8.3帶電粒子在復合場中的運動一、單項選擇題(本題共6小題，每小題7分，共計42分，每小題只有一個選項符合題意)1帶正電的甲、乙、丙三個粒子(不計重力)分別以速度v甲、v乙、v丙垂直射入電場和磁場相互垂直的復合場中，其軌跡如圖所示，則下列說法正確的是()Av甲v乙v丙Bv甲v乙v丙C甲的速度可能變大D丙的速度不一定變大2如圖所示，在長方形abcd區域內有正交的電磁場，abbc/2L，一帶電粒子從ad的中點垂直于電場和磁場方向射入，恰沿直線從bc邊的中點P射出，若撤去磁場，則粒子從c點射出；若撤去電場，則粒子將(重力不計)()A從b點射出 B從b、P間某點射出C從a點射出 D從a、b間某點射出3如圖所示，一個帶正電的滑環套在水平且足夠長的粗糙的絕緣桿上，整個裝置處于方向如圖所示的勻強磁場中，現給滑環一個水平向右的瞬時作用力，使其開始運動，則滑環在桿上的運動情況不可能的是()A始終做勻速運動B始終做減速運動，最后靜止于桿上C先做加速運動，最后做勻速運動D先做減速運動，最后做勻速運動4空間存在如圖所示的勻強電場E和勻強磁場B.下面關于帶電粒子在其中運動情況的判斷，正確的是()A若不計重力，粒子做勻速運動的方向可沿y軸正方向，也可沿y軸負方向B若不計重力，粒子可沿x軸正方向做勻加速直線運動C若重力不能忽略，粒子不可能做勻速直線運動D若重力不能忽略，粒子仍可能做勻速直線運動5如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、強度為B的勻強磁場中質量為m、帶電量為Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑，在滑塊下滑的過程中，下列判斷正確的是()A滑塊受到的摩擦力不變B滑塊到達地面時的動能與B的大小無關C滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下DB很大時，滑塊可能靜止于斜面上6如圖，豎直放置的平行板電容器，A板接電源正極，B板接電源負極，在電容器中加一與電場方向垂直、水平向里的勻強磁場一批帶正電的微粒從A板中點小孔C射入，射入的速度大小方向各不相同，考慮微粒所受重力，微粒在平行板A、B間運動過程中()A所有微粒的動能都將增加B所有微粒的機械能都將不變C有的微粒可以做勻速圓周運動D有的微粒可能做勻速直線運動二、多項選擇題(本題共4小題，每小題7分，共計28分，每小題有多個選項符合題意，全部選對的得7分，選對但不全的得4分，錯選或不答的得0分)7如圖所示，虛線間空間內存在由勻強電場E和勻強磁場B組成的正交或平行的電場和磁場，有一個帶正電小球(電荷量為q，質量為m)從正交或平行的電磁混合場上方的某一高度自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過的是() 8導電是導體中的自由電荷定向移動，這些可以移動的電荷又叫載流子，例如金屬導體中的載流子是自由電子，現在廣泛應用的半導體材料分成兩大類，一類是n型半導體，它的載流子為電子；另一類是P型半導體，它的載流子是“空穴”；相當于帶正電的粒子，P型半導體導電，相當于帶正電粒子做定向移動，如果把某種材料制成的長方體放在勻強磁場中，磁場方向如圖所示，且與前后側面垂直，長方體中通有水平向右的電流，測得長方體的上、下表面M、N電勢分別是M和N，則有()A如果是P型半導體，有MNC如果是P型半導體，有MND如果是金屬導體，有MN9(2012年淮安模擬)北半球某處，地磁場水平分量B10.8104 T，豎直分量B20.5104 T，海水向北流動，海洋工作者測量海水的流速時，將兩極板插入此海水中，保持兩極板正對且垂線沿東西方向，兩極板相距d20 m，如圖所示，與兩極板相連的電壓表(可看做是理想電壓表)示數為U0.2 mV，則()A西側極板電勢高，東側極板電勢低B西側極板電勢低，東側極板電勢高C海水的流速大小為0.125 m/sD海水的流速大小為0.2 m/s10環形對撞機是研究高能粒子的重要裝置，其核心部件是一個高度真空的圓環狀的空腔若帶電粒子初速度可視為零，經電壓為U的電場加速后，沿圓環切線方向注入對撞機的環狀空腔內，空腔內存在著與圓環平面垂直的勻強磁場，磁感應強度大小為B.帶電粒子將被限制在圓環狀空腔內運動要維持帶電粒子在圓環內做半徑確定的圓周運動，下列說法中正確的是()A對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應強度B越大B對于給定的加速電壓，帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應強度B越小C對于給定的帶電粒子和磁感應強度B，加速電壓U越大，粒子運動的周期越小D對于給定的帶電粒子和磁感應強度B，不管加速電壓U多大，粒子運動的周期都不變三、計算題(本題共2小題，共計30分，解答時請寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟只寫出最后答案的不能得分有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)11(15分)如圖所示，一質量為m，電荷量為q的帶正電的小球以水平初速度v0從離地高為h的地方做平拋運動，落地點為N，設不計空氣阻力；求：(1)若在空間加一個豎直方向的勻強電場，使小球沿水平方向做勻速直線運動，則場強E為多大？