2013届高考物理一轮复习知能演练8.3带电粒子在复合场中的运动沪科版图8－3－161.如图8－3－16所示,某空间存在正交的匀强磁场和匀强电场,电场方向水平向右,磁场方向垂直于纸面向里,一带电微粒由a点进入电磁场并刚好能沿ab直线向上运动,下列说法正确的是()A.微粒一定带正电B.微粒动能一定减小C.微粒的电势能一定增加D.微粒的机械能一定增加解析:选D.微粒进入场区后沿直线ab运动,则合力为零,或者合力方向沿ab直线(垂直于运动方向的合力仍为零),若微粒所受合力不为零,则必然做变速运动,速度的变化会导致洛伦兹力变化,则微粒在垂直于运动方向上的合力不再为零,微粒就不能沿直线运动,因此微粒所受合力只能为零而做匀速直线运动;若微粒带正电,则受力如图甲所示,合力不可能为零,故微粒一定带负电,受力如图乙所示,A、B错;微粒运动过程中,电场力做正功,微粒电势能减少,机械能增加,C错D对.图8－3－172.如图8－3－17所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里(不计重力作用),结果发现有些离子保持原来的运动方向,有些发生偏转.如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束,对这些进入另一磁场的离子,可得出结论()A.它们的动能一定各不相同B.它们的电荷量一定各不相同C.它们的质量一定各不相同D.它们的电荷量与质量之比一定各不相同解析:选D.做直线运动进入右侧磁场区域的粒子满足qvB＝Eq,它们的速度一定相同,动能、电荷量、质量有可能相同,进入右侧磁场区运动的圆半径不同r＝,它们的电荷量与质量之比一定各不相同.3.1图8－3－18(2012·朝阳区模拟)如图8－3－18所示,在竖直虚线MN和M′N′之间区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场,一带电粒子(不计重力)以初速度v0由A点进入这个区域,带电粒子沿直线运动,并从C点离开场区.如果撤去磁场,该粒子将从B点离开场区;如果撤去电场,该粒子将从D点离开场区.则下列判断正确的是()A.该粒子由B、C、D三点离开场区时的动能相同B.该粒子由A点运动到B、C、D三点的时间均不相同C.匀强电场的场强E与匀强磁场的磁感应强度B之比＝v0D.若该粒子带负电,则电场方向竖直向下,磁场方向垂直于纸面向外解析:选C.根据题意可知,当电磁场同时存在时,电场力与洛伦兹力平衡,粒子做匀速直线运动,从C点离开;当只有磁场时,粒子做匀速圆周运动,从D点离开,所以粒子由C、D两点离开场区时动能相同.当只有电场时,由B点离开场区,粒子做类平抛运动,水平方向匀速运动,竖直方向匀加速运动,电场力向上且对粒子做正功,动能增加.粒子由B、C两点离开场区时时间相同,由D点离开场区时时间稍长.电磁场同时存在时,qv0B＝qE,则＝v0.若粒子带负电,则电场方向向下,磁场方向垂直于纸面向里,综上所述,正确选项为C.图8－3－194.(2012·东北三校高三联考)如图8－3－19所示,回旋加速器D形盒的半径为R,所加磁场的磁感应强度为B,用来加速质量为m、电荷量为q的质子,质子从下半盒的质子源由静止出发,加速到最大能量E后由A孔射出,则下列说法正确的是()A.回旋加速器不能无限加速粒子B.增大交变电压U,则质子在加速器中运行时间将变短C.回旋加速器所加交变电压的频率为D.下半盒内部质子的轨道半径之比(由内到外)为1∶∶解析:选ABC.当质子速度接近光速时,由爱因斯坦狭义相对论知,质子的质量会增加,回转周期变大,而与交变电压的周期不一致,导致回旋加速器无法正常工作,A正确;设质子在磁场中转动的圈数为n,因每加速一次质子获得能量Uq,每圈有两次加速,则联立Ekn＝mv,rn＝得,Ekn＝＝2nqU,得n＝,所以质子在加速器中运行时间t＝nT＝·＝,故增大交变电压U,则质子在加速器中运行时间将变短,B正确;由T＝,R＝,E＝mv2,f＝知,回旋加速器所加交变电压的频率为f＝,C正确;质子第k次进入下半盒内部时,经电场加速2k次,此时进入下半盒时速度和半径分别为vk＝,rk＝,解得rk＝,所以下半盒内部质子的轨道半径之比(由内到外)为1∶∶,故D错.5.(2011·高考重庆理综卷)某仪器用电场和磁场来控制电子在材料表面上方的运动.如图8－3－20所示,材料表面上方矩形区域PP′N′N充满竖直向下的匀强电场,宽为d;矩形区域NN′M′M充满垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,长为3s,宽为s...
