课时分层作业二十七带电粒子在复合场中的运动(45分钟100分)【基础达标题组】一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分。1～5题为单选题,6～8题为多选题)1.带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3。不计空气阻力,则()A.h1=h2=h3B.h1>h2>h3C.h1=h2>h3D.h1=h3>h2【解析】选D。由竖直上抛运动的最大高度公式得h1=,当小球在磁场中运动到最高点时,小球应有水平速度,由能量守恒得mgh2+Ek=m=mgh1,所以h1>h2;当加上电场时,由运动的独立性可知在竖直方向上有=2gh3,所以h1=h3,D正确。2.如图是磁流体发电机的原理示意图,金属板M、N正对着平行放置,且板面垂直于纸面,在两板之间接有电阻R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时,下列说法中正确的是()A.N板的电势高于M板的电势B.M板的电势等于N板的电势C.R中有由b向a方向的电流D.R中有由a向b方向的电流【解析】选D。根据左手定则可知正离子向上极板偏转,负离子向下极板偏转,则M板电势高于N板电势。M板相当于电源的正极,那么R中有由a向b方向的电流,据以上分析可知本题正确选项为D。3.(2018·唐山模拟)如图所示,两导体板水平放置,两板间电势差为U,带电粒子以某一初速度v0沿平行于两板的方向从两板正中间射入,穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场,则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U和v0的变化情况为()A.d随v0增大而增大,d与U无关B.d随v0增大而增大,d随U增大而增大C.d随U增大而增大,d与v0无关D.d随v0增大而增大,d随U增大而减小【解题指导】带电粒子在组合场中的运动,实际上仍是一个力学问题,分析的基本思路:(1)弄清组合场的组成。(2)正确分析带电粒子的受力情况及运动特征。(3)画出粒子运动轨迹,灵活选择对应的运动规律列式求解。例如,带电粒子在电场中加速,一般选择动能定理;类平抛运动一般要进行运动的分解;圆周运动一般分析向心力等。【解析】选A。设粒子从M点进入磁场时的速度大小为v,该速度与水平方向的夹角为θ,故有v=,粒子在磁场中做匀速圆周运动,半径为r=,而M、N之间的距离为d=2rcosθ,联立解得d=,选项A正确。4.如图所示,某一真空室内充满竖直向下的匀强电场E,在竖直平面内建立坐标系xOy,在y<0的空间里有与场强E垂直的匀强磁场B,在y>0的空间内,将一质量为m的带电液滴(可视为质点)自由释放,此液滴沿y轴的负方向,以加速度a=2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动,当液滴运动到坐标原点时,瞬间被安装在原点的一个装置改变了带电性质(液滴所带电荷量和质量均不变),随后液滴进入y<0的空间内运动,液滴在y<0的空间内运动过程中()A.重力势能一定是不断减小B.电势能一定是先减小后增大C.动能不断增大D.动能保持不变【解析】选D。在y>0的空间内,根据液滴沿y轴负方向以加速度a=2g(g为重力加速度)做匀加速直线运动可知,液滴在此空间内运动时所受电场力方向向下,大小等于重力;进入y<0的空间后,液滴电性改变,其所受电场力向上,大小仍等于重力,所以液滴将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,在液滴运动半个周期内,动能保持不变,重力势能先减小后增大,电势能先增大后减小,D正确,A、B、C错误。5.质谱仪是测量带电粒子的质量和分析同位素的重要工具。如图所示为质谱仪的原理示意图,现利用质谱仪对氢元素进行测量。让氢元素三种同位素的离子流从容器A下方的小孔S无初速度飘入电势差为U的加速电场。加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中。氢的三种同位素最后打在照相底片D上,形成a、b、c三条“质谱线”。则下列判断正确的是()A.进入磁场时速度从大到小排列的顺序是氕、氘、氚B.进入磁场时动能从大到小排列的顺序是氕、氘、氚C.在磁场中运动时间由大到小排列的顺序是氕、氘、氚D.a、b、c三条“质谱线”依次排列的顺序是氕、氘、氚【解析】选A。离子通过加速电场的过程,有qU=mv2,因为氕、氘、氚三种离子的电量相同、质量依次增大,故进入磁场时动能相同,速度依次减小,故A项正确,B项错误;由T=可知,氕、...
