鲁科版（2019）高中物理选修3-1． 带电粒子在复合场中的运动同步检测试卷

鲁科版（2019）高中物理选修3-1. 带电粒子在复合场中的运动同步检测试卷 [基础题] 1.如图所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x＝2h处的 P2点进入磁场，并经过y轴上y＝－2h处的P3点。不计重力。求 （l）电场强度的大小。 （2）粒子到达P2时速度的大小和方向。 （3）磁感应强度的大小。 解答． E=mv02/2qh v=21/2v0 θ=450 B=mv0/qh ; 2.如图19所示，在x轴上方有垂直于xy平面向里的匀强磁场，磁感强度为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。求此粒子射出时的速度v和运动的总路程s（重力不计）。 解:(1)根据题意知第3次经过x轴的运动如图所示 由几何关系: 设粒子初速度为v,则有:可得:; ?(2)设粒子进入电场作减速运动的最大路程为L',加速度为a, 则有: 则电场中的路程: 粒子运动的总路程: 3.在场强为B的水平匀强磁场中，一质量为m、带正电q的小球在O静止释放，小球的运动曲线如图所示．已知此曲线在最低点的曲率半径为该点到z轴距离的2倍，重力加速度为g．求： (1)小球运动到任意位置P(x，y)的速率. (2)小球在运动过程中第一次下降的最大距离ym. (3)当在上述磁场中加一竖直向上场强为E()的匀强电场时，小球从O静止释放后获得的最大速率． 解析：.(1)洛仑兹力不做功，由动能定理得， mgy=mv2 ……① 得 v= ……② （2）设在最大距离ym处的速率为vm,根据圆周运动有， qvmB-mg=m ……③ 且由②知 ……④ 由③④及R=2ym 得 ……⑤ （3）小球运动如图所示， 由动能定理 （qE-mg）|ym|= ……⑥　 由圆周运动 qvmB+mg-qE=m ……⑦ 且由⑥⑦及R=2|ym|解得 vm= 4．如图所示，一带电微粒质量为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，微粒射出电场时的偏转角θ=30?，并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域。已知偏转电场中金属板长L=20cm，两板间距d=17.3cm，重力忽略不计。求： （1）带电微粒进入偏转电场时的速率v1； （2）偏转电场中两金属板间的电压U2； （3）为使带电微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应 强度B至少多大？ 解：（1）带电微粒经加速电场加速后速度为v，根据动能定理 =1.0×104m/s （2）带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动。 水平方向： 竖直方向：加速度为a，出电场时竖直方向速度为v2 得U2 =100V （3）带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设微粒轨道半径为R， 由几何关系知 设微粒进入磁场时的速度为v/ 由牛顿运动定律及运动学规律 得 ， 得：B=0.1T 若带电粒子不射出磁场，磁感应强度B至少为0.1T。 5．如图，两个共轴的圆筒形金属电极，外电极接地，其上均匀分布着平行于轴线的四条狭缝ａ、ｂ、ｃ和ｄ，外筒的外半径为ｒ0，在圆筒之外的足够大区域中有平行于轴线方向的均匀磁场，磁感强度的大小为Ｂ。在两极间加上电压，使两圆筒之间的区域内有沿向外的电场。一质量为ｍ、带电量为＋ｑ的粒子，从紧靠内筒且正对狭缝ａ的Ｓ点出发，初速为零。如果该粒子经过一段时间的运动之后恰好又回到出发点Ｓ，则两电极之间的电压Ｕ应是多少？（不计重力，整个装置在真空中）　 解:如图所示,设粒子进入磁场区的速度大小为V,根据动能定理 ; 设粒子做匀速圆周运动的半径为R,由洛伦兹力公式和牛顿第二定律 由上面分析可以知道,要回到S点,粒子从a到d必经过圆周,所以半径R必 ... ...