.对称于OH轴的C和D分别是离子发射点和收集点.CM垂直磁场左边界于M，且OM=D．现有一正离子束以小发散角（纸面）从C射出，这些离子在CM方向上的分速度均为v0.若该离子束中比荷为的离子都能汇聚到D，试求：(1)磁感应强度的大小和方向（提示：可考虑沿CM方向运动的离子为研究对象）；(2)离子沿与CM成θ角的直线CN进入磁场，其轨道半径和在磁场中的运动时间；(3)线段CM的长度.7.有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置,其原理如图所示。两带电金属板间有匀强电场,方向竖直向上。其中PQNM矩形区域还有方
6、向垂直纸面向外的匀强磁场。一束比荷(电荷量与质量之比)均为的带正电颗粒,以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线O'O进入两金属板之间,其中速率为v0的颗粒刚好从Q点处离开磁场,然后做匀速直线运动到达收集板。重力加速度为g,PQ=3d,NQ=2d,收集板与NQ的距离为l,不计颗粒间相互作用。求:(1)电场强度E的大小;(2)磁感应强度B的大小;(3)速率为λv0(λ>1)的颗粒打在收集板上的位置到O点的距离。8.对铀235的进一步研究在核能的开发和利用中具有重要意义。如图所示,质量为m、电荷量为q的铀235离子,从容器A下方的小孔S1不断飘入加速电场,其初
7、速度可视为零,然后经过小孔S2垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中,做半径为R的匀速圆周运动。离子行进半个圆周后离开磁场并被收集,离开磁场时离子束的等效电流为I。不考虑离子重力及离子间的相互作用。(1)求加速电场的电压U;(2)求出在离子被收集的过程中任意时间t收集到离子的质量M;(3)实际上加速电压的大小会在U±ΔU围微小变化。若容器A中有电荷量相同的铀235和铀238两种离子,如前述情况它们经电场加速后进入磁场中会发生分离,为使这两种离子在磁场中运动的轨迹不发生交叠,应小于多少?(结果用百分数表示,保留两位有效数字)9.如图所示,在直角坐标
8、系的第一．二象限有垂直于纸面的匀强磁场，第三象限有沿y轴负方向的匀强电场，第四象限无电场和磁场
