微专题训练25 带电粒子在复合场中的运动

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1、微专题训练25　带电粒子在复合场中的运动　1．(2013·龙岩检测)(单选)如图1所示，空间存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场的方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，一带电油滴P恰好处于静止状态，则下列说法正确的是(　　)．图1A．若仅撤去磁场，P可能做匀加速直线运动B．若仅撤去电场，P可能做匀加速直线运动C．若给P一初速度，P不可能做匀速直线运动D．若给P一初速度，P可能做匀速圆周运动解析　P处于静止状态，带负电荷，mg＝qE，若仅撤去磁场，P仍静止，A错；仅撤去电场，P向下加速，同时受到洛伦兹力，将做复杂的曲线运动，B错；给P

2、一初速度，垂直磁场方向，因mg＝qE，P只受洛伦兹力作用，将做匀速圆周运动，C错、D对．答案　D2．(2013·重庆卷，5)(单选)如图2所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低、由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为(　　)．图2　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.，负　　B.，正C.

3、，负　　D.，正解析　由于上表面电势低，根据左手定则判断出自由运动电荷带负电，排除B、D两项．电荷稳定时，所受电场力和洛伦兹力平衡，

4、q

5、＝

6、q

7、vB①由电流的微观表达式知：I＝

8、q

9、nSv＝

10、q

11、nabv②由①②联立，得n＝，故选项C正确．答案　C3．(单选)速度相同的一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图3所示，其中S0A＝S0C，则下列相关说法中正确的是(　　)．图3A．甲束粒子带正电，乙束粒子带负电B．甲束粒子的比荷大于乙束粒子的比荷C．能通过狭缝S0的带电粒子的速率等于D．若甲、乙两束粒子的电荷量相等，则

12、甲、乙两束粒子的质量比为3∶2解析　由左手定则可判定甲束粒子带负电，乙束粒子带正电，A错；粒子在磁场中做圆周运动满足B2qv＝m，即＝，由题意知r甲

13、求：图4(1)匀强电场场强E的大小；(2)粒子从电场射出时速度v的大小；(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R.解析　(1)电场强度E＝.(2)根据动能定理，有qU＝mv2－0得v＝.(3)粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝m，得R＝.答案　(1)　(2)　(3)5．如图5所示，在xOy坐标系中，x轴上N点到O点的距离是12cm，虚线NP与x轴负向的夹角是30°.第Ⅰ象限内NP的上方有匀强磁场，磁感应强度B＝1T，第Ⅳ象限有匀强电场，方向沿y轴正向．一质量为m＝8×10－10kg，电荷量q＝1×10－4C

14、带正电粒子，从电场中M(12，－8)点由静止释放，经电场加速后从N点进入磁场，又从y轴上P点穿出磁场．不计粒子重力，取π＝3，求：图5(1)粒子在磁场中运动的速度v；(2)粒子在磁场中运动的时间t；(3)匀强电场的电场强度E.解析　(1)粒子在磁场中的轨迹如图，由几何关系，得粒子做圆周运动的轨道半径R＝×12cm＝0.08m①由qvB＝m得v＝104m/s②(2)粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角为120°，则有t＝×＝1.6×10－5s③(3)由qEd＝mv2得E＝＝5×103V/m④答案　(1)104m/s　(2)1.6×10－5s

15、　(3)5×103V/m6．(2013·无锡模拟)如图6所示，一带电粒子质量为m＝2.0×10－11kg、电荷量q＝＋1.0×10－5C，从静止开始经电压为U1＝100V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，粒子射出电场时的偏转角θ＝60°，并接着沿半径方向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，粒子射出磁场时的偏转角也为θ＝60°.已知偏转电场中金属板长L＝2cm，圆形匀强磁场的半径R＝10cm，重力忽略不计．求：图6(1)带电粒子经U1＝100V的电场加速后的速率；(2)两金属板间偏转电场的电场强度E；(3)匀强磁场

16、的磁感应强度的大小．解析　(1)带电粒子经加速电场加速后速度为v1，根据动能定理：qU1＝mvv1＝＝1.0×104m/s(2)带电粒子在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动．在水平方向粒子做匀速直线运动．水平方向：v1＝带电粒子在