高三物理带电粒子在复合场中的运动复习

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1、1.(2009·广东·11)如图1所示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直于纸面向外、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定时检测二带电粒子在复合场中的运动图1解析滑块下滑的过程中,受力分析如右图所示,C对;摩擦力Ff=μFN,而FN=G2+F洛=G2+qvB,由于G2不变,v增大,故FN增大,Ff增大,A错;由于摩擦力的大小与B有关,

2、而滑块到达地面时的动能与重力做功和摩擦力做功有关,故B错;若B很大时,摩擦力增大较快,当摩擦力增大到Ff=G1之后,滑块将保持匀速,不可能静止于斜面上,D错.答案C2.(2009·宁夏·16)医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度.电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的.使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图2所示.由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差.在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和

3、磁场力的合力为零.在某次监测中,两触点间的距离为3.0mm,血管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160μV,磁感应强度的大小为0.040T.则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()A.1.3m/s,a正、b负B.2.7m/s,a正、b负C.1.3m/s,a负、b正D.2.7m/s,a负、b正图2解析由左手定则知:血液中的正离子在洛伦兹力作用下将向上极板聚集,负离子向下极板聚集,故a正、b负,排除C、D选项;含有正、负离子的血液流动,相当于导体棒做切割磁感线运动,切割长度为a、b两接触点间距,即L=3.0mm=3.0×10-3m,由U=Blv得v=m/s=m

4、/s≈1.3m/s,故A对，B错.答案A3.如图3所示的虚线区域内,充满垂直于纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场.一带电粒子a(不计重力)以一定的初速度由左边界的O点射入磁场、电场区域,恰好沿直线由区域右边界的O′点(图中未标出)穿出.若撤去该区域内的磁场而保留电场不变,另一个同样的粒子b(不计重力)仍以相同初速度由O点射入,从区域右边界穿出,则粒子b()图3A.穿出位置一定在O′点下方B.穿出位置一定在O′点上方C.运动时,在电场中的电势能一定减小D.在电场中运动时,动能一定减小解析本题考查带电粒子在磁场和电场中的运动,意在考查学生发散思维的能力.带电粒

5、子的电性可正也可负,当只有电场作用时,粒子穿出位置可能在O′点上方,也可能在O′点下方.电场力一定对粒子做正功,粒子的电势能减小,动能一定增加.答案C4.如图4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下,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B.板左侧聚集较多电子,使a点电势高于b点C.板右侧聚集较多电子,使a点电势高于b点D.板右侧聚集较多电子,使b点电势高于a点图4解析铜板导电靠的是自由电子的定向移动,电流方向向下,则电子相对磁场定向移动方向向上,根据左手定则,电子受洛伦兹力方向向右,致使铜板右侧聚集较多电子,左侧剩

6、余较多正离子,板中逐渐形成方向向右的水平电场,直到定向移动的自由电子受到的洛伦兹力与水平电场力平衡为止,所以由于磁场的作用,整个铜板左侧电势高于右侧,即Φa>Φb.答案C5.环形对撞机是研究高能粒子的重要装置,其核心部件是一个高度真空的圆环状的空腔.若带电粒子初速度可视为零,经电压为U的电场加速后,沿圆环切线方向注入对撞机的环状空腔内,空腔内存在着与圆环平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小为B.带电粒子将被限制在圆环状空腔内运动.要维持带电粒子在圆环内做半径确定的圆周运动,下列说法中正确的是()A.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越大B

7、.对于给定的加速电压,带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B越小C.对于给定的带电粒子和磁感应强度B,加速电压U越大,粒子运动的周期越小D.对于给定的带电粒子和磁感应强度B,不管加速电压U多大,粒子运动的周期都不变解析带电粒子经过加速电场后速度为v=,带电粒子以该速度进入对撞机的环状空腔内,且在圆环内做半径确定的圆周运动,因此R=,对于给定的加速电压,即U一定,则带电粒子的比荷q/m越大,磁感应强度B应越小,A错误,B正确;带电粒子运动周期为T=,与带电粒子的速度无关,当然就与加速电压U无关,因此,对于给定的带电粒子和磁感应强度B,不管加速电压U多大,粒子运动

8、的周期都不变.答案BD6.如图所示,虚