(2)若在空間再加上一個垂直紙面向外的勻強磁場，小球的落地點仍為N，則磁感應強度B為多大？12(15分)(2012年南通模擬)如圖所示為一種質譜儀示意圖，由加速電場、靜電分析器和磁分析器組成已知：靜電分析器通道的半徑為R，均勻輻射電場的場強為E.磁分析器中有垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度為B.忽略重力的影響問： (1)為了使位于A處電荷量為q、質量為m的離子，從靜止開始經加速電場加速后沿圖中圓弧虛線通過靜電分析器，加速電場的電壓U應為多大？(2)離子由P點進入磁分析器后，最終打在感光膠片上的Q點，該點距入射點P多遠？1解析：由左手定則可判斷正電荷所受洛倫茲力向上，而所受的電場力向下，由運動軌跡可判斷qv甲BqE即v甲，同理可得v乙，v丙，所以v甲v乙v丙，故A正確、B錯；電場力對甲做負功，甲的速度一定減小，對丙做正功，丙的速度一定變大，故C、D錯誤答案：A2解析：由粒子做直線運動可知qv0BqE；撤去磁場粒子從c點射出可知qEma，at2v0，v0tL，所以撤除電場后粒子運動的半徑r.答案：C3解析：給滑環一個瞬時作用力，滑環獲得一定的速度v，當qvBmg時，滑環將以v做勻速直線運動，故A正確當qvBmg時，滑環受摩擦阻力做減速運動，直到停下來，故B正確當qvBmg時，滑環先做減速運動，當減速到qvBmg后，以速度v做勻速直線運動，故D對由于摩擦阻力作用，環不可能做加速運動，故C錯，應選C.答案：C4解析：若不計重力，當正電荷沿y軸正方向運動時，所受電場力沿x軸正方向，所受洛倫茲力沿x軸負方向；當二者滿足qEqvB時，粒子做勻速直線運動當粒子帶負電時，電場力與洛倫茲力均反向，仍可做勻速直線運動但當粒子沿y軸負方向運動時，電場力與洛倫茲力總是同向的，粒子受力不能平衡，故不能做勻速直線運動，A錯誤；粒子沿x軸正方向運動時，因洛倫茲力沿y軸方向，粒子一定要偏轉，故B錯；重力不能忽略時，只要粒子運動方向和受力滿足如圖所示條件，粒子就可能做勻速直線運動，C錯、D正確答案：D5解析：物體受重力、支持力、垂直于斜面向下的洛倫茲力和沿斜面向上的摩擦力四個力的作用初始時刻洛倫茲力為0，物體在重力和摩擦力的作用下沿斜面向下運動，隨著速度v的增大，洛倫茲力qvB增大，物體受到的彈力增大，引起摩擦力增大，當mgsin (mgcos qvB)時，物體開始做勻速運動綜上所述，選項C正確答案：C6解析：重力和電場力的合力方向與速度方向的夾角可能大于90，故合力可能做負功，A錯誤由于電場力做功，故機械能要發生變化，B錯誤重力和電場力方向互相垂直時，其作用效果不可能抵消，C錯誤微粒所受重力、電場力、洛倫茲力的合力可能為零，故D正確答案：D7解析：帶電小球進入復合場時受力情況：A項，B項，C項，D項其中只有C、D兩種情況下合外力可能為零，所以有可能沿直線通過復合場區域A項中洛倫茲力qvB隨速度v的增大而增大，所以三力的合力不會總保持在豎直方向上，合力與速度方向將產生夾角，小球做曲線運動，所以A錯B項中洛倫茲力會使運動方向發生改變，小球不可能沿直線運動答案：CD8解析：根據左手定則，“空穴”載流子受洛倫茲力向下，偏向N表面，即N表面帶正電，NM；n型半導體和金屬導體，電子受洛倫茲力向下，偏向N表面，即N表面帶負電，MN，故選A、B、D.答案：ABD9解析：由于海水向北流動，地磁場有豎直向下的分量，由左手定則可知，正電荷偏向西側極板，負電荷偏向東側極板，即西側極板電勢高，東側極板電勢低，故選項A正確；對于流過兩極板間的帶電粒子有：qvB2q，即v m/s0.2 m/s，故選項D正確答案：AD10解析：帶電粒子經過加速電場后速度為qUmv2，所以v帶電粒子以該速度進入對撞機的環狀空腔內，且在圓環內做半徑確定的圓周運動，半徑R，對于給定的加速電壓，即U一定，當R確定時，則帶電粒子的比荷q/m越大，磁感應強度B應越小，A錯誤、B正確；帶電粒子的運動周期為T，與帶電粒子的速度無關，當然就與加速電壓U無關，因此，對于給定的帶電粒子和磁感應強度B，不管加速電壓U多大，粒子運動的周期都不變，C錯、D正確答案：BD11解析：(1)由于小球受電場力和重力且做勻速直線運動，故qEmg所以：E.(2)再加上勻強磁場后，由于重